我是由碳構成的

少兒資訊 來源:央視網 2017年05月17日 10:43 A-A+
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央視網消息：

《尖端科學》系列之生活中的碳

　　第一次聽到有人説我是由碳構成的，我真的感覺有些怪。“碳”讓我想起用鉛筆寫字時不小心蹭到手上的黑色粉末，閃閃發光的鑽石，空氣中的二氧化碳和讓人們發胖的碳酸飲料。怎麼會是我自己！

　　事實上，碳是構成地球上所有生命的基本元素。人類和所有生物體內都含有碳，宇宙中其他地方如果存在活的有機體，也非常有可能是由碳構成的。億萬年來，碳元素在生命體、地下水和大氣之間循環往復，保持著地球的生態平衡。

　　遺憾的是，我們地球人在不斷留下多餘的碳足跡，加速碳的循環，打破地球脆弱的平衡，比如海洋美麗的珊瑚礁，可能會因為海洋變暖變成可怕的白骨堆。我們還有沒有機會減少碳的排放？

　　你可以做很多事，跟著書中文章裏提供的方法，減少自己的碳足跡；或者下決心造一個連續10年而且每年能從大氣中洗滌10億噸二氧化碳的設備，美國前副總統戈爾説了，你可以因此得到2500萬美元的獎勵。雖然每天有意識地減少碳足跡，甚至造出一個碳洗滌器都不會改變全球變暖的趨勢，但這些都是改變的開始。如果你不試，怎麼會知道有什麼是可能的呢？

你是由碳構成的，這是一個簡單的邏輯問題。

　　事實一：你正在閱讀這本書，它只在地球上發行（目前來説是這樣的），所以你一定是一個地球人。

　　事實二：你正在讀這段文字。要讀東西，你必須得活著才行。

　　結論：既然你是活著的地球人，你就是由碳構成的，這一規律從無例外。碳對地球上所有的生命形式負責。細菌、蝴蝶、鴨子、恐龍、魷魚、松鼠和美洲杉，等等，都是由碳構成的。

　　地球上的92種天然化學元素中，到目前為止，碳是用途最多的。碳的原子尤其擅長與其他原子結合構成分子，由碳構成的分子是組成活的有機體的基本部件。自然的連接碳並不是宇宙中含量最豐富的元素，獲此殊榮的是氫。存在於我們周圍的氫比其他任何東西都多。但是，一個氫原子每次只能與一個其他原子相結合。因此，氫單靠自己並不能産生很多不同種類的分子。氧是一種對活的有機體非常重要的元素，然而一個氧原子只能與兩個其他的原子相結合。

　　例如，一個氧原子可以和兩個氫原子結合，組成一個水分子。一個碳原子可以同時和四個其他原子結合。一個碳原子可以與兩個氫原子、一個氧原子結合，同時再纏住第四個原子

　　氮或者磷，還有可能是硫。碳原子甚至還可以與其他碳原子結合，它們的結合構成了很多有趣的分子，這些分子形狀各異。碳原子鏈可以是直的，可以是彎的，可以像小樹枝那樣有分支，也可以原路折回形成發夾環狀、圓環狀和螺旋狀等形狀。

　　的確，碳形成分子的潛力是令人吃驚的。我們暫停一下，你可以趁此吸進點空氣，以免你喘不過氣來。吸氣，呼氣。請注意，那些從你的鼻孔裏呼出來的二氧化碳分子，它們每一個都含有一個碳原子。二氧化碳裏面的碳原子是你的身體燃燒的燃料中剩下的（這使得你的鼻子成了一個排氣管）。很有可能燃燒的是一種糖。糖也是由碳構成的，糖分子中的碳原子5個或6個一起形成環狀排列。

