为什么地球上的生物没有进化出抗火能力?

用户6117626047


为什么南北的动物都不进化出个冬眠的本事?你不吃,我也不逃,一切和谐。为什么就毒蛇有毒,其实蛇和动物却很少有毒,是因为它们的化学不及格么?鸟的脑袋并不大,它却比人聪明一万倍,因为它在这个世界没有一根羽毛时,不但能让身上长出羽毛,而且还能控制羽毛生成利于飞行的特质。这其中有关飞行理论,物理,化学,数学等等现代科技内容,对小鸟来说,已不在话下。最难的,是它能改变自己的繁殖系统,让自已能下出个蛋来。由于它下头一个蛋时天昏地暗,它便给此蛋取名为“浑蛋”。


古往今来之传统


本来想怼一下提问者的,抗火能力对于人类是个超能力了,很多超能力是人类先天所不具有的,什么千里眼、顺风耳、飞行能力、潜水能力、永生能力等,人类不可能集所有的超能力于一身,有了这个能力了,还有人会提问为什么不具有另一个能力的问题,但仔细想想这个问题也蛮有趣的。

从材料的角度来考虑,结构决定性质。

地球上所有的生物都是碳基生物,即是以碳元素为基础构成的有机生命体,主要的构成物质就是碳和水,氧元素含量65%,碳元素含量18%,而我们知道含碳有机物在一定温度下可以与氧气等氧化剂发生剧烈的氧化还原反应,同时放出热量,这就是燃烧。

在高温下,含碳有机物的碳链断裂产生游离基,游离基和氧化剂如氧气继续反应,所以人体构成的材料本质上不具有防火能力。

从进化角度来考虑,进化的速度是非常缓慢的

物竞天择,适者生存是达尔文进化论的主要观点,从进化论角度来看环境对生物进化的影响是及其缓慢的,如腕足类的海豆芽,从寒武纪时期就出现,经历了5亿多年,都没有发生显著的变化。鸭嘴兽在2500万年前就长现在的样子了。

现代进化理论中就强调了生物进化的渐进性,指出生物想要进化出抗火能力,需要一个非常缓慢的过程。而且这种进化是群体的,不是某一个个体的。

如果生物赖以生存的环境发生了巨大变化,等待生物的不是进化,而是灭绝

带着大家回顾一下生物学知识,现代生物进化论认为,生物进化直到一个新物种的形成需要经过突变、选择和隔离是三个基本环节,基因突变为进化提供了原材料,自然选择主导了进化的方向,地域隔离和生殖隔离为物种的稳定提供了必要性。

基因突变的概率极低,如果基因大概率的发生变异,对于物种是九死一生的,好在物种基数较大,极低的突变概率乘以物种的数量也是一个较大的数,基因突变不具有方向性,可能突变的抗寒,也可能突变的抗热,后期的发展方向就是自然选择决定的,但是生物对于环境的改变需要一个适应期,如果环境一下子变得很热,如大火出现,那么耐热的生物也不会存活下来,反而会遭遇灭顶之灾。

有兴趣的读者可以阅读达尔文的《物种起源》和薛定谔的《生命是什么》。

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核先生科普


1、 细胞结构成分决定了生物不耐高温火烧

原核生物和真核生物细胞存在一定的差异。在生命活动的过程中,新陈代谢所需要的各种物质均通过水这种溶剂运输。高温的火焰会让水直接蒸发。没有水的支持,细胞内的新陈代谢活动就无法进行。

生物大分子有四大类:糖类、脂质、蛋白质和核酸。其中,生命活动的主要能量主要来源于糖类,地球生物量干重约50%以上是由葡萄糖的聚合物构成。而这四种生物有机大分子基本都含有碳氢氧三种元素,以及氮磷硫和其他微量元素。在DNA和RNA的指导作用下可以合成蛋白质。而蛋白质又可以催化生成糖和脂质。因此,四大类生物大分子之间是密切相关的。

图1 细胞中重要的四类生物大分子

糖的燃点范围约120-200℃,脂质燃点在310-360 ℃。蛋白质在60度左右就会开始变性失活,有部分蛋白质能耐受95度左右的高温,例如分子生物学实验用的高温扩增酶。

