✖


Jump to content

Гипотетические типы биохимии

в искусственных цветах Радиолокационная мозаика Кассини северного полярного региона Титана; синие области — это озера жидких углеводородов.
«Существование озер жидких углеводородов на Титане открывает возможность для растворителей и источников энергии, которые являются альтернативой тем, что есть в нашей биосфере, и могут поддерживать новые формы жизни, совершенно отличные от тех, что существуют на Земле» — Дорожная карта астробиологии НАСА, 2008 г. [1]

Гипотетические типы биохимии — это формы биохимии, признанные научно жизнеспособными, но существование которых в настоящее время не доказано. [2] Все виды живых организмов, известные в настоящее время на Земле, используют соединения углерода для основных структурных и метаболических функций, воду в качестве растворителя , а ДНК или РНК для определения и контроля своей формы. Если жизнь существует на других планетах или лунах, она может быть химически схожей, хотя также возможно, что существуют организмы с совершенно другим химическим составом. [3] – например, с использованием других классов соединений углерода, соединений другого элемента или другого растворителя вместо воды.

Возможность существования форм жизни, основанных на «альтернативной» биохимии, является темой постоянной научной дискуссии, основанной на том, что известно о внеземной среде и о химическом поведении различных элементов и соединений. Это представляет интерес для синтетической биологии , а также является распространенной темой в научной фантастике .

Элемент кремний много обсуждался как гипотетическая альтернатива углероду. Кремний находится в той же группе, что и углерод в таблице Менделеева , и, как и углерод, он четырехвалентен . Гипотетические альтернативы воде включают аммиак , который, как и вода, является полярной молекулой и широко распространен в космосе; и неполярные углеводородные растворители, такие как метан и этан , которые, как известно, существуют в жидкой форме на поверхности Титана .

