生命为什么选择碳

碳与硅是同一族元素，但在地壳内硅比碳要多146倍，可是生命体却选择了碳，而不是硅，这是什么原因呢？首先，这自然和生命的起源有关。生命在起源的时候最初利用的是甲烷及二氧化碳中的碳，因为那时候地球大气中充满了甲烷和二氧化碳，这可从嗜甲烷菌这个原始细菌以及古甲烷生成菌的发现得到证实。日本东京工业大学上野雄一郎等人在2006年3月《自然》杂志上发表文章说，他们在澳大利亚西部距今约35亿年的地层中发现被石英封闭的气泡中存在生物制造的甲烷。研究人员分析该甲烷中的碳元素，认为这种甲烷是由海底热水中的细菌生成的。因为自然界中碳的同位素有3种，即稳定同位素碳-12和碳-13，以及放射性同位素碳-14，而生物容易吸收较轻的碳-12。这个发现说明，被视为最古老生命体的甲烷生成菌在大约35亿年前的太古代早期就已经存在。

其次，这也与碳的化合物二氧化碳的化学性质有关。二氧化碳在自然界广泛分布，在地球上进行着巨大的循环；而二氧化硅则不然，它不溶解于水，不能以单体存在，只是形成坚硬而稳定的高聚化合物—Si—O—Si—O—Si—，只能呆在岩石中。硅原子间的化学键又不如碳碳键牢固，而且它也不能生成双键和叁键化合物，不能形成像碳链一样的骨架；另外我们还知道碳元素的生成也要比硅早。

地球诞生初期是缺乏氧气的，二氧化碳却很多，还有甲烷。以甲烷为主要碳源的嗜甲烷菌具有甲烷单氧化酶，可将甲烷选择性地氧化成相对应的甲醇来进行碳的代谢。以后，从原始细菌开始的生命进化造就了蓝细菌，这就开始了吸收二氧化碳进行光合作用的时代，因此后来的植物就吸收二氧化碳作为自己的碳源。此外，海洋中的珊瑚虫也能在生长过程中吸收海水中的二氧化碳和钙，然后分泌出石灰石（碳酸钙），变为自己生存的外壳。海洋中的生物还会吸收碳酸钙用来保证骨骼的生长，而陆地上的动物则只能依赖食物中的碳。