核酸中的DNA呈双螺旋结构,分子生物学PCR实验用于扩增小部分的基因片段,在95度时,DNA双螺旋结构会打开,变成单链。

由此可见,上千度的火温对于生物来说,会使其生物有机大分子失活,无法进行正常的新陈代谢活动。随着时间的增加,糖类等物质在火焰燃烧作用下,会变成二氧化碳、水以及灰烬。

2、 自然环境选择的结果

地球上所有生物的能量来源都是太阳。当太阳光线到达地球后,使地球上不同区域呈现不同的温度带分布。从地球两极的极低温的南北寒带(最冷月份的平均温度小于0℃,最热月份平均温度不超过10℃),到南北温带(最冷月份的平均温度小于0℃,最热月份平均温度大于18℃),再到亚热带(最冷月份的平均温度大于0℃,最热月份平均温度大于18℃),以及热带(最冷月份的平均温度大于15℃,最热月份平均温度大于25℃)。

图2 地球温度带分布

火焰温度有多高,从几百度到上千度,随着温度的升高火焰呈现不同的颜色,低温的时候是红外线,随着温度的上升,火焰从红色橙色(3000度)到黄色白色(4000度)到青色蓝色(5000~6000度)到紫色(7000以上)到最后看不见的紫外线(几万度),颜色在不断改变。

图3 不同温度下的火焰颜色状态

海洋面积约占地球总面积的71%,普遍认为地球上的生物起源于海洋。生物体内水含量非常高,例如人体水含量在60%-70%,海洋中水母水分含量可达95%。已知水的沸点是100℃,在火的高温灼烧下,水很快就会变成水蒸汽。从生物适应性角度来看,地球广阔的空间,使生物不需要进化出抗火的特性。地球上的生物只要适应地球环境的平均温度即可生存,没有必要耐受更高的火焰温度。

图4 人体含水量

在海洋中有能够耐受较高水温的嗜热微生物。例如,在海底火山口附近,水基本处于沸腾状态,科学家们就从海底火山口附近的高温水样中发现了耐高温的古细菌。分子生物学实验中常用于扩增基因片段的一种PCR扩增酶,能够耐受95℃高温而不失活,这种高温PCR扩增酶就是从嗜热微生物中分离得到的。但是,即使如此,生物仍然无法直接在高温的火焰中存活。

因为在生物进化的过程中,生物不会也没有必要为了耐受较高的火烧温度而去进化。

以上就是个人分析的生物没进化出抗火能力的一些原因。

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伊棋科学漫话



生物如何进化成能抵抗火?

看看生活在地球火山口周围的嗜热菌的适应性。嗜热菌(一种在极热温度下生活和茁壮成长的嗜极生物或有机体)。然而,大多数嗜热菌是古细菌(单细胞生物),它们能很好地在极端高温下生存。也许共生关系适合你设想的抗火生物。

庞贝蠕虫以海洋热液喷口为家。这些蠕虫本身可能活不了多久,但它们的背上有一层细菌层,可以提供一定程度的光合作用。作为回报,蠕虫通过其粘液分泌物为细菌提供食物。



从庞贝蠕虫进化发展可以得到一些启发,它在一定程度上也符合对耐热性生物的描述,但更极端的温度仍会对它们造成伤害。缺点是为了支持足够数量的细菌,设想的抗火生物摸起来可能会粘糊糊的。

这些耐高温生物是在地球局部较热的地区进化而来的。持续不断的地热溶液和微小熔岩管蜂窝状排列的地壳可能会起主要作用。更现实地说,也许这些半知觉的生物为躲避敌害使用这种高温环境作为防御机制,而当地的食肉动物不得不进化抗高温能力来适应。



进化的第一道防线可能是由抗火生物能排出耐高温液体。外表皮细胞壁更厚和更好的细胞修复/替换也能帮助抵抗高温。更快的循环系统和吸热血液可以将火的能量分布到全身,防止局部温度过高。最后,抗火生物的细胞线粒体得到了神奇的增强,使它们能够真正消化火的能量并储存起来,以备未来的能量使用。

