Alternativ biokemi

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. juli 2021; checks kræver 49 redigeringer .

Alternativ biokemi  er en række teorier og hypoteser, der forklarer muligheden for, at livsformer eksisterer delvist eller helt anderledes biokemisk end dem, der opstod på Jorden . [1] Forskelle diskuteret inden for rammerne af hypoteserne omfatter udskiftning af kulstof i organiske stoffers molekyler med andre atomer, eller udskiftning af vand som et universelt opløsningsmiddel med andre væsker. Sådanne fænomener er ofte beskrevet i science fiction-litteraturen .

Diskussionsmuligheder

Muligheden for et biokemisk anderledes liv er et gennemgående tema i science fiction, men det overvejes også i en forskningsmæssig sammenhæng. Et nyligt eksempel på en sådan diskussion er rapporten fra 2007 om begrænsning af levevilkår udarbejdet af en komité af videnskabsmænd ved United States National Research Council. Denne komité, ledet af John A. Baros, betragtede en "hypotetisk alternativ livskemi", herunder en række opløsningsmidler, der kunne være et alternativ til vand. Projektet med titlen: "Grænser for organisk liv i planetsystemer" postulerer, at:

Til dato er søgen efter udenjordisk liv styret af en model for liv baseret på det liv, vi observerer på Jorden. Nogle træk ved det jordiske liv har tiltrukket sig særlig opmærksomhed:

Som et resultat er en stor del af NASAs planlagte missioner fokuseret på steder, hvor der sandsynligvis vil eksistere flydende vand, med vægt på at søge efter strukturer, der ligner cellerne i terrestriske organismer. Denne tilgang ville være berettiget i betragtning af manglen på en fælles forståelse af, hvordan liv kan se ud med en oprindelse uafhængig af Jorden. Laboratorieforsøg giver dog grund til at forvente, at liv også kan være baseret på molekylære strukturer, der er væsentligt forskellige fra dem på Jorden.

Udskiftning af de vigtigste kemiske elementer

Akronymet CHNOPS , som står for kulstof (kulstof), hydrogen (brint), nitrogen (nitrogen), O ilt (ilt), P -hosfor ( fosfor ) og svovl ( svovl ), repræsenterer de seks vigtigste kemiske grundstoffer hvis kovalente kombinationer udgør størstedelen af ​​biologiske molekyler på Jorden [3] . Svovl bruges i aminosyrerne cystein og methionin [4] . Fosfor er et nødvendigt element i dannelsen af ​​fosfolipider  - en underklasse af lipider - som er hovedbestanddelen af ​​alle cellemembraner , da de kan danne lipiddobbeltlag, der lagrer ioner , proteiner og andre molekyler, hvor de er nødvendige for at udføre cellefunktioner , og forhindre deres gennemtrængning til områder, hvor de ikke burde være. Fosfatgrupper er også en nødvendig komponent i rygraden af ​​nukleinsyrer [5] .

Elementær sammensætning af biomolekyler:
C H N O P S
Kulhydrater x x x
Fedtstoffer x x x
Fosfolipider x x x x x
Egern x x x x x
Nukleotider x x x x x
Porphyriner x x x x

Alle typer af levende organismer, der i øjeblikket er kendt, bruger kulstofforbindelser til grundlæggende strukturelle og metaboliske funktioner, vand som opløsningsmiddel og DNA eller RNA til at definere og kontrollere deres form. Hvis der findes liv på andre planeter , kan det være kemisk ens. Det er også muligt, at der findes organismer med helt forskellige kemiske sammensætninger. Eksistensen, eller i det mindste virkeligheden, af disse former for biokemi er endnu ikke blevet afsløret.

Det relative indhold af forskellige elementer er meget vigtigt for at bestemme muligheden for deres deltagelse i biokemi. Til reference er her de femten mest almindelige elementer i den menneskelige krop (det vil sige dem, der udgør mindst 0,0001% af det) og andre systemer, målt ved antallet af atomer.

Relativt indhold af grundstoffer (molfraktion af grundstoffer) i forskellige systemer [6] :

Z Element Univers I jordskorpen Havvand Den menneskelige krop Biologisk rolle [7]
en Brint 93 % 3,1 % 66,2 % 62 % organiske molekyler
otte Ilt 0,08 % 60 % 33,1 % 24 % organiske molekyler, ånde
6 Kulstof 0,05 % 0,31 % 0,00144 % 12 % organiske molekyler
7 Nitrogen 0,009 % 0,0029 % <0,0001 % 0,22 % aminosyrer , nukleinsyrer
femten Fosfor <0,0001 % 0,07 % <0,0001 % 0,22 % ATP , nukleinsyrer, fosfolipider
tyve Kalk 0,0002 % 2,6 % <0,0001 % 0,22 % calmodulin , biomineralisering
16 Svovl 0,002 % 0,027 % 0,0179 % 0,039 % nogle aminosyrer, såsom cystein
elleve Natrium 0,0001 % 2,1 % 0,297 % 0,038 % natrium-kalium pumpe
19 Kalium <0,0001 % 0,78 % 0,00658 % 0,032 % natrium-kalium pumpe
17 Klor <0,0001 % 0,01 % 0,347 % 0,021 % Klortransport ATPase ( protonpumpe )
12 Magnesium 0,003 % 2,5 % 0,0337 % 0,007 % klorofyl
fjorten Silicium 0,003 % tyve % <0,0001 % 0,0058 % biomineralisering
9 Fluor <0,0001 % 0,059 % <0,0001 % 0,0012 % fluorapatit ( tandemalje )
26 Jern 0,002 % 2,3 % <0,0001 % 0,00067 % hæmoglobin , cytochromer
tredive Zink <0,0001 % 0,0025 % <0,0001 % 0,00032 % zinkfingerproteiner _

Kulstoferstatning

Forskere har talt meget om muligheden for at bygge organiske molekyler ved hjælp af andre atomer, men ingen har foreslået en teori, der beskriver muligheden for at genskabe hele den række af forbindelser, der er nødvendige for livets eksistens.

Silicium og ilt

Blandt de mest sandsynlige kandidater til rollen som et strukturdannende atom i alternativ biokemi er silicium . Det er i samme gruppe af det periodiske system som kulstof, deres egenskaber er stort set ens. Ligesom kulstof kan silicium skabe molekyler, der er store nok til at bære biologisk information [8] . Siliciumatomet har dog en større masse og radius . Dannelsen af ​​dobbelt- eller tredobbelt kovalente bindinger med silicium er relativt vanskelig, hvilket kan forstyrre dannelsen af ​​biopolymerer . Silicium har i modsætning til kulstof ikke evnen til at danne kemiske bindinger med forskellige typer atomer, hvilket er nødvendigt for den kemiske alsidighed, der kræves for stofskiftet, og alligevel er det denne manglende evne, der gør silicium mindre modtageligt for binding med alle slags urenheder. Grundstoffer, der danner organiske funktionelle grupper med kulstof, omfatter hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphor, svovl og metaller som jern, magnesium og zink. Silicium interagerer på den anden side med meget få andre typer atomer. Siliciumforbindelser kan ikke være så forskellige som kulstofforbindelser. [otte]

Det skyldes, at siliciumatomer er meget større, har en stor masse og atomradius og derfor har svært ved at danne dobbeltbindinger (dobbeltbundet kulstof er en del af carbonylgruppen, det grundlæggende motiv for kulstofbaserede bioorganiske forbindelser).