Обзор гипотетических типов биохимии

[ редактировать ]
Обзор гипотетических типов биохимии
Тип Основа Краткое описание Примечания
Альтернативно- хиральные биомолекулы Альтернативная биохимия Зеркальное отображение биохимии Возможно, наименее необычной альтернативной биохимией была бы биохимия с различной киративностью биомолекул. В известной земной жизни аминокислоты почти всегда имеют форму L , а сахара — D. форму Возможны молекулы, использующие D- аминокислоты или L- сахара, хотя они будут несовместимы с организмами, использующими молекулы противоположной хиральности. Грамположительные бактерии включают D- аланин в свой слой пептидогликана, созданный под действием рацемаз . [4]
Биохимия аммиака Неводные растворители Жизнь на основе аммиака Аммиак относительно распространен во Вселенной и имеет химическое сходство с водой. Идея о возможной роли жидкого аммиака как альтернативного растворителя жизни возникла по крайней мере в 1954 году, когда Дж. Б. С. Холдейн поднял эту тему на симпозиуме, посвященном происхождению жизни.
Биохимия мышьяка Альтернативная биохимия мышьяка Жизнь на основе Мышьяк , химически аналогичный фосфору , хотя и ядовит для большинства форм жизни на Земле, включен в биохимию некоторых организмов.
Биохимия борана ( Борорганическая химия ) Альтернативная биохимия Жизнь на основе борана Бораны опасно взрывоопасны в атмосфере Земли, но будут более стабильны в восстановительной среде. Бор, однако, чрезвычайно редок во Вселенной по сравнению с его соседями — углеродом, азотом и кислородом. С другой стороны, структуры, содержащие чередующиеся атомы бора и азота, имеют некоторые общие свойства с углеводородами.
Биология на основе космического ожерелья Внепланетная жизнь Нехимическая жизнь В 2020 году Луис А. Анкордок и Юджин М. Чудновский выдвинули гипотезу, что жизнь, состоящая из магнитных полуполей, соединенных космическими струнами, может развиваться внутри звезд. [5]
пылевой плазмы Биология на основе Внепланетная жизнь Нехимическая жизнь В 2007 году Вадим Цытович , могут демонстрировать реалистичное поведение и его коллеги предположили, что частицы пыли, взвешенные в плазме в условиях, которые могут существовать в космосе. [6]
Экстремофилы Альтернативная среда Жизнь в изменяющейся среде С биохимической точки зрения было бы возможно поддерживать жизнь в среде, которая лишь периодически соответствует жизни, какой мы ее знаем.
Биохимия гетерополикислот Альтернативная биохимия Жизнь на основе гетерополикислоты Различные металлы могут образовывать с кислородом сложные структуры, например гетерополикислоты .
фтористого водорода Биохимия Неводные растворители фтористого водорода Жизнь на основе Такие ученые, как Питер Снит, считали фтористый водород возможным растворителем жизни.
сероводорода Биохимия Неводные растворители сероводорода Жизнь на основе Сероводород — химический аналог воды , но менее полярный и более слабый неорганический растворитель.
Биохимия метана (Азотосома) Неводные растворители Жизнь на основе метана Метан (CH 4 ) относительно распространен в Солнечной системе и во Вселенной, и известно, что он существует в жидкой форме на Титане , крупнейшем спутнике Сатурна . Хотя это крайне маловероятно, считается, что Титан может содержать жизнь. Если так, то, скорее всего, это будет жизнь на основе метана.
Незеленые фотосинтезаторы Другие предположения Альтернативная растительная жизнь Физики отметили, что, хотя фотосинтез на Земле обычно включает зеленые растения, множество растений другого цвета также могут поддерживать фотосинтез, необходимый для большей части жизни на Земле, и что другие цвета могут быть предпочтительными в местах, которые получают различное сочетание звездного излучения. чем Земля. В частности, сетчатка способна и, как было замечено, осуществляет фотосинтез. [7] Бактерии, способные к фотосинтезу, известны как микробные родопсины . Растение или существо, использующее фотосинтез сетчатки, всегда фиолетового цвета .
Теневая биосфера Альтернативная среда Скрытая жизненная биосфера на Земле Теневая биосфера — это гипотетическая микробная биосфера Земли, которая использует радикально другие биохимические и молекулярные процессы, чем известная в настоящее время жизнь.
Кремниевая биохимия ( кремнийорганический ) Альтернативная биохимия Жизнь на основе кремния Как и углерод, кремний может создавать молекулы, достаточно большие, чтобы нести биологическую информацию; однако возможности химии кремния гораздо более ограничены, чем возможности химии углерода.
диоксида кремния Биохимия Неводные растворители диоксида кремния Жизнь на основе Джеральд Файнберг и Роберт Шапиро предположили, что расплавленная силикатная порода может служить жидкой средой для организмов, химический состав которых основан на кремнии, кислороде и других элементах, таких как алюминий .
Биохимия серы Альтернативная биохимия Жизнь на основе серы Биологическое использование серы в качестве альтернативы углероду является чисто гипотетическим, особенно потому, что сера обычно образует только линейные, а не разветвленные цепи.
Альтернативные нуклеиновые кислоты Альтернативная биохимия Различная генетическая память Ксенонуклеиновые кислоты (XNA) могут быть использованы вместо РНК или ДНК. XNA — это общий термин для нуклеиновой кислоты с измененным сахарным остовом. Примерами XNA являются TNA , в котором используется треоза , HNA, в котором используется 1,5-ангидрогексит, GNA , в котором используется гликоль , CeNA, в котором используется циклогексен , LNA , в котором используется форма рибозы, содержащая дополнительную связь между 4'-углеродом. и 2'-кислород, FANA, в котором используется арабиноза , но с одним атомом фтора, присоединенным к его 2'-углероду, и PNA, в котором вместо сахара и фосфата используются звенья N-(2-аминоэтил)глицина, соединенные пептидными связями. . [8] Для сравнения, ДНК Хатимодзи меняет пары оснований вместо основной цепи. Этими новыми парами оснований являются P ( 2-аминоимидазо[1,2a][1,3,5]триазин-4(1 H )-он ), Z ( 6-амино-5-нитропиридин-2-он ), B ( изогуанин ) и S (rS = изоцитозин для РНК, dS = 1-метилцитозин для ДНК). [9] [10]

Теневая биосфера

[ редактировать ]
Основная статья: Теневая биосфера
Послание Аресибо (1974 г.) отправило в космос информацию об основах химии земной жизни.

Теневая биосфера — это гипотетическая микробная биосфера Земли, которая использует радикально другие биохимические и молекулярные процессы, чем известная в настоящее время жизнь. [11] [12] Хотя жизнь на Земле изучена относительно хорошо, теневая биосфера все же может остаться незамеченной, поскольку исследование микробного мира направлено прежде всего на биохимию макроорганизмов.

