更新时间：2024-09-20 19:29
硅基生物（英语：Silicon-based life）是指以硅为有机物质基础的生物。在构成硅基生物的氨基酸中，连接氨基与羧基的是硅元素，所以称作硅基生物。虽然硅基生物至今只是假说而被主流学界认为尚未发现实例，但它却一直是学术界和科幻小说中的热门话题。
硅基生命是相对于碳基生命而言的。硅基生命的概念最初由波茨坦大学的天体物理学家儒略·申纳尔在1891年提出。，硅化合物的热稳定性使得生命可以在高温下生存，这也就给予了科学家和文学家无限探知和想象的空间。由于硅原子具有与碳原子相近的化学性质，所以很可能是构成生命的有机化合物中碳原子的可替代物。而硅基生物也必须摄入足够的含硅食物以维持生存。
硅基生命对氧气非常敏感。硅元素一旦接触到氧气，就会迅速氧化形成二氧化硅。这意味着硅基生命在地球上的生存空间非常有限，它们无法在大部分地球上的环境中生存。
硅基生命是相对于碳基生命而言的。硅基生命的概念最初由波茨坦大学的天体物理学家儒略·申纳尔（Julius Sheiner）在1891年于他的一篇探讨以硅为基础的生命存在的可能性的文章中提出。
英国化学家詹姆士·爱默生·雷诺兹（James Emerson Reynolds）接受了他的观点后，于1893年在英国科学促进协会的一次演讲中指出，硅化合物的热稳定性可能使生命能够存在于非常高的温度下。赫伯特·威尔斯（Herbert George Wells）借鉴了雷诺兹和罗伯特-波尔的观点。威尔斯写道：这样的想法让人不禁产生奇妙的想象：硅铝生物为什么不是硅铝人，在气态硫的大气中游荡，比方说，在比高炉温度高出一千度左右的液态铁海的岸边游荡。
由于硅原子具有与碳相近的化学性质，所以很可能是构成生命的有机化合物中碳原子的可替代物。而硅基生物也必须摄入足够的含硅食物以维持生存。
三十年后，英国遗传学家约翰·波顿·桑德森·霍尔丹（John Burdon Sanderson Haldane）提出，可能在在行星深处发现基于半融化状态硅酸盐的生命，而铁元素的氧化作用则向它们提供能量。
硅（Si）元素的化学性质与碳相似，因此可能适合代替碳作为某些生物体的基础。硅在宇宙中很常见，也是第IV族的p区元素，在元素周期表中位于碳的正下方，因此其许多基本化学性质是相似的。 例如，碳与四个氢原子结合形成甲烷（CH4），硅也会产生硅烷（SiH4）。 硅酸盐是碳酸根的类似物、三氯甲烷的三氯氢硅等。 两种元素都形成长链或聚合物，其中它们与氧交替。 在最简单的情况下，碳-氧链产生多聚甲醛，一种用于合成纤维的塑料，而硅和氧原子交替的主链则产生聚合有机硅化物。
生命形式还必须能够从环境中收集、储存和利用能量。在碳基生物群中，基本的储能化合物是糖类，其中的碳原子通过单键连接成链。碳水化合物在一系列受控步骤中通过酶的作用被氧化以释放能量（以及废物水和二氧化碳）。这些酶是复杂的大分子，由于其形状和 "手性 "而催化特定的反应。碳化学的一个特点是，它的许多化合物都有左右两种形态，正是这种手性或手性赋予了酶识别和调节体内各种过程的能力。硅不能产生许多显示手性的化合物，这就很难理解它如何能成为支持生命所需的许多相互关联的反应链的基础。
以上参考：
到目前为止，对硅是否适合作为生命支持元素的分析都假定水是生命的基质。这是有道理的。我们很难说任何其他溶剂可以取代水的这一重要作用。麻省理工学院的研究人员也探讨了硅的这种可能性。他们得出结论，"硅基 "生命在水性环境中面临的化学挑战同样也会存在于氨等溶剂中。他们还得出结论认为，甲烷和乙烷等非质子（不能作为质子供体）溶剂不适合碳基生命和假想的硅基生命，因为碳基和硅基材料的溶解度都很低。
宇宙中硅的含量总体较少，而现阶段在陨星、彗星、行星的大气层、恒星的外层、星际空间中，也尚未发现二氧化硅以外的含硅化合物。因此宇宙中的硅基生物相对于碳基生物可能要稀少很多。与碳基生物相比较，硅基生物的优势还在于其内部结构更为稳定，更能抵御病菌的侵蚀和射线的照射，但它们的新陈代谢速度会比碳基生物慢许多倍。
由于硅原子比碳多了一个电子层，导致其对最外层的4个电子的控制力远小于碳原子的能力，使理论上很多本可以由硅原子骨架形成的化合物，实际却都极其不稳定，而只能存在于实验条件下，甚至有的只能存在零点几秒。而硅基化合物也不能像碳基化合物一样具备手性上的左旋右旋之分。又由于单独硅很难形成长链，目前在实验室中，硅链的长度最多也只能达到十几个原子，这样就难以形成复杂的生物大分子，对于生命活动尤其是新陈代谢来说是一个巨大的障碍。这些也注定了硅基化合物没有碳基化合物那样的多样性。硅链在水中不稳定而容易断裂，因此硅基生物也不适合生存在多水的环境中。
硅同氧的结合力非常强，处置二氧化硅这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程带来很大挑战，除非该星球上的温度高到能够使二氧化硅液态甚至是气态的时候才有可能像地球生物一样呼吸。假设的更好的解决方案是吸入氟气氧化自身的储蓄物和吸入氟化氢与二氧化硅反应，最后都呼出四氟化硅。也可能硅基生物在高温环境下吸入氢气而呼出硅烷。硅基植物则通过“光合作用”吸入四化硅、水和光经过一系列反应生成氟化氢排回大气中并生成“硅淀粉”。
