基本介紹
- 中文名：硼基生命
- 外文名：boron-based life
- 定義：一種碳基生命以外的生命形態
提出背景,重要特徵,硼的潛力,生命猜測,
提出背景
由於硼是和碳一樣具有可以無限延伸自身的能力(連線能力僅略弱於碳)，同時氫化物穩定性不受原子數目制約的元素；並擁有比碳更高的成鍵多樣性，因此有人認為可能存在以硼為核心元素的硼基生命。
硼烷的穩定性為硼基生命提供可能
重要特徵
有人誤以為硼只能形成3個共價鍵，其實不然。實際上，在穩定硼烷中，硼的配位數都是不少於4（即與周圍4個原子形成共價鍵）的，甚至達到6才是常見情況。這是因為硼的缺電子性導致穩定硼烷中都存在多中心鍵。也因此，硼骨架的電子往往高度離域，而不像有機物和簡單無機分子那樣高度定域。也因此部分硼烷反應也與有機反應相當不同。也因此硼基生命的生物化學可能與碳基生命差別較大。
硼烷的配合反應伴隨骨架電子的完全重排
還有一點需要注意的是，硼烷原子數也許低於很多烴類，但它們的結構絕不“簡單”——事實上，在複雜硼烷中常見的基於二十面體的結構是所有元素氫化物中最複雜的結構，而硼也是可以在其二元氫化物中配位數達到7的元素（注意，結構複雜性並不與原子數掛鈎，再龐大的碳骨架也無法形成類似硼烷的結構）。
此外，硼擁有最複雜的單質，其中含有15種不同環境的硼原子
硼的潛力
有人認為，硼烷衍生物及其衍生物的規模仍然不足，因此難以作為生命的核心元素。但實際上，不管是作為地球碳基生命的生命活動的主要承擔者的蛋白質，還是作為我們遺傳物質的DNA，實際上也都分別是由十分簡單的分子——胺基酸和脫氧核苷酸構成的。而形成具有與胺基酸或核苷酸類似功能的硼烷衍生物實際上並非難事。
構成蛋白質的胺基酸都是簡單分子
構成DNA和RNA的核苷酸都是簡單分子
也有人誤以為，硼烷及其衍生物只能形成簡單封閉的結構，其實不然，人類已經成功合成了結構複雜的硼烷衍生物。而由於硼烷及其衍生物穩定性不受原子數量制約，在合適的環境下，經過足夠長時間的演化，小規模的硼烷衍生物結構單元完全可能連線形成非常龐大的化合物。
結構複雜的金屬硼烷
生命猜測
誕生的溶劑
有人認為，硼基生命可能生活在以氟化氫為溶劑的海洋中。星球表面溫度比地球更低。
“蛋白質”
戊硼烷，己硼烷與大氣中的三氟化硼反應後生成硼烷基氟化硼，再與海洋中的水反應生成類似
羧酸的硼烷基硼酸，再和銨反應生成類似於胺基酸的有機胺或氨的氮配合的硼烷基硼酸(H2RN)wBxHyB(OH)2。其中RNH2-B相當於胺基酸中的氨基NH2-C，-B(OH)2則相當於羧基-COOH。通過脫水和重分配，可產生類似於多肽，以對應肽鍵-CO-NH-C的-B(-NHR-B)2為連線中心的多聚物：
B-B(OH)2+ 2RNH2-B → B-B(-NHR-B)2+ 2H2O
硼烷基氟化硼，水解後會生成類似羧酸的硼烷基硼酸
遺傳物質
上述雜硼烷形成後與有機胺，氨和有機磷發生配合反應和取代反應使雜硼烷官能團化，而其中RNH2-B和磷酸發生醯基化作用產生的PONH結構則對應我們地球碳基生命的磷酸酯；而經過官能團化的雜硼烷則與其共同構成硼基生命的“核苷酸”的雛形：
RNH2-B + HOPO(OH)2→ (HO)2PO(-NHR-B)+ 2H2O
呼吸作用與光合作用
氧氣的氧化性對硼基生命來說過於劇烈，氧化性更溫和的硫則更適合硼基生命——硫單質（S）和多硫化物（Sx，R-Sx-R）起著氧的作用，裂解B-H鍵產生B-SH和B-S-B基團並放出能量，這些能量在硼基生命形成的過程中為相關反應供能，硼基生命形成之後可用於硼基生命的生命活動。在經過複雜的代謝活動後，以揮發性小分子三氟化硼（BF3）作為代謝產物排出，硫元素被還原後生成的硫化氫（H2S）或有機硫烷（RSH）則通過植物光合作用再變回多硫化物或硫單質完成一次循環：
- 呼吸作用：
儲能物質 —[S],HF,酶→ BF3 + H2S(或RSH)
- 光合作用：
H2S(或RSH) —hν,酶→ [H] + Sx (或R-Sx-R、S)
BF3 + [H] —酶→ 儲能物質 + HF
對硼基生命的擔憂
由於硼元素在宇宙中豐度比碳低6個數量級，作為介質的氟化氫中的氟豐度也遠低於氧氮。硼元素和氟元素豐度足夠且處於硼基生命宜居帶的星球的形成難度較大。
事實上，著名科幻、科普作家阿西莫夫在文章《並非我們所認識的》中總結的六類生命體不包含硼基生命也正是由於他認為宇宙中硼豐度過低。
不過也有人指出，在宇宙射線強的地方，例如中子星附近，可以實現硼元素的富集，而硼基生命就可能在這樣的地方出現。
功能相似時，硼烷(衍生物)比烴(衍生物)複雜
除了受元素豐度限制外，功能相似時，硼烷衍生物結構比烴衍生物複雜，有人認為這也不利於硼基生命形成。
不過也有人指出，硼烷擁有元素氫化物中最高的反應多樣性，在部分功能相似時，硼烷衍生物同時也可以同時實現烴衍生物所不能實現的功能。