En fordel, der kunne føre til eksistensen af ​​varianter af siliciumbaseret biokemi, er dens zeolitter  , forbindelser, der bruges i kemi og kan filtrere og katabolisere stoffer på samme måde som kulstofbaserede enzymer. De grundlæggende mekanismer for liv på vores planet er mulige takket være enzymer - katalysatorer med deres tilsvarende bærere (proteiner). [9] Under udviklingen af ​​biosfæren er der dannet en hel samling af dem, som hver især har specialiseret sig i en funktion, såsom hæmoglobin , der er ansvarlig for iltudveksling, eller ferredoxin , hvis mission er at transportere elektroner. Den oprindelige idé var at erstatte disse enzymer med siliciumbaserede molekyler. Disse materialer er en type ler, der har en molekylær struktur i form af et tredimensionelt netværk dannet af tetraedre af og forbundet med hinanden. Dette gitter har porer og hulrum af molekylær størrelse, så kun de molekyler, der er små nok, kan krydse dem. Det er derfor, de også kaldes molekylsigter . Zeolitter har et stort antal strukturelle ligheder med naturlige proteiner. Ved at udnytte disse ligheder kan der dannes forskellige katalysatorer , der kombinerer zeolitters stabilitet og kemiske stabilitetskarakteristika med enzymers høje selektivitet og molekylære aktivitet. Zeolitter, der er i stand til at simulere hæmoglobins, cytochrom P450- og jern-svovlproteins opførsel, er opnået hos DuPonts centrale forsknings- og udviklingsafdeling .

Ligesom kulstof kan silicium danne fire stabile bindinger med sig selv og andre grundstoffer, såvel som lange kemiske kæder kendt som silanpolymerer, som minder meget om de kulbrinter, der er nødvendige for liv på Jorden. Silicium er mere reaktivt end kulstof, hvilket gør det optimalt til ekstremt kolde forhold. [10] [11] Siliciumforbindelser kan være biologisk nyttige ved andre temperaturer eller tryk end dem ved Jordens overflade, i en rolle (eller kombination), der er mindre direkte analog med kulstof. Polysilanoler , ligesom sukkerarter , er opløselige i flydende nitrogen, hvilket tyder på, at de kan spille en rolle i biokemi ved meget lave temperaturer. Silaner  - forbindelser af silicium og hydrogen , svarende til alkaner , er mindre stabile end kulbrinter. Silaner brænder spontant i en iltholdig atmosfære ved relativt lave temperaturer, så en iltatmosfære kan være dødelig for siliciumbaseret liv. På den anden side er det værd at overveje, at alkaner har en tendens til at være ret brandfarlige, men kulstofbaseret liv på Jorden lagrer ikke energi direkte i form af alkaner, men i form af sukkerarter, lipider, alkoholer og andre kulbrinteforbindelser med helt andre egenskaber. Vand som opløsningsmiddel vil også reagere med silaner. Men igen, dette har kun betydning, hvis silaner af en eller anden grund bruges eller masseproduceres af sådanne organismer.

Samtidig er silikoner  - polymerer , herunder kæder af vekslende silicium- og oxygenatomer, mere varmebestandige. På den baggrund antages det, at der kan eksistere siliciumliv på planeter med en gennemsnitstemperatur væsentligt højere end Jordens. I dette tilfælde bør rollen som det universelle opløsningsmiddel ikke spilles af vand , men af ​​forbindelser med et meget højere kogepunkt.

Så for eksempel antages det, at siliciumforbindelser vil være mere stabile end kulstofmolekyler i et svovlsyremiljø , det vil sige under forhold, der kan eksistere på andre planeter [12] . Generelt er komplekse molekyler med en silicium-oxygenkæde mindre stabile end deres carbon-oxygen-modstykker. Kulbrinter og organiske forbindelser er rigelige i meteoritter, kometer og interstellare skyer, mens deres siliciummodstykker aldrig er blevet fundet i naturen. Silicium danner imidlertid komplekse en-, to- og tredimensionelle polymerer, hvor oxygenatomer danner broer mellem siliciumatomer. De kaldes silikater. De er vedvarende og almindelige på Jorden og er blevet foreslået som grundlag for en præ-kulstofform for evolution på Jorden.

Siliciumdioxid (hovedbestanddelen af ​​sand), som er en analog af kuldioxid , er et fast, let opløseligt stof. Dette skaber vanskeligheder for siliciums indtræden i biologiske systemer baseret på vandige opløsninger, selvom eksistensen af ​​biologiske molekyler baseret på det viser sig at være mulig. Situationen er den samme med eksisterende landanlæg. For eksempel er ris i stand til at opbevare op til 10 % silicium baseret på tørvægten af ​​skuddene, hvilket er i intervallet eller endda højere end niveauerne af vigtige makronæringsstoffer som nitrogen, fosfat og kalium. For nylig er to transportører (Lsi1 og Lsi2) blevet identificeret, der er ansvarlige for risens høje siliciumoptagelseskapacitet [13] . Lsi1 tilhører undergruppen nodulin-26 (NIP III) iboende protein aquaporin og er en kiselsyretransportør [14] . Som andre makronæringsstoffer er silicium ikke tilgængeligt for planter, da det er uopløseligt i vand. Planter bruger dog, som i tilfældet med kvælstof, naturlig biogødning  – f.eks. kvælstoffikserende bakterier, som omdanner atmosfærisk kvælstof til en bundet tilstand, hvilket gør det tilgængeligt for planters indtagelse, og som planter ofte er i symbiose med. Siliciumbaserede organismer, hvis de indånder oxygen, udsender sandsynligvis siliciumdioxid ( ) som et biprodukt, svarende til hvordan kulstofbaserede organismer udsender kuldioxid - Men i modsætning til kuldioxid ville siliciumdioxid være i fast tilstand og derfor kunne tilstoppe luftvejene med sand. Man kan dog forestille sig udskillelsesorganer, der kan sammenlignes med nyrerne , som i tilfælde af denne hypotetiske biokemi fjerner en slags silicagel fra kroppen . Faktisk fjernes nitrogenforbindelser i dyr som affaldsprodukter hovedsageligt i form af urinstof. Eller silikatforbindelserne kan udskilles i fast form, da nogle ørkenfirben udskiller urinsyre gennem deres næsebor [komm. 1] . Siliciumdioxid (i betragtning af de urenheder, der altid er til stede i levende væv og sandsynligvis forhindrer krystallisering) er i en aggregeret tilstand fra flydende til såkaldt glasagtig , derfor bliver det jo tyndere, jo højere temperatur. Så kan siliciumliv bestå af en smeltning af "silicium-biologiske molekyler" i siliciumdioxid over et bredt temperaturområde.

Med al den mangfoldighed af molekyler, der er blevet fundet i det interstellare medium , er 84 baseret på kulstof og kun 8 er baseret på silicium [15] . Ud af disse 8 forbindelser indeholder 4 desuden kulstof. (Dette indikerer indirekte en lille mulighed for en mellemliggende - silicium-carbon - variant af biokemi.) Det omtrentlige forhold mellem kosmisk kulstof og kosmisk silicium er 10 til 1. Dette tyder på, at komplekse kulstofforbindelser er mere almindelige i universet , hvilket reducerer chancen af silicium-baseret liv danner, i det mindste under de forhold, der kan forventes på overfladen af ​​planeter med forhold, der ligner Jorden.

Jorden har, ligesom andre jordiske planeter , meget silicium og meget lidt kulstof. Jordlivet udviklede sig imidlertid på basis af kulstof. Dette tyder på, at kulstof er mere egnet til dannelsen af ​​biokemiske processer på planeter som vores. Der er fortsat mulighed for, at silicium under andre kombinationer af temperatur og tryk kan være involveret i dannelsen af ​​biologiske molekyler som erstatning for kulstof.