对于传统进化来说,这是一个相当沉重的进化过程,但是在上帝(条友)或创造性基因科学家的帮助下,这可能是可行的。

设想能防火的动物,我首先想到的是坚韧的皮肤,或者犰狳般的盔甲。否则,它们可能会形成一种皮肤,使他们不断呼出空气或其他东西来保持皮肤湿润。



显然,要实现这一点,它们很可能是在经常暴露于火的地方进化而来,也可能是在热量定期燃烧草和树木的地方进化而来的,或者是在完全不相关但需要与抵御高温的地方进化而来的。

其实人类已经很好地适应了一定温度(热带)。利用汗水蒸发的冷却能力,我们甚至可以在酷热中生存。

因此,只要气候不仅仅是酷热,而是受到当地短期热爆发(熔岩和热蒸汽)的影响,耐高温动物就可以用改良版的出汗来生存。



我们出汗的量会更高,汗水的沸点会更低。接触到非常热的东西会导致我们身体周围的蒸发,起到气体隔热罩的作用。

此外,皮肤将或多或少地具有耐火性——多层死皮,与削弱导热性的物质混合在一起。

最后,在这些保护层的下面,是良好的血液循环,以驱散剩余的多余热量。

基于人类属于碳基生命,人体在一定温度下属于可燃物,还是不要设想人体能抗火了,还不如研究耐火材料做成的防火服。


军机处留级大学士


我一开始认为题主只是哗众取宠,可是细看下来,发现真有思考过的,那我也不调侃题主了,认真对待一个想获取知识的人,是科普的本意。

生物之家,地球的表面圈层分布

地球不管形成了多久,生物总得有个落脚之处,我们先来看看,地球的结构。

地球总体来说,可以按照圈层结构来划分。一般笼统的我们可以分为地球内部圈层和地球外部圈层。

地球的内部圈层我们一般划分为三层,从外到里分别是地壳、地幔和地核;而出于神秘的对应爱好,地球外部圈层也可以分为三个圈层,分别是大气圈、水圈和生物圈。地球外部的三大圈层和地球内部的岩石圈(软流层以上至地表部分),这四大圈层和生物的存亡进化息息相关,所以,我们一般也将它们合称为“地表四大圈层”。

纵观这和生物密切相关,无数地球生物在上面生生不息的环境之中,我想请问一下题主,哪里有一片终年不灭广泛分布的火海呢?或者我们降低一下要求,我们把温度高于500摄氏度作为燃烧温度的分界线,高于这个温度水平,可以称为高温区,那么除了极少数的火山内部,以及岩石圈层的底部外,符合这个条件的所在,是极其稀少的,和不稳定的(森林大火之类)。

没有一个固定的,不可逃避的环境作为基础,生物为何非得去适应极少数的环境,极特殊的极端状态,而进行常年累月的进化呢?大家也不是吃饱了撑着,对不。

纯能量生命的可能性

题主自己也很清楚,碳基生命在500摄氏度左右,作为活性成分的蛋白质等化学物质,就得报废,所以,地球上绝大部分的生命形式,是不可能有耐火属性的。这是由于高热的环境在生物圈中,极度缺乏而决定,我们上面已经讲过,我就不啰嗦了。

但是,生命在于进化,而且宇宙之大,无奇不有嘛!只要符合物理定律,生命形式为什么非得是碳基化合物的形式呢!这个也是可以的,我先给出一个基本概念:

1、必须能够在无序环境中自主地维持自身有序状态的一个系统。

2、自身得是一个低熵体。

3、自身具备自身信息交换能力。

简单的讲——就是能成形,能抗住时间侵蚀流逝;具备意识——三者齐全,科学界就应该承认!