　　你很可能沒有注意到，在一種叫做胰島素的含碳分子的幫助下，你的身體一直在控制著體內的糖分供應。胰島素是由250多個碳原子組成的碳鏈，它們交疊形成一團如被嚼過的口香糖的形狀。由於一種叫做脫氧核糖核酸的含碳分子，你的身體會自動産生胰島素。脫氧核糖核酸更廣為人知的名字是DNA。DNA由數以千計的碳原子組成，呈長長的雙螺旋狀。DNA告訴你的身體如何製造其他的含碳分子。事實上，你自己的DNA告訴你的身體，如何製造那些構建和組合成你所需的含碳分子。

看起來像一個足球嗎？它其實是一個由60個碳原子構成的分子，名字叫巴基球。

　　非自然的連接

　　從前面的敘述中你可以看到，你不可能脫離碳而存在，任何活的有機體都不能脫離碳而存在。有意思的是，在1800年以前，化學家卻認為碳不能脫離活的有機體而存在。

　　後來，在1828年，一位叫做弗裏德里希·烏拉（Friedrich Wohler）的人證明了那些化學家的想法是錯誤的。烏拉本人也是一位化學家。他假設，如果把氯化銨和氰化銀混合在一起，就會産生氰酸銨。這個假設是有根據的，但是實驗結果並未證實他的猜測。實驗沒有産生氰酸銨，反而意外地産生了尿素。

　　尿素是動物在它們的尿裏排泄出來的一種含碳分子，也是化學家認為的只有活的有機體才能産生的那些碳分子之一。烏拉的實驗震驚了整個化學界，他既沒有用腎也沒有用膀胱，卻人為地合成了尿！由於烏拉的意外發現，化學家意識到，他們可以不用活的有機體就能製造出各種各樣的含碳分子。於是他們馬上著手用碳來合成食物、藥物、紡織品和建築材料。他們甚至通過把短的碳鏈一個接一個地串到一起來製造長分子，化學家把這些分子叫做“聚合物”，而人們一般稱之為“塑料”。

　　抬起頭來看看，你周圍有多少東西是由塑料構成的？塑料以及其他一些人工合成的碳化合物非常有用，因此科學家才會花費力氣來製造它們。然而，人工合成的碳化合物也會造成麻煩。活的有機體可以消化和分解由其他活的有機體産生的碳化合物，而消化和分解是自然界循環利用和重新使用碳的方法。但是，通常活的有機體不能消化人工合成的碳化合物。

　　正如我們之前所講到的，你就是一個活的有機體。你可以消化那些端到餐桌上的、曾是活生生的肉和蔬菜，但是你能消化那些用來盛飯菜的塑料盤子嗎？其他活的有機體也不能。這就是為什麼那些發明了塑料盤子的人們不得不再發明一種方法來循環利用這些餐後剩下的塑料。

　　最初的碳生命是如何開始的？

　　憑空製造碳化合物的並不僅僅是化學家們，至少有一個星球也已經完成了這一壯舉。思考一下，形成第一個活的有機體的碳化合物是從哪來的？1953年，在美國芝加哥大學工作的化學家斯坦利·米勒和哈羅德·尤裏（Harold Urey）試圖來回答這個問題。他們往一個玻璃容器裏注入了氫氣、甲烷、水蒸氣和氨氣—他們猜想這些氣體存在於億萬年前地球的大氣層中—然後向這些氣體中射入一段電弧，電使得這些氣體變成了深褐色的黏狀物。

　　在這些黏狀物裏，米勒和尤裏發現了組合成活的有機體所需要的簡單的碳化合物。從火山中噴出來一些氣體，加上天上的一道閃電，然後就産生了黏黏的東西—這就是地球上基於碳的生命的原始起源嗎？如果它能發生在我們這個美好而古老的地球上，那麼在其他地方它也會發生嗎？時不時會有一顆來自宇宙其他地方的彗星撞擊地球，有時候這些彗星會攜帶著碳鏈。這雖然不足以證明在外層空間裏有生命存在，但是它表明，宇宙中其他地方如果存在活的有機體，它們非常有可能是由碳構成的。或許有一天，一個來自外星球的基於碳的生命形式將與我們有聯絡。如果這樣的話，請把你的《尖端科學》圖書與他們分享。這樣你和外星人就有兩樣共同的東西了。