Kemikere har arbejdet utrætteligt på at skabe nye forbindelser af silicium, siden Frederic Stanley Kipping ( 1863-1949 ) viste, at flere interessante forbindelser faktisk kan laves . Den højeste internationale pris inden for siliciumkemi hedder Kipping Award . Men på trods af års arbejde - og på trods af alle de reagenser, der er tilgængelige for moderne videnskabsmænd - kan mange siliciumanaloger af kulstofforbindelser simpelthen ikke laves. Termodynamiske data bekræfter, at disse analoger ofte er for ustabile eller for reaktive.

Silica i hav og ferskvand

Silica er til stede i vand i form af kiselsyre:

, eller .

Med en stigning i koncentrationen af ​​opløsningen ved en pH mindre end 9, eller med et fald i en mættet opløsnings pH, udfældes kiselsyre i form af amorf silica. Selvom silicium er et af de mest udbredte grundstoffer i jordskorpen, er dets tilgængelighed for kiselalger begrænset af dets opløselighed. Det gennemsnitlige indhold af silicium i havvand er omkring 6 ppm . Marine kiselalger udtømmer hurtigt reserverne af opløst silica i overfladevandet, og det begrænser deres videre reproduktion.

Det skal bemærkes, at siliciumforbindelser (især siliciumdioxid) bruges af nogle organismer på Jorden. Af disse danner kiselalger deres skal og får silicium fra vandet. Radiolarier , nogle svampe og planter bruges også som et strukturelt materiale til siliciumforbindelser . Silicium er også en del af det menneskelige bindevæv .

Den 25. november 2016 i tidsskriftet Science rapporterede forskerne [16] , at de har opdaget proteiner, der almindeligvis findes i islandske varmekilders bakterier, som kan danne kulstof-silicium-bundne molekyler i levende celler. "Det, der findes i naturen, er allerede klar til at skabe denne helt nye kemi og gør det relativt godt," siger medforfatter Francis Arnold , en kemiingeniør ved California Institute of Technology i Pasadena. "Dette åbner vejen for at lave forbindelser, som naturen aldrig har lavet før. Snart vil vi være i stand til at finde ud af, hvilke omkostninger og fordele de medfører for levende biosystemer." "Det er på ingen måde en identisk erstatning," siger Arnold. "Livet under normale forhold på denne planet ville sandsynligvis ikke fungere med silicium. Formentlig kunne vi skabe komponenter af livet, der omfatter silicium - måske siliciumfedt eller siliciumholdige proteiner - og spørge, hvordan livet hænger sammen med dette? ... Giver det nye funktioner, som livet ikke havde før?

Også i november 2016 blev det annonceret, at det samme hold af videnskabsmænd havde "avlet" et bakterielt protein, der kan skabe kunstige silicium-kulstofbindinger. "Vi besluttede at få naturen til at gøre, hvad kun kemikere kan gøre, kun bedre," siger Francis Arnold. Denne undersøgelse er også den første, der viser, at naturen kan tilpasse sig til at inkorporere silicium i kulstofbaserede molekyler, livets byggesten. "Ingen levende organisme kan holde silicium-carbon-bindinger sammen, selvom der er så meget silicium omkring os," siger Jennifer Kahn, en forsker ved Arnolds laboratorium. Forskerne brugte en metode kaldet rettet evolution, som Arnold udviklede i begyndelsen af ​​1990'erne, hvor nye og bedre enzymer skabes i laboratorier gennem kunstig selektion, ligesom hvordan opdrættere modificerer majs. Enzymer er en klasse af proteiner, der katalyserer eller letter kemiske reaktioner. Den rettede udviklingsproces starter med et enzym, som forskerne ønsker at forbedre. DNA'et, der koder for enzymet, muteres mere eller mindre tilfældigt, og de resulterende enzymer testes for den ønskede egenskab. Det mest effektive enzym muteres derefter igen, og processen gentages, indtil der skabes et enzym, der yder meget bedre end originalen.

Den ideelle kandidat viste sig at være et protein fra en bakterie, der vokser i Islands varme kilder. Dette protein, kaldet cytochrom c, donerer normalt elektroner til andre proteiner, men forskerne fandt ud af, at det også fungerer som et enzym, der skaber silicium-kulstofbindinger ved lave niveauer. Forskerne muterede derefter det DNA, der koder for dette protein, i en region, der definerer den jernholdige del af proteinet, som menes at være ansvarlig for dets silicium-carbon-bindingsaktivitet. De testede derefter disse mutante enzymer for deres evne til at skabe organosiliciumforbindelser bedre end de originale.

I blot tre sæt test skabte de et enzym , der selektivt kan skabe silicium-carbon-bindinger 15 gange mere effektivt end den bedste katalysator opfundet af kemikere. Med hensyn til spørgsmålet om, hvorvidt livet kunne udvikle sig til at bruge silicium alene, siger Arnold, at det afhænger af naturen. "Denne undersøgelse viser, hvor hurtigt naturen kan tilpasse sig nye udfordringer," siger hun. "Cellens DNA-kodede katalytiske mekanisme kan hurtigt lære at stimulere nye kemiske reaktioner, hvis vi giver nye reagenser og en passende stimulus i form af kunstig selektion. Naturen kunne gøre det selv, hvis hun ville." [17]

Nitrogen og fosfor

Nitrogen og fosfor betragtes som andre konkurrenter til rollen som grundlaget for biologiske molekyler. Som kulstof kan fosfor danne kæder af atomer, som i princippet kunne danne komplekse makromolekyler, hvis det ikke var så aktivt . Men i komplekset med nitrogen kan der dannes mere komplekse kovalente bindinger, hvilket gør det muligt at danne en lang række molekyler, herunder ringstrukturer.

I jordens atmosfære er nitrogen omkring 78 %, men på grund af diatomisk nitrogens inerthed er energi-"prisen" for dannelsen af ​​en trivalent binding for høj. Samtidig kan nogle planter fiksere kvælstof fra jorden i symbiose med anaerobe bakterier , der lever i deres rodsystem. Hvis der er en betydelig mængde nitrogendioxid eller ammoniak i atmosfæren, vil tilgængeligheden af ​​nitrogen være højere. I atmosfæren på andre planeter kan der desuden eksistere andre nitrogenoxider .

Ligesom planter på Jorden (såsom bælgfrugter ) kunne fremmede livsformer absorbere nitrogen fra atmosfæren. I dette tilfælde kunne en proces, der ligner fotosyntese , dannes , når energien fra den nærmeste stjerne ville blive brugt på dannelsen af ​​glukoseanaloger med frigivelse af ilt til atmosfæren. Til gengæld ville dyreliv over planter i fødekæden absorbere næringsstoffer fra dem og frigive nitrogendioxid til atmosfæren og fosforforbindelser til jorden.

I en ammoniakatmosfære ville planter med molekyler baseret på fosfor og nitrogen få kvælstofforbindelser fra atmosfæren omkring dem og fosfor fra jorden. I deres celler ville ammoniak blive oxideret til dannelse af monosaccharid -analoger , brint ville blive frigivet som et biprodukt. I dette tilfælde vil dyr inhalere brint, opdele analogerne af polysaccharider i ammoniak og fosfor, det vil sige, energikæder ville blive dannet i den modsatte retning sammenlignet med dem, der eksisterer på vores planet (vi ville have metan i stedet for ammoniak i dette tilfælde ) .