我们直接跳过什么硅迹生命吧,那些说硅基生命耐高温的,请关闭你电脑主板的风扇尝试10分钟,再来和我讨论问题。

只有场和原子耦合的弥散的像网络一样的生命形式,才会存在于5000-6000摄氏度的自然环境中。因为在这样的温度之下,存在电磁场和等离子体们强烈的作用,如果这样的情形之下,生命体依然能构造出复杂结构的话,所谓的纯能量生命体就有可能存在。

那么,这种生命体会在哪里呢?要达到这个温度,只有行星的地心或者恒星的表面。按照目前人类的研究,在这种环境之下,作为移动信息载体的光子,在等离子体中的自由程是很小的,信息交换水平极度低下,和单细胞动物差不多。

所以,觉得灵体神通广大无所不能的同学,最终还是要失望的。

结语

题主,科学思考是好,可千万别钻牛角尖哦!


猫先生内涵科普


答案是目前为止还不需要。

从生命的进化历程来看,早期的生物是只能生存在水中的,那时的生物是不防干的,没有水就死了。随着环境变化,一部分生物为了适应干旱的环境,逐渐进化出耐干的外皮,行动的四肢和呼吸的肺,逐渐走出了水中。

那么防火呢?从理论上讲生物要做到防火也并不是不可能,只需要进化出一层耐高温,不易然烧的皮肤就可以了,比如说人体骨格还有龟壳都含有碳酸钙,碳酸钙就是一种很好的防火材料。

那么生物为什么没有进化出这种防火耐高温的皮肤呢?主要是地球上的环境还没有变得那么恶劣,自然状态下的高温很少超过50度的,偶尔的森林大火那也是短期现象,和生物上万年的进化历程完全可以忽略不计,因此生物没必要进化出专门防火的皮肤,来应对偶尔的森林大火。但是,在海底深处有一些真菌已经进化出耐几百度高温的能力,因为海底的火山造成了海水的持续高温,这些真菌已经进化出耐几百度高温的能力。

如果地球气候变化,气温逐渐升高,只有耐高温的才能生存下去,我相信生命会找到自己的出路 。


旺德福849


愚蠢的碳基生物,你们连火都怕吗?

地球生物都是以碳为核心,成分是各种碳基有机物。碳基有机物,当然顶不住高温。高中化学就有介绍,有机物绝大多数都可燃,而且越长链的有机物越容易分解。看看人体内都是什么?蛋白质,dna,rna,全部都是长链。所以别说火了,热水都挡不住。而且,物竞天择的道理你也应该知道,并没有哪一种生物有必要在烈火中生存,自然也不会进化出能抗火的甲壳和鳞片,野生动物都怕火。

如果想找到抗火生物,也许外星球能找到。他们是硅基生物。先不论硅基生物是否存在,如果他们真的存在,那么,抗火能力将非常之高,毕竟,你家玻璃,大理石地板都是硅基化合物中最基础的二氧化硅做成的


沉眠之星


有一个词叫“适者生存”

1864年,英国哲学家和达尔文的同代人赫伯特·斯宾塞造了“适者生存”这个短语。达尔文《物种起源》最早出版于1859年,此后他不断对其作品进行了修改和补充。后来在《物种起源》第五部分达尔文采用了该术语,这使斯宾塞的名声大振。

地球的绝大多数生存环境,是与火和超高温不沾边的,所以绝大多数的动物没有必要进化出耐超高温的能力!

但是说到<strong>耐高温特性,已知的生物中生物活性在高温下最稳定的还是嗜热菌。

嗜热菌又称高温细菌、嗜热微生物,是一类生活在高温环境中的微生物,如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。

在该大类中,迄今所知耐热性最强的细菌是1979年麻萨诸塞大学的微生物学家Derek Lovley 和 Kazem Kashefi从地中海(意大利亚平宁半岛附近)一处海底火山口的硫磺矿区分离到的一种极端铁代谢嗜热菌——Pyrodictium abyssi。

Pyrodictium abyssi的外观扁平,好似一个不规则的盘子,它们在中空管状结构“套管”—— 结构上具有极强的抗热能力——中积聚。它的生长温度范围是85~110℃,最适生长温度为105℃;pH值范围5~7;对盐分的适应范围很广,为1.2%~12%,最适盐度为1.5%;严格化能无机营养型,利用氢气和元素硫形成大量的硫化氢;严格厌氧,暴露在氧气下,数分钟后即失活。该菌在保持氢气/二氧化碳气相条件、并供给硫的人工合成海水中能够生存,在培养过程中,加入酵母浸出液和蛋白胨可刺激其生长。据Derek Lovley 和 Kazem Kashefi的实验结果得知,在加入适量氧化铁的培养基内,该种细菌可在121°C下繁衍、增殖,甚至可在130°C下存活。

