電影《x戰警》中，金剛狼的整個骨架換成了埃德爾曼合金有了這套金屬骨架，金剛狼就無敵了

可能很多人都想象過，如果自己有這樣的合金骨架該有多好。

在自然界中，動物有兩種常見的骨骼形式，要么像許多節肢動物一樣有堅硬的外骨骼，在這種情況下，骨骼成分主要是碳酸鈣，

要么他們像人類和其他脊椎動物一樣有內骨骼，在這種情況下，骨骼的主要成分是磷酸鈣，準確地說是羥基磷灰石。

無論生活在什么樣的骨骼動物中，它使用的主要材料是鈣。

那么問題來了，為什么動物進化時會選擇鈣而不是其他金屬。

眾所周知，鈣在地殼中的含量并不是最多的金屬元素，但鐵和鋁都比它多，鈣也不是人體使用的唯一金屬物質mdash我們的身體充滿了各種金屬

可是，動物只是選擇鈣作為防御和支持結構的物質是不是很有意思

鈣強，但不是最好的選擇！

實際上，鈣化合物可以像骨骼一樣非常強大羥基磷灰石的抗拉強度為150MPa，破壞應變為2%，斷裂韌性為4MPa1/2

如果羥基磷灰石像鋼一樣致密，會比鋼強很多據估計，人類骨骼的強度至少是鋼的五倍

骨頭之所以會被鋼鐵壓碎，是因為骨頭并不是完全致密的，而是由管狀和中空的結構組成。

這種結構可以更好地承受壓力，同時保持重量較輕事實上，我們的骨骼只占我們體重的六分之一左右，這使得跑步更加節能

人們認為，鐵的氧化還原反應活化能與人體生成羥基磷灰石所需的ATP能量相似，但如果人體構建一對鋼骨，并以羥基磷灰石的相同形態存在，可能至少重3至5倍，這對生命活動非常不利。

一般來說，自然界中很難找到像鈣化合物這樣優秀的結構材料。

當然，就我們目前的技術而言，在工業生產的材料中，目前的骨骼肯定不是身體的最佳選擇。

其中，鈦合金可以達到與骨相同的重量和體積，但其參數優于骨比如它的應力是同重量骨骼的1.3倍，強度是骨骼的5倍

照片:一種鈦合金材料。

最重要的是鈦合金的抗拉強度達到500MPa如果我們有鈦合金骨架，就能承受更重更大的身體估計基本不需要細胞來修復骨骼

照片:碳纖維與頭發的對比

此外，現在碳纖維材料被廣泛應用于假肢等領域，幫助人類和其他動物重塑身體，并被證明可以給人類帶來比現有骨骼更好的效果。

這里有一個有趣的案例:

奧斯卡middot皮斯托瑞斯是南非的短跑運動員，但他失去了雙腿，轉而用一雙碳纖維復合材料腿跑步。

有趣的是，經過系統的科學分析，最終得出的結論是，他的假腿給了他不公平的優勢，他一度無法與健康的跑步者競爭。

如果很多金屬因為太重而不被生物青睞，為什么不選擇這些合金材料和更高端的碳纖維材料。

知道了作為碳基生命，我們和地球上的其他生物都非常懂得利用碳。

其實所有的答案都在于地球上的動物是怎么得到骨頭的。

為什么進化選擇了鈣。

5.5億年前，動物沒有骨骼，至少在此之前，沒有保存有骨骼的動物。

事情的變化發生在大約6.35到4.85億年前，在此期間海洋中發生了一系列的化學變化，包括海洋巖石成分從白云石到石灰巖的變化，動物的骨骼也伴隨著巖石成分的變化開始出現。

除了在時間節點上石灰石爆炸與動物骨骼的出現高度相關之外，研究人員還發現了一個事實，即與白云石相比，石灰石中所含的文石和方解石的晶體形成速度更快，需要的能量更少。

換句話說，如果一個動物想用白云石制造含鈣的骨骼，它需要消耗更多的能量，否則這樣的投資根本不值得。

照片:石灰石

白云石是在海洋含氧量低的時候形成的研究人員認為，石灰石含量突然激增的原因是該階段地球的氧氣含量導致巖石氧化

同樣的化學過程也發生在陸地上mdash它甚至可能比海洋中的更強烈然后在雨水的沖刷下，大量的石灰石涌入海洋，將鈣離子推到了海洋中第五豐富離子的位置，進一步促進了骨骼的進化

生物的進化非常喜歡就地取材他們要花很長時間才能找到最適合生存的材料，然后利用和優化這些材料

一般來說，生物選擇材料有兩個重要的考慮因素，一是使用這種材料時浪費了多少能量，二是這種材料的豐富程度和是否方便獲取。

圖:金屬鈣在化學性質上非常活躍。

如果動物起源于海洋，那么毫無疑問，海洋中的鈣含量是達標的，而且是非常豐富的。

總的來說，鈦合金是一種非常好的骨材料，強度高，重量輕同時，鈦在地殼中含量豐富，但在地球上主要以二氧化鈦的形式存在，不溶于水換句話說，生物很難利用這種材料

另外一個能量指標，鈣對于動物來說可能是超額完成的，因為鈣化合物的很多氧化反應都是釋放能量的過程，動物在提取鈣化合物的時候可能會獲得能量。

正因為如此，一些研究者甚至認為動物獲得含鈣骨骼的最初原因可能是在代謝過程中產生含鈣廢物，最終被用作骨骼。

雖然地球生物非常善于利用碳，但通過生物過程獲得碳纖維非常困難，需要巨大的能量碳纖維的工業化生產是在超高溫下完成的

照片:鱗腹足蝸牛是唯一已知的使用鐵制作外骨骼的動物。

最后

地球選擇鈣而不是其他金屬作為它的骨骼除了其良好的性質，最大的援助是地球本身鈣是地殼中第五豐富的元素，非常容易被生物利用

因此，如果其他星球的物質與地球的物質有很大不同，生物完全有可能有其他選擇。