Debatten om dette emne er langt fra slut, da nogle faser af kredsløbet baseret på fosfor og nitrogen er energimangel. Det forekommer også omstridt, at i universet forekommer forholdet mellem disse elementer i det forhold, der er nødvendigt for livets fremkomst.

Nitrogen og bor

Atomerne af nitrogen og bor , som er i en "binding", efterligner "carbon-carbon"-bindingen til en vis grad. Så borazol er kendt , som nogle gange kaldes "uorganisk benzen " (det ville være mere korrekt at kalde det "ikke-carbonbenzen"). Men stadig, på basis af en kombination af bor med nitrogen, er det umuligt at skabe alle de mange forskellige kemiske reaktioner og forbindelser, der er kendt i kulstofkemi. Ikke desto mindre kan den grundlæggende mulighed for en sådan erstatning i form af nogle separate fragmenter af kunstige (eller fremmede) biomolekyler ikke fuldstændig udelukkes.

Nitrogen og brint

Ved meget højt tryk (~460  GPa ) er nitrogen- og brintforbindelser kemisk endnu mere forskelligartede end kulbrinter, hvilket åbner mulighed for eksistensen af ​​deres derivater mere forskelligartede og talrige end alle eksisterende organiske forbindelser, og muligvis endda liv, bygget på alternative nitrogen-brint kemi. Egnede betingelser for eksistensen af ​​nitrogen-brint biokemi kan findes i det indre af de gigantiske planeter , som indeholder enorme mængder nitrogen og brint under et sådant tryk [18] [19] .

Erstatning af fosfor

I december 2010 rapporterede Felisa Wolfe-Simon , en forsker fra NASA Astrobiology Research , opdagelsen af ​​bakterien GFAJ-1 fra slægten Halomonadaceae , der er i stand til at erstatte fosfor med arsen under visse betingelser [20] [21] [22] .  

Arsen, som kemisk ligner fosfor, selvom det er giftigt for de fleste livsformer på Jorden, er inkluderet i biokemien af ​​nogle organismer. Nogle tang inkorporerer arsen i komplekse organiske molekyler såsom arsenosukker og arsenobetainer. Svampe og bakterier kan producere flygtige forbindelser af methyleret arsen. Arsenatreduktion og arsenitoxidation er blevet observeret i mikrober ( Chrysiogenes arsenatis ). Derudover kan nogle prokaryoter bruge arsenat som en terminal elektronacceptor under anaerob vækst, og nogle kan bruge arsenit som en elektrondonor til energigenerering.

Det er blevet foreslået, at de tidligste livsformer på Jorden kan have brugt arsenbiokemi i stedet for fosfor i deres DNA-struktur. En generel indvending mod dette scenarie er, at arsenatestere er så mindre modstandsdygtige over for hydrolyse end de tilsvarende fosfatestere, at arsen simpelthen ikke er egnet til funktionen.

Forfatterne af en geomikrobiologisk undersøgelse fra 2010, delvist støttet af NASA, foreslog, at en bakterie, ved navn GFAJ-1, indsamlet fra sedimenterne i Mono Lake i det østlige Californien, kunne bruge sådan "arsen-DNA", når den dyrkes uden fosfor. De antog, at bakterien kan bruge høje niveauer af poly-β-hydroxybutyrat eller andre midler til at reducere den effektive vandkoncentration og stabilisere arsenatestrene. Denne hypotese blev stærkt kritiseret næsten umiddelbart efter dens offentliggørelse for den påståede mangel på passende eksperimentelle kontroller. Videnskabsskribenten Carl Zimmer kontaktede flere videnskabsmænd for at få en vurdering: "Jeg har nået ud til et dusin eksperter... Næsten enstemmigt mener de, at NASA-forskerne ikke har kunnet underbygge deres mening." Andre forfattere har ikke været i stand til at gengive deres resultater og har vist, at undersøgelsen havde problemer med fosfatforurening, hvilket tyder på, at de lave mængder, der er til stede, kan understøtte ekstremofile livsformer. Alternativt er det blevet foreslået, at GFAJ-1-celler vokser ved at genbruge fosfat fra nedbrudte ribosomer i stedet for at erstatte det med arsenat. Resultaterne af efterfølgende forsøgspersoner modbeviste teorien om inklusion af arsen i DNA [23] [24] .

Æresmedlem af Foundation for Applied Molecular Evolution (USA), Steven Benner, bemærkede i sin tale ved en pressekonference i NASAs hovedkvarter, at selv om arsen ligner fosfor i sin kemi, er det ikke desto mindre inkorporeret i strukturen af ​​DNA, og RNA er " svagt led", fordi de kemiske bindinger, det danner, let brydes på grund af arsenatomets høje reaktivitet.

Samtidig kan den øgede reaktivitet af arsen, som negativt påvirker stabiliteten af ​​biologiske molekyler ved stuetemperatur, være nyttig, hvis det biologiske molekyle skal udføre sine funktioner ved lave temperaturer, som for eksempel på Saturns måne Titan.

Teorier om muligheden for liv på Titan blev fremsat i 2005 baseret på nylige observationer, men Titan er meget koldere end Jorden , så der er intet flydende vand på dens overflade . Men på den anden side er der søer af flydende metan og ethan på Titan , samt floder og hele have fra dem, derudover kan de falde som nedbør, som regn fra vand på Jorden . Nogle videnskabelige modeller viser, at Titan kan understøtte ikke-vandbaseret liv ( se ), selvom ikke alle videnskabsmænd er enige i disse teorier, da de stadig er genstand for megen diskussion og debat i det videnskabelige samfund, herunder NASA [25] [26 ] [27] .

World of PNK

En hypotese for livets oprindelse antyder, at det oprindelige liv på Jorden kan have været baseret på PNA'er (peptidnukleinsyrer), og at "PNA-verdenen" senere blev transformeret til en " RNA-verden ". Hovedargumenterne er den større kemiske stabilitet og enkelhed af PNA sammenlignet med RNA, hvilket ville gøre det muligt for PNA at udvikle sig og overleve under primitive præbiotiske forhold. Samtidig bærer PNA den nødvendige information i form af nukleotider. Et stort hul i denne teori er imidlertid manglen på PNA-molekyler med katalytisk aktivitet, der ville tillade PNA-replikation.

Vandskifte

Ud over kulstofforbindelser kræver alt i øjeblikket kendt jordisk liv også vand som opløsningsmiddel. Vandets forskellige egenskaber, der er vigtige for livsprocesser, omfatter det brede temperaturområde, hvor det er flydende, en høj varmekapacitet, der hjælper med temperaturregulering, en høj fordampningsvarme og evnen til at opløse en lang række forbindelser. Vand er også amfotert , hvilket betyder, at det kan donere eller acceptere en proton, så det kan fungere som en syre eller base. Denne egenskab er kritisk i mange organiske og biokemiske reaktioner, hvor vand tjener som opløsningsmiddel, reaktant eller produkt. Der er andre kemikalier med lignende egenskaber, som nogle gange er blevet foreslået som alternativer til vand. Vand er flydende ved et tryk på 1 atm. i området fra 0 °C til 100 °C, men der er andre opløsningsmidler, såsom svovlsyre , som forbliver i flydende tilstand op til en temperatur på 200 °C eller mere [28] .

Ammoniak

Ammoniak betragtes ofte som det mest sandsynlige (efter vand) opløsningsmiddel for livets oprindelse på nogen af ​​planeterne. Ved et tryk på 100 kPa (1 atm.) er den i flydende tilstand ved temperaturer fra -78 til -33 ° C. Ammoniakmolekylet ( ), er ligesom vandmolekylet udbredt i universet, idet det er en kombination af brint (det enkleste og mest almindelige grundstof) med et andet meget almindeligt grundstof, nitrogen. Flydende ammoniaks mulige rolle som et alternativt opløsningsmiddel for livet er en idé, der i det mindste går tilbage til 1954, hvor J. B. S. Haldane rejste emnet på et symposium om livets oprindelse.

