Илья Фроленков
август 2015.
36066

Почему наша форма жизни именуется углеродной, а не, например, кислородной, и какие ещё формы жизни могут теоретически существовать?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
11
3 ответа
Поделиться

Живые организмы состоят в основном из органических соединений (и воды). Органические соединения - это, собственно, соединения углерода (за исключением карбидов, карбонатов и еще некоторого количества соединений углерода, которые относятся к неорганическим веществам). Отсюда и термин "углеродные формы жизни". Возможно, более правильно было бы назвать это "углеводородной" жизнью, но это уже вопрос терминологии.

Почему именно органические соединения? Жизнь в принципе можно представить как совокупность химических процессов и в этом смысле органические соединения стали основой жизни благодаря тому, что их химия достаточно сложна и разнообразна. Во-первых, структурные характеристики: возможность построения сложных и разветвленных многофункциональных молекул, гомологические ряды, позволяющие тонко настраивать свойства этих молекул, разнообразие функциональных групп. Во-вторых, сами функциональные возможности: органические соединения могут быть и окислителями и восстановителями и кислотами и основаниями, вступать в реакции присоединения, отщепления, обмена, практически в любые типы реакций, собственно говоря. В-третьих, соответствие условиям окружающей среды: два основных источника энергии для жизни на Земле - это солнечный свет и кислород, органические соединения с одной стороны открывают богатые возможности по фотосинтезу, а с другой - способны участвовать в обратимых процессах окисления/восстановления с кислородом (очень важно, что обратимых, поскольку иначе живые организмы сгорали бы или сгнивали при взаимодействии с кислородом).

Соответственно, из этого видно, какие требования могут быть к другим "базовым" элементам жизни. Строго говоря, тут многое зависит от внешних условий. В близких к земным условиях я лично не вижу возможности существования неуглеродной жизни, а если фантазировать произвольные условия, то многие р-элементы могли бы стать основой жизни. И кремний и фосфор, наверное, и бор и сера. В общем любой элемент, способный образовывать структурно-сложные соединения. Дальше можно фантазировать, что могло бы играть роль "кислорода", а что "водорода" для этого базового элемента и т.д. Кремний нравится фантастам за то, что он близок по многим свойствам к углероду. Но что было бы для него "кислородом"? Может быть, хлор? А "водородом"? Возможно, тот же водород. Ну, в общем это уже бессмысленное фантазирование, для начала нужно задать условия внешней среды.

21
-1

Именно 4валентный углерод является связующим звеном вкслородноводородных соединениях.Эти связи и есть первичные цепочки ДНК и РНК

+1
Ответить
Прокомментировать

Потому что основу всех биологических соединений составляют углеродные цепочки - стабильные и в то же время способные образовывать многочисленные связи (содержание углерода в организме человека равно примерно 21%).

Похожими свойствами обладает кремний (Si), так что теоретически возможна кремниевые формы жизни (об этом даже была серия Звездного Пути).

7
0

У кремния в обычных условиях менее прочные связи, чем у углерода. Атомы кремния крупнее, соответственно хуже углеродной органики создают пространственные изомеры, а значит сразу меньше разнообразия. Кремний хорошо складывается в кристаллы, и мало растворяется в воде, видимо из-за этого и не стал заметной основой земной жизни, появившейся в воде. Но при высоких давлениях и температурах он становится интересным, ибо гораздо устойчивее углерода. В вулканических источниках существуют бактерии на смешанной кремниево-углеродной основе. Венера например, становится реальным претендентом на появление кремниевой жизни

+2
Ответить

Возвожно ,но невземых условиях у нас много вводных под углеродную жизнь,освещенность,масса температура атмосфера ,магнитосфера угловая скорость вращения планеты и т. д.

0
Ответить
Прокомментировать

То, что мы дышим кислородом вовсе не означает, что он — основа нашей формы жизни. Ведь есть анаэробные организмы, которым не нужен кислород. Жизнь появилась на Земле до того, как появился кислород в свободном виде (благодаря цианобактериям). Всё живое на Земле основано на углеродных органических соединениях.

Теории другой основы жизни, конечно есть, однако, пока не находят подтверждения. Кремний, например, гораздо хуже реагирует с большинством соединений. Его хоть и больше на Земле, чем углерода, пока не найдено никаких следов и даже соединений, чтобы говорить о кремниевой биологии. Правда, некоторые организмы используют соединения кремния в качестве панциря, например.

Идеи с жизнью на основе азота и фосфора тоже весьма сомнительны.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F

Исследования состава комет, астероидов, облаков газа в космосе позволяют говорить о преобладании углеродной органики. Почему? Видимо потому, что углерод наиболее подходящий для этого элемент.

6
0

Согласен с вами. Углерод очень хорошо складывается в соединения, особенно в полимерные цепочки, которые достаточно стабильны. Про кремний вы совершенно правы: он хотя и 4-валентный, но не образует таких прочных цепочек, и большая часть его соединений просто кристаллическая. Жизнь зародилась в воде, возможно и без кислорода, но без него, очевидно, не достигла бы нынешнего развития. Органика без кислорода распадается до простых углеводородов, и не дает разнообразия сложных соединений. Именно кислород позволил быстрый обмен веществ, сформироваться крупным и подвижным существам. Кислород химически активен - хорошо вступает в соединения и восстанавливается обратно, энергетически целесообразен. Благодаря кислороду возможен скоростной энергообмен, необходимый для быстрых подвижных мышц, развитого мозга и вообще существования крупных организмов.

Насчет соединений азота, они нестабильны в земных условиях, даже взрывоопасны. Но в среде с давлением от 30 до 800 тысяч атмосфер, азот дает на несколько порядков (!) большее разнообразие метастабильных соединений, чем углерод на Земле. Трудно представить возможную жизнь в таких условиях. Высокое давление - это почти всегда высокая температура, разрушающая почти все. Сомнительны вопросы с обменом веществ, при вязкости среды, как в верхней мантии Земли. Такая жизнь, если и чудом появится, то просто не сможет покинуть свою среду. Исключены контакты с внешним миром, в такой толще вещества не появится крупных организмов, у них не будет зрения, и нереально технологическое развитие. Про фосфор мне сказать нечего, но углерод он точно не заменит.

0
Ответить

Да, но только кислород может создавать множество соединений участвующих вхи взаимодействиях с выделением тепла,причем вперичном виде несложных.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью