爱华网大自然，并不懂人类创造出的化学、生物学和建筑学，她只懂得最简单的东西，这就够了。
她最伟大的作品-生命，不过是几条屈指可数的规则上构筑起来的。其中的一条，便是自小耳熟能详的“异种电荷相吸”。
1.
试想一个游荡在空中的水分子-氧原子和每个氢原子共用一对电子，形成两个“共价键”。氧剩余的4个外层电子，两两成对形成两对“孤对电子”。这样，如果把共用的电子计算在内，氧原子最外层有8个电子，这是比较稳定的结构。
然而，共用的电子并不在氢原子与氧原子之间公平分摊。首先，氢的最外层有2个电子固然稳定，但它如果一个电子也没有-即形成质子H+——也很稳定。氧则不同，非得要8个电子不可。其次，氢若剥去了最外层电子，只剩下1个质子，带一个正电荷。而氧若剥去最外层电子，剩下的东西——叫做“原子实”，——带6个正电荷！可见，氧对最外层电子的吸引力比氢大得多。因此，水分子中共价键的电子将强烈地偏向氧原子，使氢原子几乎形成一个“裸质子”了。水分子也将不是一个电荷均匀分布的分钟，而是像磁铁那样，有两极之分。氢原子那端由于电子向氧原子方向的偏离而带正电。
现在想象温度降低，水分子之间的距离开始缩短，一些水分子开始靠近另外一些水分子，情况会怎样？就像磁铁会南极连北极，北极连南极，连成长链一样，水分子也会在正负电荷的作用下，较有规律地排列开来。它们的氢原子端要去接近其他分子的氧原子端，氧原子端要去接近其他分子的氢原子端。
此分子的氢与彼分子的氧之间形成了一种特殊的作用力——它是由共价键的强极性造成的，比共价键弱，但比普通的分子间作用力稍强，这就是氢键。
2.
每当听人说“没有蛋白质就没有生命”时，我总是产生深深的怀疑——为什么偏偏是蛋白质呢？蛋白质无非是复杂的高分子物质，别的高分子物质，就不能像蛋白质一样成为生命的基石吗？
比如聚酯。聚酯不过是把蛋白质中的氮元素换成氧而已。见下面的比较：
聚酯的结构
聚酰胺（多肽）的结构(多肽是蛋白质的基础)
聚酯中的酯键与聚酰胺中的酞键，这两种键在用作高分子链的“扣环”时，性能不相上下，稳定性也相差无几。聚酯好聚酰胺甚至可以互相转化。在有机化学中，酰胺有的性质，酯也大都有类似的。为什么形成生命的，却只有聚酰胺？问题出在哪儿？
竟然是在看似不起眼的氢键上！酞键的氮上连有氢原子，N-H键和水分子中O-H键一样，是一种极性很强的共价键，带正电的氢原子与酞键上带负电的氧原子相吸引，形成氢键。
分子内形成氢键的强烈趋势，使聚酰胺链不再像一条麻绳一样可以摆成任意的形状，而是盘旋或折叠起来，形成较规则的样子。
螺旋结构折叠结构
螺旋或折叠的形状，由氢键负责固定下来。聚酰胺链在空间所形成的形状，就是蛋白质的“二级结构”。聚酰胺链在二级结构的基础上进一步盘旋折叠，形成“三级结构”。多数蛋白质是由一条以上的聚酰胺链复合而成的，几条链之间的位置关系和连接方式，称为蛋白质的“四级结构”。一般来说，一个蛋白质要完成其特点的生理功能，必须同时具备特点的一、二、三、四级结构才行。任何一级结构被破坏了，蛋白质就失去了其生理活性。
既然氢键是蛋白质二级结构中必不可少的，二级结构又是三、四级结构的基础，可见氢键对于蛋白质的生理活性是多么重要了。没有氢键，特定的二、三、四级结构无从谈起，依赖于负责空间结构的生命活动也只能是竹篮打水——一场空。
聚酯恰恰是一种不能形成氢键的高分子化合物。将聚酰胺上的氮改成氧后，氧左连一个碳原子，右连一个碳原子，无法再连氢原子了（因为氧原子最外层只有两个单电子，最多形成两个共价单键）。没有氢原子，何来氢键？
因此，与自发形成规则形状的聚酰胺相比，聚酯更像是那条可任意摆放的麻绳。两种化学性质十分相似的物质，只因一个氢键，在生物学的地位便有了天壤之别！
3.
再回到那个水分子的设想，当外界温度持续降低，水分子间形成的氢键越来越多。氢键既然是一种比普通的分子间作用力强的力，形成它是要放出热量的。放出的热量“缓解”了水温的降低，使得在寒冷的冬天，水温总比气温高一些。同理，给水加热时，破坏氢键要吸收能量，从而缓解了水温的升高。事实上，吸收或放出同样的能量，水的温度变化时自然界所有物质中最小的。生物要存活，体内环境必须保持相对稳定，水无疑成了最佳选择。
只有三种元素可以形成氢键——氮、氧、氟。别的元素，要么得到电子的趋势不那么强，要么原子半径太大，原子核管不住最外层的电子。
氮氢化合物——氨，也能像水一样，靠分子间氢键调节温度。它的沸点为-33.40C,熔点为-77.70C。在低温下是各种无机盐、氨基酸的良好溶剂。液氨的温度，甚至比水更加难以改变！（水的比热容是4.2kj/kg.0C，液氨的比热容是4.6kj/kg.0C。）因此，有学者认为，在某些特殊的条件（如低温高压）下，液氨可以成为“生命之源”。
这个假说的大方向没有错，可是，哪来这么多氨呢？在地球上，水是生命之源，还有一部分原因是水是很稳定的物质，除非碰上光合作用或电解，不会随随便便变成氧气去。而氮元素却有一种比氨稳定的多的存在形式——氮气。所以，哪怕一个星球形成之初大气中富含氨，大概最终也不会形成“液氨的海洋”，而是形成“氮气的大气”。地球就是一个完美的例子。
至于氟化氢，它固然也有氢键，也能控温，但它的强腐蚀性让高分子的有机物唯恐避之不及，它离“生命之源”的美称也就差远了。
4.
氢键对生命的贡献远不止这些。DNA的双螺旋结构众所周知。而正是氢键像拉链那样把两条链“拉合”起来。DNA链上的一些碱基——也就是拉链的齿——的排列顺序，控制着生物的某些“性状”。如果一段DNA上的碱基决定了生物的一个或几个性状，那么这段DNA叫做一个基因。
为什么偏偏让氢键来完成“拉合”的任务？因为氢键作为一种介于共价键与普通分子间作用力的键，其特点是“固定有余、束缚不足”。固定，使DNA的结构保持稳定，确保遗传的正常进行；不束缚，使一些碱基会在特殊环境下（如宇宙射线、化学物质、温度异常等）发生变化，从而造成一定的“形状”改变。这是生物遗传与变异的微观解释之一。
氢元素在元素周期表中排第一位，在最左上角。近年来化学家研究高新物质时，喜欢把目光投向周期表腹地的过渡元素，很少有想到如何利用氢和氢键创造新物质的。但事实证明，氢键既然在生命的基石源头好密码中都扮演相当重要的角色，它的应用前景一定是十分广阔的。也许有一天，我们会再次面对这个小个子元素发出赞叹：“这就是氢的力量！”