Adskillige kemiske reaktioner er mulige i ammoniakopløsning, og flydende ammoniak ligner kemisk vand. Ammoniak kan opløse de fleste organiske molekyler mindst lige så godt som vand, og det kan også opløse mange elementære metaller. Haldane bemærkede, at forskellige almindelige organiske forbindelser forbundet med vand har analoger forbundet med ammoniak; for eksempel er en ammoniakbundet aminogruppe ( ) analog med en vandbundet hydroxylgruppe ( ).

Ammoniak kan ligesom vand acceptere eller donere en ion . Når ammoniak optager , danner det en ammoniumkation ( ), analogt med hydronium ( ). Når det donerer en ion , danner det en amidanion ( ), analogt med en hydroxidanion ( ). Men sammenlignet med vand er det mere sandsynligt, at ammoniak accepterer en ion og mindre tilbøjelig til at donere en; det er en stærkere nukleofil . Ammoniak tilsat vand virker som en Arrhenius-base : det øger koncentrationen af ​​hydroxidanionen. Omvendt, ved at bruge et system til bestemmelse af surhed og basicitet i et opløsningsmiddelsystem, virker vand tilsat flydende ammoniak som en syre , da det øger koncentrationen af ​​ammoniumkationen. Carbonylgruppen ( ), som er meget udbredt i terrestrisk biokemi, vil ikke være stabil i ammoniakopløsning, men den analoge imingruppe ( ) kan anvendes i stedet.

Ammoniak har dog nogle problemer som livsgrundlag. Hydrogenbindinger mellem ammoniakmolekyler er svagere end i vand, hvilket medfører, at ammoniakens fordampningsvarme er det halve af vand, og overfladespændingen  er op til en tredjedel, og evnen til at koncentrere upolære molekyler pga. den hydrofobe effekt aftager også. Gerald Feinberg og Robert Shapiro stillede spørgsmålstegn ved, om ammoniak kunne holde præbiotiske molekyler godt nok til at tillade et selvreplikerende system at dukke op. Ammoniak antændes også i ilt og kan ikke eksistere bæredygtigt i et miljø, der er egnet til aerob metabolisme. Flydende ammoniak ligner vand i en række egenskaber, men det skal bemærkes, at ved frysning flyder fast ammoniak ikke op, men synker (i modsætning til vandis ).

Derfor vil havet, der består af væske , let fryse til bunden. Derudover eliminerer valget af ammoniak som opløsningsmiddel fordelene ved at bruge oxygen som biologisk middel. Dette udelukker dog ikke muligheden for, at der opstår alternativt liv på planeter, hvor ammoniak er blandet med vand [29] . En ammoniakbaseret biosfære vil sandsynligvis eksistere ved temperaturer eller lufttryk, der er ekstremt usædvanlige for liv på Jorden. Liv på Jorden eksisterer typisk inden for smelte- og kogepunktet for vand ved normalt tryk, mellem 0 °C (273 K) og 100 °C (373 K); ved normalt tryk er smelte- og kogepunktet for ammoniak fra -78 °C (195 K) til -33 °C (240 K). Kemiske reaktioner forløber generelt langsommere ved lavere temperaturer. Derfor kan ammoniakbaseret liv, hvis det findes, metabolisere langsommere og udvikle sig langsommere end livet på Jorden. [30] På den anden side kan køligere temperaturer også tillade levende systemer at bruge kemikalier, der ville være for ustabile ved Jordens temperaturer til at være nyttige. [31]

Ammoniak kan være en væske ved temperaturer svarende til Jordens, men ved meget højere tryk; for eksempel ved 60 atm smelter ammoniak ved -77°C (196 K) og koger ved 98°C (371 K). [32]

Blandinger af ammoniak og vand forbliver flydende ved temperaturer et godt stykke under frysepunktet for rent vand, så en sådan biokemi kunne være velegnet til planeter og måner, der kredser uden for den vandbaserede beboelige zone . Sådanne forhold kan for eksempel eksistere under overfladen af ​​Saturns største måne Titan . [33]

Hydrogenfluorid

Hydrogenfluorid ligner vand i en række egenskaber . Så det er også i stand til at danne intermolekylære hydrogenbindinger. Man skal dog huske på, at der er 10.000 iltatomer pr. 1 fluoratom i det observerbare univers , så det er svært at forestille sig forhold på nogen planet, der ville favorisere dannelsen af ​​et hav bestående af , og ikke af .

Et andet stærkt argument imod denne mulighed er, at den faste overflade på de fleste planeter (som har en), med undtagelse af nogle eksotiske hypotetiske planeter ( jernplanet , kulstofplanet ), består af siliciumdioxid og aluminosilicater , som hydrogenfluorid reagerer med vha. reaktion:

.

Hydrogencyanid

Blåsyre er også i stand til at danne brintbindinger, men i modsætning til den består den af ​​grundstoffer, der er vidt fordelt i universet. Desuden menes denne forbindelse at have spillet en væsentlig rolle i Jordens præbiologiske kemi  - for eksempel i dannelsen af ​​aminosyrer , nukleotider og andre komponenter i " ursuppen ".

Hydrogencyanid er dog ikke et egnet opløsningsmiddel til alternativ levetid, om ikke andet fordi forbindelsen er termodynamisk ustabil. Så flydende hydrogencyanid bliver hurtigt resinificeret, især i nærværelse af katalysatorer (som kan være syrer , baser , ler og mange sten ), og nogle gange fortsætter nedbrydningen med en eksplosion . Af disse grunde er det ikke i stand til at danne et hav på nogen planet.

Metan og ethan

Liv kan eksistere i den flydende metan og ethan på Titans overflade, som er formet som floder og søer, ligesom organismer på Jorden lever i vand. Sådanne væsner ville bruge i stedet for og reagere med acetylen i stedet for glucose og ville producere metan i stedet for kuldioxid . Der er en debat om effektiviteten af ​​metan som opløsningsmiddel for livet sammenlignet med vand: vand er et kraftigere opløsningsmiddel end metan, som gør det lettere at transportere stof ind i cellen, men metans lavere kemiske reaktivitet gør det lettere at dannes. store strukturer, såsom proteiner og lignende. .

Et andet forslag er, at organismer, der lever i flydende metan eller ethan, kan bruge forskellige forbindelser som opløsningsmiddel. For eksempel phosphin ( ) og simple forbindelser af phosphor og brint. Ligesom vand og ammoniak har phosphin en polaritet, men det eksisterer som en væske ved lavere temperaturer end enten ammoniak eller vand. I flydende ethan er phosphin i form af individuelle dråber, hvilket betyder, at cellelignende strukturer kunne eksistere uden cellemembraner.

Azotosom

En hypotetisk cellemembran, kaldet azotosomet, der er i stand til at fungere i flydende methan under Titans betingelser, blev simuleret (på en computer) i et papir offentliggjort i februar 2015. Det menes at være sammensat af acrylonitril , et lille molekyle indeholdende kulstof, brint og nitrogen, og det er stabilt og modstandsdygtigt. Fleksibiliteten i flydende metan kan sammenlignes med fleksibiliteten af ​​et fosfolipid-dobbeltlag (den type cellemembran, som alt liv på Jorden har) i flydende vand. Analyse af data opnået ved hjælp af Atacama Large Millimeter Array , afsluttet i 2017, bekræftede tilstedeværelsen af ​​en betydelig mængde acrylonitril i Titans atmosfære.

