8. 生命在水中起源

全能的分子

所有的生命分子中，没有一种像水这样无所不在的。我们的细胞里70％是水。生命自水中开始。当我们的祖先离开大海，成为陆地上的居民，我们把水也一起带走了。我们的细胞不但内部有很多水，而且几乎浸泡在水中。大多数对生命至关重要的分子可以溶解于水中，并且在水中更容易运动。

水参与各种化学反应。由于有了不溶于水的细胞膜作为边界，可以说细胞是因为水才具有了它们的形状和刚性。水还提供了取之不尽的氢离子，这些氢离子在把太阳的能量转换成化学能的过程中是必不可少的。

是什么让水如此特别？最关键的是它的极性。水分子由一个氧原子与两个氢原子共享两个电子对而构成，我们可以想象成一个头上戴着一对米老鼠耳饰的样子。水分子其实看起来很普通。虽然分子整体呈电荷中性，但因为氧原子更容易拉拢带负电的电子偏向它，所以氢原子“耳朵”略带正电而氧原子“头部”带负电。由于大多数重要的生命分子也带电，它们的结构便很容易在水分子电荷的作用下瓦解，溶于水并在水中发生化学反应。

此外，一个水分子的一只“耳朵”能够与另一个水分子的“头”结合成弱键，反之亦然。这样就使水分子之间不断地结合又分离，从而形成动态的、稍纵即逝的点阵结构。水的这种自我连接的属性就是水总倾向于保持液态的原因；实际上，大多数和水分子量相当的其他物质，在同样温度下都是气态。

对我们来说幸运的是，水拥有结冰时体积变大的特殊属性。因为密度较小，冰就能浮在水面上，相当于防止我们的湖泊、河流和海洋进一步结冰的绝缘层。如果水像大多数天然材料一样在凝固时密度上升，冰就会下沉，那水体将在寒冷的气候中冻结起来，变得坚实，水中的生命便无法生存。