Биомолекулы альтернативной киральности

[ редактировать ]

Возможно, наименее необычной альтернативной биохимией была бы биохимия с различной киративностью биомолекул. В известной земной жизни аминокислоты почти всегда имеют форму L , а сахара — D. форму молекулы, использующие D- аминокислоты или L- Могут быть возможны сахара; Однако молекулы такой хиральности были бы несовместимы с организмами, использующими молекулы противоположной хиральности. Аминокислоты, хиральность которых противоположна норме, встречаются на Земле, и принято считать, что эти вещества образовались в результате распада организмов с нормальной киральности. Однако физик Пол Дэвис предполагает, что некоторые из них могут быть продуктами «антикиральной» жизни. [13]

Однако сомнительно, будет ли такая биохимия действительно чуждой. Хотя это, безусловно, была бы альтернативная стереохимия , молекулы, которые в подавляющем большинстве встречаются в одном энантиомере у подавляющего большинства организмов, тем не менее, часто могут быть обнаружены в другом энантиомере у разных (часто базальных ) организмов, например, при сравнении представителей архей и других доменов . [ нужна ссылка ] делая открытой тему, является ли альтернативная стереохимия действительно новой.

Безуглеродная биохимия

[ редактировать ]

На Земле все известные живые существа имеют структуру и систему на основе углерода. Ученые размышляли о плюсах и минусах использования элементов, отличных от углерода, для формирования молекулярных структур, необходимых для жизни, но никто не предложил теории, использующей такие атомы для формирования всех необходимых структур. Однако, как утверждал Карл Саган , очень трудно быть уверенным в том, что утверждение, применимое ко всей жизни на Земле, окажется применимым ко всей жизни во Вселенной. [14] Саган использовал термин « углеродный шовинизм ». Для обозначения такого предположения [15] Он считал кремний и германий возможными альтернативами углероду. [15] (другие возможные элементы включают, помимо прочего, палладий и титан ); но, с другой стороны, он отметил, что углерод действительно кажется более химически универсальным и более распространен в космосе). [16] Норман Горовиц разработал эксперименты, чтобы определить, может ли существовать жизнь на Марсе , которые были проведены посадочным модулем «Викинг» в 1976 году , первой американской миссией, успешно посадившей зонд на поверхность Марса. Горовиц утверждал, что огромная универсальность атома углерода делает его тем элементом, который, скорее всего, обеспечит решения, даже экзотические, проблем выживания на других планетах. [17] Он считал, что существует лишь отдаленная возможность того, что неуглеродные формы жизни могут существовать с генетическими информационными системами, способными к самовоспроизведению и способности развиваться и адаптироваться.

Кремниевая биохимия

[ редактировать ]
Смотрите также: Кремнийорганический
Структура силана , аналога метана
Структура силиконового полидиметилсилоксана (ПДМС)
Морские диатомовые водоросли - углеродные организмы, которые извлекают кремний из морской воды в форме его оксида (кремнезема) и включают его в свои клеточные стенки.

Атом кремния много обсуждался как основа альтернативной биохимической системы, поскольку кремний имеет много химического сходства с углеродом и находится в той же группе периодической таблицы . Как и углерод, кремний может создавать молекулы, достаточно большие, чтобы нести биологическую информацию. [18]

Однако кремний как альтернатива углероду имеет ряд недостатков. Углерод в десять раз более распространен в космосе, чем кремний, и его химический состав, естественно, кажется более сложным. [19] 84 углеродсодержащие молекулы К 1998 году астрономы идентифицировали в межзвездной среде , но только 8, содержащие кремний, половина из которых также включала углерод. [20] Несмотря на то, что Земля и другие планеты земной группы исключительно богаты кремнием и бедны углеродом (кремния в земной коре примерно в 925 раз больше , чем углерода), земная жизнь основана на углероде. Он может избегать кремния, поскольку соединения кремния менее разнообразны, нестабильны в присутствии воды или блокируют поток тепла. [19]

По сравнению с углеродом кремний имеет гораздо больший атомный радиус и образует гораздо более слабые ковалентные связи с атомами — за исключением кислорода и фтора , с которыми он образует очень прочные связи. [18] Практически никакие кратные связи с кремнием не являются стабильными, хотя кремний имеет различное координационное число . [21] Силаны , кремниевые аналоги алканов , быстро реагируют с водой, а силаны с длинной цепью самопроизвольно разлагаются. [22] Следовательно, большая часть земного кремния «заперта» в кремнеземе , а не в широком разнообразии биогенных предшественников. [21]

Силиконы чередуются , в которых атомы кремния и кислорода , гораздо более стабильны, чем силаны, и могут даже быть более стабильными, чем эквивалентные углеводороды во внеземных средах, богатых серной кислотой. [22] С другой стороны, слабые связи в соединениях кремния могут помочь поддерживать быстрый темп жизни при криогенных температурах. Полисиланолы, кремниевые гомологи сахаров , относятся к числу немногих соединений, растворимых в жидком азоте . [23] [ ненадежный источник? ] [21]

