碳：構(gòu)筑生命的支架

阿堇

碳像個(gè)魔法師，既可以變成堅(jiān)硬的鉆石，又可以變成柔軟的鉛筆芯;碳是生命的基礎(chǔ)，我們呼出的氣體中含有碳，每個(gè)細(xì)胞中都含有碳，沒(méi)有碳，生命將不復(fù)存在。

碳是生命的基礎(chǔ)

對(duì)于大多數(shù)生命體而言，氧氣、礦物質(zhì)都是必不可少的，沒(méi)有氧氣，生命馬上死亡，沒(méi)有礦物質(zhì)，身體會(huì)患病。而碳對(duì)生命的重要性在于，如果地球上沒(méi)出現(xiàn)碳，就根本不會(huì)有生命誕生。

組成生命的所有分子，全是由碳原子連接，無(wú)論是蛋白質(zhì)還是脂肪，遺傳物質(zhì)DNA還是許多激素，都含有碳。碳就像一個(gè)連接器，若干個(gè)碳原子將其他各種原子連成長(zhǎng)鏈狀（碳鏈），各種碳鏈組成的各種分子又形成了身體的各種物質(zhì)。由碳組成的與生命相關(guān)的物質(zhì)被稱(chēng)為“有機(jī)物”，在世界上，絕大多數(shù)碳化合物都是有機(jī)物。因此，生命常被稱(chēng)為“碳基生命”。

在人類(lèi)攝入的各種食物中，除了水和礦物質(zhì)，肉類(lèi)、奶、蛋、蔬果、糖分、維生素等全都是有機(jī)物。

拉攏各種原子的長(zhǎng)碳鏈

假如宇宙中有個(gè)造物主，他為什么會(huì)選擇碳這種元素來(lái)作為生命的連接器，而非其他元素呢？

與非生命體相比，生命體復(fù)雜得多。人體包含至少10萬(wàn)種蛋白質(zhì)，比一座山的礦物種類(lèi)多得多，這就要求連接器必須能接收多種不同的原子，并且保證有足夠的穩(wěn)定性;另外，長(zhǎng)鏈有利于攜帶更多更復(fù)雜的原子團(tuán)，從而有利于生命物質(zhì)的自我復(fù)制。而碳與其他原子相結(jié)合的能力最強(qiáng)，又能形成很長(zhǎng)且不易斷裂的鏈狀結(jié)構(gòu)，這是其他元素?zé)o法同時(shí)具備的。

因此，碳成為了一切生命物質(zhì)的基礎(chǔ)。

并不是所有含碳化合物都是有機(jī)物，比如二氧化碳、一氧化碳就不屬于有機(jī)物。

元素中的變色龍

除了構(gòu)筑生命，碳元素還可以自我結(jié)合，形成千差萬(wàn)別的物質(zhì)，這種能力在所有元素中可以稱(chēng)冠。美麗的鉆石，鉛筆中的石墨筆芯，一個(gè)晶瑩剔透、堅(jiān)硬無(wú)比，一個(gè)黑不溜秋、質(zhì)地柔軟，但它們竟然都由碳元素組成！鉆石，即金剛石的碳原子呈立體結(jié)構(gòu)排列，比較緊密，而石墨的碳原子呈二維結(jié)構(gòu)排列，比較松散，就是結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致了它們性質(zhì)的天差地別。

生生不息的碳循環(huán)

你呼出的二氧化碳進(jìn)入到大氣中，而大氣里的二氧化碳會(huì)被植物吸收;動(dòng)物把植物吃了之后，再次通過(guò)呼吸把一部分碳通過(guò)二氧化碳?xì)怏w的形式排到大氣中。當(dāng)動(dòng)植物死去，它們的尸體有些會(huì)被微生物分解，以二氧化碳的形式排出，有些則變成沉積物埋于地下。一部分沉積物會(huì)被地下水侵蝕，匯入海洋，并隨著海水的蒸發(fā)重新形成二氧化碳，回歸大氣;另一部分則在地下沉寂數(shù)百萬(wàn)年后，隨著火山噴發(fā)而重新進(jìn)入大氣中。如此一來(lái)，碳在地球上經(jīng)過(guò)大氣圈、生物圈、巖石圈和水圈，形成一個(gè)循環(huán)，這被稱(chēng)為“碳循環(huán)”。