Pyrodictium abyssi的生长处是由热矿沉积物和被硫覆盖的洞隙组成的海床,其依靠海床上不断喷射出的海水热流和火山气维生。此处海床的温度为103℃。

<strong>


琨瑞苑


地球生命全部是碳基生命,碳基有机物也就意味着能烧着,这一点靠进化是无法消除的,但是一些生物由于生存环境特殊,能够通过一些方式降低烧着的风险。

生物的本性都是怕火的,生物体有机物是可以燃烧的,火焰的高温也会使生物体失水,造成水电解质紊乱、体温调节紊乱,也都是可以致死的。目前最彻底(没有之一)的杀菌方式就是用火烧,不管是哪种微生物一概无法抵挡火焰。对于动物来说逃离火场简单一点,火着的大了在旁边就感觉热的慌就撒丫子跑呗,或者寻找一些能够避火的场所躲起来。植物和微生物运动能力很弱或者没有自主运动的能力,不过也可以通过一定方式“趋利避害”。

微生物拥有最简单的运动方式,一些是靠超男在水中游动,也能靠变形等在水中或者动物体表活动。如果微生物生活的水体由于水温上升,微生物也会发生一些特殊变化。植物都有发达的根系,正常情况下由于叶片颜色较深吸热很迅速,但同时叶面快速水分蒸发使得它们有很强的吸水能力,只要含水量足就能够较好地防火。一些树木在进化过程中,树皮越来越厚,也能防火,像刺槐、旱柳等树木就长被用作防火林,还有些植物由于生长环境中容易着,进化使得它们的种子被较厚的壳包裹起来,火焰烤炙的时候会突然爆开将种子崩出去,火焰过后种子萌发,重新长出一片森林。


防水缘


进化出抗火能力了我们还怎么吃烧烤。。。还有,对于抗火能力要看如何理解了,是在火中生存还是抵御高温呢?

进化是适应环境的一种表现,火中的环境或许是生命不可逾越的鸿沟

生物进化可以看做是不断适应环境的过程,虽然地球生命有几十亿年的发展史,但是地球生命都有共性,比如都是碳基生命,都需要依靠水来生存。地球生命的这种基本性质,就导致其不可能在火中生存,在烈火中,构成生物体的有机物会氧化分解,生物体内的水分会沸腾,简而言之,生物体在火中就熟了。。。


有火的环境不适合生物生存

俗话说,水火不相容。水是生物赖以生存的基础物质,除了水以外,氧气也是地球生物存在的必要条件,当然也有无氧型生物存在。火的燃烧会使周围的水分迅速蒸发,同时会消耗周围的氧气,燃烧时还会释放出大量的有害气体,生物连新陈代谢都无法进行。总的来说,有火的地方,就不适合生物生存,连生物都没有,还何谈进化呢?

虽然火中没有生命,但是耐高温的生命还是存在的

生命是十分顽强的,在海底火山附近的环境中依然有生命存在,科学家曾经发现过一种名为酸热硫化叶菌的嗜热细菌,其可以在90摄氏度的高温下生长。从这点来看,生物是有可能进化成耐高温的,但是这种耐高温性的生命为什么这么少?从进化的角度来说,可能是“火太少了”,如果地球平均温度逐渐升至八九十摄氏度,那么生物进化的方向肯定也就转向耐高温了。

总结

地球生物进化了几亿年,为何还没进化出抗火的能力?首先来说,地球上的生命都是碳基生命,构成生命的基础物质是无法抵御烈火的,其次,对于生物来说,火附近会产生缺氧、无水、有毒等等这些不利条件,生物无法生存也就谈不上进化了,而且进化是长时间有利因素的积累过程,相较于温和的地球环境,火的存在时间往往是非常短暂的。

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