Titaniumtetrachlorid

Et muligt opløsningsmiddel i et vandfrit medium kan være titantetrachlorid. Dens vigtige fordel er polaritet. Samtidig er dets temperaturområde for den flydende aggregeringstilstand næsten dobbelt så bredt som vands.

Iltudskiftning

Et interessant træk ved svovlsyre er, at det kun bliver en syre i nærværelse af vand. Men vand i processen med polymerisering af sukker- og aminosyremolekyler vil ikke blive frigivet, hvis svovlatomer er i stedet for oxygenatomer i organiske molekyler. Sådanne "svovlholdige" organismer skal eksistere ved en mærkbart højere temperatur og i havet fra oleum (vandfri svovlsyre). Sådanne forhold eksisterer på Venus . Da der ikke dannes molekylært ilt, som kan danne et ozonlag, der beskytter mod ultraviolet stråling , skaber det vanskeligheder for liv at nå land. Dette kan forklare det faktum, at liv på Venus endnu ikke er fundet, selvom der er indirekte beviser - tilstedeværelsen i de samme regioner og , som ikke kan eksistere side om side, hvis nogen eller noget ikke konstant producerer dem [34] . De seneste data afslørede også et tyndt ozonlag på Venus, som ifølge videnskabsmænd er dannet af kuldioxid i den øvre atmosfære under påvirkning af sollys [35] .

Teoretisk set er det muligt at erstatte ilt med andre chalcogener , men for eksistensen af ​​liv baseret på dem er disse elementer ekstremt sjældne. Det er også værd at bemærke, at anaerobe organismer er kendt for at bruge andre elementer som en elektronacceptor.

Alternative blodproteiner

Den mindst synlige, men den mest undersøgte af disse ændringer er brugen af ​​alternative metalloproteiner til ilttransport i blodet. Selv jordens biosfære kan bruge ikke kun hæmoglobin , men også hæmocyanin (kobberbaseret ), hemerythrin (et organojernprotein med en meget anderledes struktur), coboglobin (koboltbaseret, opnået i laboratoriet), pinnaglobin (manganbaseret) og andre.

Organismer, der ikke bruger ilt til respiration, ville uden tvivl bruge andre transportforbindelser.

"Mirror World"

I jordens levende natur har alle aminosyrer en L-konfiguration , og kulhydrater har  en D-konfiguration, med undtagelse af ekstremt sjældne tilfælde, for eksempel elementer i skallen af ​​miltbrandpatogenet . I princippet kan man forestille sig en "spejlverden", hvor levende organismer har samme biokemiske grundlag som på Jorden, bortset fra dens fuldstændige spejlsymmetri : i en sådan verden kunne livet være baseret på D-aminosyrer og L-kulhydrater. En sådan mulighed er ikke i modstrid med nogen af ​​de i dag kendte naturlove.

Et af paradokserne ved en sådan hypotetisk verden er det faktum, at efter at have kommet ind i en sådan verden (som er en spejlkopi af Jorden), kan en person dø af sult, på trods af overfloden af ​​mad omkring [36] :13 . Derudover kan det at spise "spejl"-molekyler forårsage forgiftning [36] :12-13 .

Ikke-kemiske livsformer

I Evolving the Alien argumenterer biolog Jack Cohen og matematiker Ian Stewart for, at astrobiologi baseret på den unikke Jordhypotese er "begrænset og kedelig." De foreslog, at jordlignende planeter kan være sjældne, men komplekse livsformer kan forekomme i andre miljøer.

Endnu mere spekulative ideer vedrører muligheden for liv på helt andre kroppe end jordlignende planeter. Astronom Frank Drake , en velkendt fortaler for søgen efter udenjordisk liv, har foreslået liv på neutronstjerner : skabninger med en livscyklus millioner af gange hurtigere end jordorganismers, bestående af ultrasmå "kernemolekyler" [37] . Kaldet "fantastisk og snu", er denne idé blevet udbredt i science fiction [38] . Carl Sagan overvejede i 1976 muligheden for eksistensen af ​​organismer, der flyver i Jupiters øvre atmosfære [39] [40] . Cohen og Stewart overvejede også muligheden for liv i gasgiganternes atmosfærer og endda på Solen.

Nogle filosoffer , for eksempel Tsiolkovsky , mente, at livet kan tage form af plasmoider , der er i stand til at bevare formen og selvreproducere under visse forhold , hvis prototype er kuglelyn . For nylig, takket være computermodellering , har muligheden for eksistensen af ​​plasma-livsformer fået en teoretisk begrundelse [41] .