硅基生命对氧气非常敏感。硅元素一旦接触到氧气，就会迅速氧化形成二氧化硅，也就是沙子。沙子和大部分物质不会发生化学反应，因此非常稳定。如果硅基生命一旦出现在地球，立刻就会变成石头或沙子。这意味着硅基生命在地球上可能无法生存和繁殖。其次，硅的大部分化合物都溶于水，也就是说硅基生命就算不变成沙子，落到水里也会溶解。这意味着硅基生命在地球上的生存空间非常有限，它们无法在大部分地球上的环境中生存。
可以想象，如果不是因为硅的生物特性存在明显的致命缺陷，一些奇特的生命形式可能会由类似硅的物质制造出来。这就是它对氧的强大亲和力。当碳在陆地生物的呼吸过程中被氧化时，就会变成二氧化碳气体。然而，硅氧化后会形成固体，因为二氧化硅在形成后会立即组织成一个晶格，其中每个硅原子周围都有四个氧原子。处理这种物质将对呼吸系统构成重大挑战。
天文学证据也表明不存在硅基生物，甚至硅基前生物化学物质。天文学家在石陨石、彗星、气态巨行星大气层、星际介质和冷恒星外层等任何地方都发现了氧化硅分子（二氧化硅和硅酸盐），但没有发现硅烷或硅等可能成为硅生物化学前体的物质。
尽管如此，有人指出，硅可能与地球生命的起源有关。事实是，地球上的生命形式只利用右旋糖类和左旋氨基酸。解释这一现象的一种理论是，第一批生物前碳化合物是在具有一定手性的硅表面的 "原始汤 "池中形成的。硅化合物的这种手性决定了目前在陆地生命中发现的碳化合物的偏好手性。另一种完全不同的可能性是，人造生命或智能体含有大量的硅。
科幻作家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）曾在作品《并非我们所知的：论生命的化学形式》（Not As We Know It-The 化学 of Life）中提出了六种可能的生命形式：
以上参考：
这六种对于生命的猜想是结合了物质分子结构、运行速度，依据温度的不同，从炽热到接近绝对零度依次序列的。在这六个猜想中，只有第三种生命形态—以水为介质的核酸/蛋白质生物是为我们所知的。而这其中的第一种生命形态则是科学家们最乐为臆测的硅基生命。
2016年11月，加州理工学院学院（Caltech）的最新研究首次证明了生物体也能够合成硅-碳键（silicon-carbon）。在此之前，硅-碳键只能通过化学方法合成。加州理工的研究者们利用定向进化（directed evolution）的方法对细菌蛋白质进行突变“培育”，选出最优蛋白作为酶催化合成硅-碳键，该重大发现将应用于制药业、半导体等多个行业。
2016年11月24日，该研究结果发表于顶级期刊《科学》，首席研究员弗朗西斯•阿诺德（Frances Arnold）表示，原本只有化学家才能做到的事情，现在自然界的细菌也能做到了，并且效率更高。
具有硅-碳键或有机硅化物的化合物应用广泛，包括制药业以及许多其它产品中，包括农用药剂、油漆、半导体以及计算机和电视屏幕等。然而，这些产品目前都是通过化学合成制造的，因为在自然界尚未发现硅-碳键。新的研究表明，通过生物学能够以更环保、更便宜的方式制造这些硅-碳键。该研究首次证明：自然界也能适应并将硅吸收纳入作为生命基石的碳基分子。长久以来，科学家一直想弄清楚，地球生命是否可以进化为基于硅元素，而不是基于碳元素。
或许在某一个奇点后人工智能出现了意识，就进化成硅基生命。
比如，人类通过脑机接口技术把大脑上传到网络云端，或许就会彻底进化成硅基生物。埃隆·马斯克曾经声称，他将在未来的某个时间把脑机接口设备植入自己的头部。而现在，植入式脑机接口设备（BCI）已经获批可在人体上开展临床研究。中国脑机接口科学家刘冰说：“即使这一次不批，下一次也会批。争议永远存在，风险也要认真评估，但一定会往这个方向走。”
硅基生命更多地存在于科幻作品中。科幻电影《星际迷航》中曾出现过硅基生命Horta，刘慈欣在短篇小说《山》中更是对硅基生命进行了详细描述：“它们的大脑是超高集成度的芯片，它们的血液是电流和磁场，金属构成了它们的肌肉和骨骼，它们以放射性的岩石为食物。”
silicon-based life.daviddarling.info.2023-10-12
眺望硅基生命.中国数字科技馆.2023-10-12
走向科幻般的硅基生命，人类可以吗.广州日报数字报.2023-10-12
Cosmic Evolution - Epoch 8.Future Evolution.2023-10-12
Does silicon-based life exist.the-ies.org.2023-10-12
Silicon-based Life.softpedia.com.2023-10-11
The Limits of Organic Life in Planetary Systems.utexas.edu.2023-10-12
宇宙搜索第 09 期第 5 页 - 与我们所知不同 - 艾萨克·阿西莫夫的生命化学.北美天体物理观测站 (NAAPO).2023-10-12
硅碳在酶的作用下首次结合 能创造硅基生命吗.环球网.2023-10-12