Alternativ biokemi i fiktion

  • I science fiction-historien om den sovjetiske videnskabsmand og science fiction-forfatter Ivan Efremov " Heart of the Snake " ( 1958 ) beskrives jordboernes kontakt med en fremmed humanoid civilisation, i biokemien på hvis oprindelige planet fluor spiller rollen som ilt . Denne civilisation kunne trods omhyggelige søgninger ikke finde en eneste planet med en biokemi, der ligner dem - alle andre civilisationer i rummet, de stødte på, havde en iltbase.
  • I den klassiske science fiction-roman af den engelske astronom Fred Hoyle "The Black Cloud " ( 1957 ) beskrives jordboernes kontakt med en levende enorm sort sky, der bevæger sig mellem stjernerne, bestående af interstellar gas .
  • Science fiction-novellen " When the Earth Cried " ( 1928 ) af den engelske forfatter Arthur Conan Doyle beskriver en levende Jord med liv baseret på mineraler og væsker (især olie) i jordskorpen .
  • Science fiction-romanen The Andromeda Strain af Michael Crichton indeholder en udenjordisk virus med alternativ biokemi baseret på sekskantede krystaller.
  • Science-fiction-historien "The Clay God " af A. Dneprov diskuterer livet på basis af silicium .
  • A. Konstantinovs sci-fi-historie " Kontakt på Lenzeven " omhandler også siliciumbaseret liv. Forskere befinder sig på en fjern planet og befinder sig i en forladt by med statuer placeret overalt. Til sidst viser det sig, at statuerne er siliciumbeboerne på denne planet, hvis livsprocesser er hundredvis af gange langsommere end jordiske livsformer.
  • I sci-fi-historien Pravda af den polske forfatter Stanisław Lem anses "stjerneliv" baseret på højtemperaturplasma i form af en tilfældigt skabt " amoebe ", der kollapsede som følge af et elektromagnetisk feltfald. Ud over denne historie er liv baseret på plasma til stede: Olaf Stapledon i " The Starmaker " har levende stjerner; i Edmond Hamiltons "Children of the Stars" og i Arthur C. Clarkes "Out of the Sun's Womb" - levende væsener i stjernernes dyb; Sergei Lukyanenko i dilogien " Stjerner - koldt legetøj " - kæmpe intelligente plasmoider Torpp.
  • Science fiction-romanen Aliens from Nowhere af Francis Karsak omhandler liv baseret på lavtemperatur- superledning . Væsener, hvis stofskifte er baseret på superledning (Mysliki), krævede lave temperaturer. Der var få egnede planeter, så mislikerne begyndte at tilpasse de eksisterende planeter til liv - for at slukke de stjerner, som disse planeter kredser om.
  • Mange af Paul W. Andersons skrifter beskriver liv ved at bruge ammoniak i stedet for vand. Især: " Call me Joe " (1957), " Conquer three worlds " (1964) og andre.
  • Frederick Browns novelle The Wavers (1954) beskriver en livsform baseret på elektromagnetiske bølger.
  • I X-Files- serien i Firewalker-serien (2x09) blev en livsform af silicium opdaget i krateret på en vulkan - parasitære svampe. Sporerne af denne svamp døde inden for få sekunder efter fremkomsten af ​​" frugtlegemet ", hvis de ikke havde tid til at finde værten .
  • Komediefilmen Evolution har en nitrogenbaseret alien-livsform, der har 10 basepar. I den animerede Evolution -serie lavet som en efterfølger til filmen, er disse skabninger én superorganisme .
  • I Star Trek: The Original Series-afsnittet " The Devil in the Dark " (1x25) optræder væsenet Hort med siliciumbaseret biokemi.
  • I Star Trek: The Animated Series , i afsnittet "Planet Vanishing" (1x03), dukker et gigantisk antistofvæsen op, der lever af normale stofplaneter.
  • Den fiktive race af Aliens fra universet af samme navn er en livsform af silicium.
  • I Star Trek: Voyager -serien, i afsnittet "The Good Shepherd" (6x20), støder man på et levende væsen bestående af mørkt stof .
  • I det fiktive univers Mass Effect er der racer af turianer og kvaranter , som i modsætning til repræsentanter for andre følende racer indeholder D-aminosyrer. Der er også en race af volus  - underdimensionerede humanoider, hvis biokemi er bundet til ammoniak ved højt tryk.
  • I Stargate: SG-1- serien i serien "Scorched Earth" (4x09) er der en højtudviklet race af Gadmirer, hvis biokemiske grundlag (såvel som andre organismer, som de skabte biosfæren med) er svovl i stedet for kulstof.
  • Kira Bulychevs novelle "The Snow Maiden" beskriver en humanoid civilisation baseret på ammoniak i stedet for vand.
  • Krona, hovedantagonisten til Green Lantern: Emerald Knights , består af antistof.
  • I mange fiktive universer er der skabninger af ren energi.
  • Animationsfilmen "Titan After the Destruction of the Earth" fra 2000 viser skabninger af ren energi, der ødelægger civilisationer.
  • I Frank Herbert Dune Universe er sandormen Shai-Hulud en livsform af organosilicium.
  • Anathem , en science fiction-roman af Neil Stevenson , beskriver mennesker, der kommer i kontakt med mennesker fra alternative universer, hvis biokemi er baseret på en anden konfiguration af aminosyrer.
  • I James Whites serie af science fiction-romaner og noveller Space Hospital er hovedpersonerne læger fra forskellige intelligente racer i galaksen, inklusive ikke-humanoide.
  • I 1894 skrev den berømte forfatter HG Wells : "Den følgende antagelse fører til fantastiske fantasier: visioner om silicium-aluminium-organismer - hvorfor ikke umiddelbart silicium-aluminium-mennesker? - vandrer i atmosfæren af ​​gasformigt svovl, lad os sige det. på kysten af ​​flydende jern, flere tusinde grader over temperaturen i en højovn." [42]

Forskere og alternativ biokemi

Listen over forskere, der har overvejet mulige alternativer til kulstof-vand-biokemi inkluderer:

  • John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964), genetiker kendt for sit arbejde med abiogenese .
  • Isaac Asimov (1920-1992), biokemiker og science fiction-forfatter.
  • Ivan Efremov (1908-1972), palæontolog , doktor i biologiske videnskaber, grundlægger af en hel sektion af palæontologi - tafonomi .
  • George Pimentel (1922-1989), amerikansk kemiker, University of California, Berkeley.
  • William Baines, Cambridge biolog, bidragyder til tidsskriftet Astrobiology.
  • Peter Snit (1923–2011), mikrobiolog, forfatter til Planets and Life.
  • Carl Sagan (1934-1996), astronom, videnskabspopularizer og fortaler for SETI .
  • W. Axel Firsoff (1910–1981), britisk astronom
  • Gerald Feinberg (1933-1992), fysiker og Robert Shapiro (1935-2011), kemiker, medforfattere af Life Beyond Earth.
  • Jonathan Lunin, (født 1959), amerikansk planetforsker og fysiker.
  • Robert A. Fritas, Jr. (1952-nu), specialist i nanoteknologi og nanomedicin; Forfatter til bogen Xenology.
  • John Baross, en oceanograf og astrobiolog, der var formand for en komité af forskere ved US National Research Council, der offentliggjorde en rapport om livsbegrænsende forhold i 2007. Rapporten adresserede bekymringen for, at rumfartsorganisationen kunne udføre en velbegrundet søgen efter liv på andre verdener "og så undlade at genkende det, hvis det bliver fundet".

Se også

Noter

Kommentarer
  1. ↑ Hos fugle, en række krybdyr og de fleste terrestriske insekter er urinsyre slutproduktet af ikke kun purin, men også proteinmetabolisme. Systemet med urinsyrebiosyntese (og ikke urinstof, som hos de fleste hvirveldyr) som en mekanisme til binding i kroppen af ​​et mere giftigt produkt af nitrogenmetabolisme - ammoniak - udviklet i disse dyr på grund af deres karakteristiske begrænsede vandbalance (urinsyre er udskilles fra kroppen med en minimal mængde vand eller endda i fast form)
Kilder
  1. ↑ Alfonso F. Davila, Christopher P. McKay. Chance og nødvendighed i biokemi: konsekvenser for søgningen efter udenjordiske biomarkører i jordlignende miljøer   // Astrobiologi . – 2014-06. — Bd. 14 , udg. 6 . - S. 534-540 . - ISSN 1557-8070 1531-1074, 1557-8070 . doi : 10.1089 / ast.2014.1150 . Arkiveret fra originalen den 16. juli 2020.
  2. ↑ Udvalget om grænserne for organisk liv i planetariske systemer, Komité for livets oprindelse og udvikling, National Research Council; The Limits of Organic Life in Planetary Systems Arkiveret 7. juni 2011 på Wayback Machine ; The National Academies Press, 2007.
  3. ↑ Universitetets biologiundervisning har også brugt akronymet SP Cohn til at repræsentere disse seks elementer. Uddannelse CHNOPS: Livets seks mest rigelige elementer . Pearson Uddannelse . Pearson BioCoach (2010). — “De fleste biologiske molekyler er lavet af kovalente kombinationer af seks vigtige grundstoffer, hvis kemiske symboler er CHNOPS. ... Selvom der kan findes mere end 25 typer grundstoffer i biomolekyler, er seks grundstoffer mest almindelige. Disse kaldes CHNOPS-elementerne; bogstaverne står for de kemiske forkortelser af kulstof, brint, nitrogen, oxygen, fosfor og svovl." Dato for adgang: 10. december 2010. Arkiveret fra originalen 27. juli 2017.
  4. ↑ Brosnan JT, Brosnan ME De svovlholdige aminosyrer: en oversigt  // The  Journal of Nutrition : journal. - 2006. - Juni ( bind 136 , nr. 6 Suppl ). - S. 1636S-1640S . — PMID 16702333 .
  5. ↑ Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden. Biologi: At udforske livet . - Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall , 2006. - ISBN 0-13-250882-6 .  (kræver abonnement)
  6. ↑ Alternativ biokemi | Spekulativ udvikling Wiki | fandom . Hentet 15. november 2021. Arkiveret fra originalen 13. november 2021.
  7. ↑ Hilary L. Doyle, Tom Jentz. Jagdpanzer 38 'Hetzer' 1944-45 (ikke tilgængeligt link) . Dato for adgang: 30. september 2017. Arkiveret fra originalen 1. december 2014. 
  8. ↑ 1 2 Pace, N. R. (2001). "Biokemiens universelle karakter". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98(3): 805-808. Bibcode: 2001PNAS…98..805P. doi:10.1073/pnas.98.3.805. PMC 33372. PMID 11158550 .
  9. ↑ Biokemisk evolution. I. Polymerisation på indre, organofile silicaoverflader af dealuminerede zeolitter og feldspat | PNAS . Hentet 20. marts 2019. Arkiveret fra originalen 17. november 2018.
  10. ↑ William Baines. "Astrobiologi - livets natur". WilliamBains.co.uk. Hentet 20. marts 2015.
  11. ↑ William Baines (juni 2004). "Mange kemi kan bruges til at skabe levende systemer." Astrobiologi. 4(2): 137-167. Bibcode: 2004AsBio...4..137B. DOI: 10.1089 / 153110704323175124. PMID 15253836 . S2CID 27477952 .
  12. ↑ Gillette, Stephen. verdens bygning. — Writer's Digest Bøger.
  13. ↑ (Ma et al., 2006, 2007a)
  14. ↑ Yamaji N., Mitatni N., Ma JF En transportør, der regulerer siliciumfordeling i risskud  // Plant Cell  : journal  . - 2008. - Bd. 20 , nej. 5 . - S. 1381-1389 . - doi : 10.1105/tpc.108.059311 . — PMID 18515498 .
  15. ↑ Lazio, Joseph F.10 Hvorfor antager vi, at andre væsener skal være baseret på kulstof? Hvorfor kunne organismer ikke være baseret på andre stoffer? . [sci.astro] ET Life (ofte stillede spørgsmål om astronomi) . Hentet 21. juli 2006. Arkiveret fra originalen 8. juni 2020.
  16. ↑ Leder du efter siliciumbaseret rumvæsen? Hold ikke vejret. | Populær Videnskab . Hentet 8. marts 2019. Arkiveret fra originalen 15. oktober 2019.
  17. ↑ At bringe silicium til live | www.caltech.edu . Hentet 27. november 2021. Arkiveret fra originalen 27. november 2021.
  18. ↑ Forskere har fundet et potentielt alternativ til kulstoflivsformer - Nauka - TASS . Hentet 10. august 2021. Arkiveret fra originalen 10. august 2021.
  19. ↑ Forskellig kemi af stabile hydrogennitrogener og implikationer for planet- og materialevidenskab | videnskabelige rapporter . Hentet 10. august 2021. Arkiveret fra originalen 10. august 2021.
  20. ↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et al. En bakterie, der kan vokse ved at bruge arsen i stedet for fosfor  //  Science : journal. - 2010. - December. - doi : 10.1126/science.1197258 . — PMID 21127214 .
  21. ↑ Arsen-spisende mikrobe kan omdefinere  livets kemi . naturenews. Dato for adgang: 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 24. februar 2012.
  22. ↑ Astrobiologisk opdagelse fører et liv fyldt med gift (link utilgængeligt) . membran. Dato for adgang: 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 28. januar 2012. 
  23. ↑ Elena Kleschenko. To damer, DNA og arsenik . Elements.ru. Dato for adgang: 18. januar 2013. Arkiveret fra originalen 20. januar 2013.
  24. ↑ Biologer har forsøgt endelig at tilbagevise teorien om "arsenik liv" . Lenta.ru (4. oktober 2012). Hentet 18. januar 2013. Arkiveret fra originalen 23. september 2020.
  25. ↑ http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/titan20100603.html Arkiveret 22. august 2011. Hvad forbruger brint og acetylen på Titan? (eng)
  26. ↑ http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=liquid-lake-on-titan Arkiveret 10. oktober 2012. Forskere bekræfter eksistensen af ​​flydende søer og "strande" på Saturns måne Titan
  27. ↑ http://www.space.com/8547-strange-discovery-titan-leads-speculation-alien-life.html Arkiveret 4. april 2019 på Wayback Machine Strange Discovery on Titan Leads to Alien Life Speculation
  28. ↑ Eksotisk liv hinsides Jorden? Leder efter livet, da vi ikke kender  det . europlanet. Dato for adgang: 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 24. februar 2012.
  29. ↑ Krion - Fantasy Creatures Wiki
  30. ↑ Schulze-Makuch, Dirk; Irvine, Louis Neal (2008). Life in the Universe: Expectations and Limitations (2. udgave). Springer. 119. ISBN 9783540768166 .
  31. ↑ Isaac Asimov (Vinter 1981). "Ikke hvad vi ved - livets kemi". Rumsøgning. North American Astrophysical Observatory (9 (Vol. 3 No. 1)).
  32. ↑ Udvalget om grænserne for organisk liv i planetariske systemer, komité for livets oprindelse og udvikling, National Research Council; Grænser for organisk liv i planetsystemer; The National Academies Press, 2007; 72.
  33. ↑ Fortes, AD (1999). "Eksobiologiske konsekvenser af et muligt ammoniak-vand ocean inde i Titan" [1] Arkiveret 16. juli 2011 på Wayback Machine . Hentet 7. juni 2010.
  34. ↑ Livet ved siden af ​​Jorden. Første del (utilgængeligt link) . membran. Dato for adgang: 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 5. marts 2013. 
  35. ↑ Ozonlag fundet på Venus . Lenta.ru (7. oktober 2011). Hentet 14. april 2014. Arkiveret fra originalen 21. april 2014.
  36. ↑ 1 2 Om de levendes asymmetri // Biologi / Comp. bind af S. T. Ispailov. - 3. udg. - M . : Avanta + , 1996. - T. 2. - 704 s. - (Encyklopædi for børn). — 50.000 eksemplarer.  — ISBN 5-86529-012-6 .
  37. ↑ Drake, Frank. Life on a Neutron Star  (engelsk)  // Astrobiology : journal. - 1973. - Bd. 1 , nr. 5 . — S. 5 .
  38. ↑ Darling, David Neutron-stjerne, livet  videre . Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight. Hentet 5. september 2009. Arkiveret fra originalen 11. marts 2012.
  39. ↑ Sagan, C.; Salpeter, EE Partikler, miljøer og mulige økologier i den jovianske atmosfære  //  The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 1976. - Vol. 32 . - s. 633-637 . - doi : 10.1086/190414 . - .
  40. ↑ Darling, David Jupiter, livet videre . Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight. Hentet 6. august 2007. Arkiveret fra originalen 11. marts 2012.
  41. ↑ Støvet plasma antyder livets molekyle (utilgængeligt link) . membran. Hentet 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 20. maj 2012. 
  42. ↑ Lær astronomi - silicium versus kulstof . Hentet 27. november 2021. Arkiveret fra originalen 27. november 2021.

Litteratur

  • Topunov A. F., Shumaev K. B. Alternativ biokemi og forekomst af liv. Bulletin for SAO. 2006. T. 60-61.
  • Horowitz N. Søg efter liv i solsystemet. Om. fra engelsk. cand. biol. Sciences V. A. Otroshchenko, red. Dr. Biol. Videnskaber M. S. Kritsky. M. , Mir, 1988, s. 77-79.
  • Paul Davis. Fremmede blandt deres egne.  "På jagt efter beviser for, at liv på Jorden opstod mere end én gang, undersøger forskere omhyggeligt økologiske nicher, hvor mikroorganismer kan leve, som er radikalt forskellige fra dem, vi er så fortrolige med. "I VIDENSKABENS VERDEN", ​​marts 2008 nr. 3
  • membran: Kemikere har vist vejen til uorganisk liv Arkiveret 23. marts 2013 på Wayback Machine