Все известные макромолекулы кремния являются искусственными полимерами и поэтому «монотонны по сравнению с комбинаторной вселенной органических макромолекул». [18] [21] Несмотря на это, некоторые формы жизни на Земле используют биогенный кремнезем : диатомей силикатные скелеты . А. Г. Кэрнс-Смит выдвинул гипотезу, что силикатные минералы в воде играют решающую роль в абиогенезе , поскольку вокруг их кристаллических структур образуются биогенные соединения углерода . [24] [25] Хотя связи углерод-кремний не наблюдаются в природе, связи углерод-кремний были добавлены в биохимию в результате направленной эволюции (искусственного отбора): цитохрома белок Rhodothermus с marinus был разработан для катализа новых связей углерод-кремний между гидросиланами и диазосоединениями . [26]

Биохимия на основе других экзотических элементов

[ редактировать ]
Смотрите также: Борорганическая химия.
  • Бораны опасно взрывоопасны в атмосфере Земли, но будут более стабильны в восстановительной атмосфере . Однако низкое распространение бора в космосе делает его менее вероятным в качестве основы для жизни, чем углерод.
  • Различные металлы вместе с кислородом могут образовывать очень сложные и термически устойчивые структуры, конкурирующие с органическими соединениями; [ нужна ссылка ] гетерополикислоты являются одним из таких семейств. Оксиды некоторых металлов также похожи на углерод по своей способности образовывать как структуры нанотрубок, так и алмазоподобные кристаллы (например, кубический цирконий ). Титана , алюминия , магния и железа в земной коре больше, чем углерода. Таким образом, жизнь на основе оксидов металлов может быть возможной при определенных условиях, в том числе таких (например, при высоких температурах), при которых жизнь на основе углерода маловероятна. Группа Кронина из Университета Глазго сообщила о самосборке полиоксометаллатов вольфрама в ячеистые сферы. [27] Изменяя содержание оксидов металлов, сферы могут приобретать отверстия, которые действуют как пористая мембрана, избирательно пропуская химические вещества внутрь и наружу сферы в зависимости от размера. [27]
  • Сера также способна образовывать молекулы с длинной цепью, но страдает от тех же проблем с высокой реакционной способностью, что и фосфор и силаны. Биологическое использование серы в качестве альтернативы углероду является чисто гипотетическим, особенно потому, что сера обычно образует только линейные, а не разветвленные цепи. (Биологическое использование серы в качестве акцептора электронов широко распространено и его можно проследить на Земле 3,5 миллиарда лет назад, то есть до использования молекулярного кислорода. [28] Бактерии, восстанавливающие серу, могут использовать элементарную серу вместо кислорода, восстанавливая серу до сероводорода .)

Мышьяк как альтернатива фосфору

[ редактировать ]
См. также: GFAJ-1

Мышьяк , химически аналогичный фосфору , хотя и ядовит для большинства форм жизни на Земле, включен в биохимию некоторых организмов. [29] Некоторые морские водоросли включают мышьяк в сложные органические молекулы, такие как арсеносахара и арсенобетаины . Грибы и бактерии могут производить летучие метилированные соединения мышьяка. Восстановление арсената и окисление арсенита наблюдались у микробов ( Chrysiogenes arsenatis ). [30] Кроме того, некоторые прокариоты могут использовать арсенат в качестве терминального акцептора электронов во время анаэробного роста, а некоторые могут использовать арсенит в качестве донора электронов для выработки энергии.

Было высказано предположение, что самые ранние формы жизни на Земле, возможно, использовали биохимию мышьяка вместо фосфора в структуре своей ДНК. [31] Распространенным возражением против этого сценария является то, что эфиры арсената настолько менее устойчивы к гидролизу, чем соответствующие эфиры фосфорной кислоты , что мышьяк плохо подходит для этой функции. [32]

Авторы геомикробиологического исследования 2010 года, частично поддержанного НАСА, предположили, что бактерия под названием GFAJ-1 , собранная в отложениях озера Моно в восточной Калифорнии , может использовать такую ​​«мышьяковую ДНК» при культивировании без фосфора. [33] [34] Они предположили, что бактерия может использовать высокие уровни поли-β-гидроксибутирата или другие средства для снижения эффективной концентрации воды и стабилизации ее эфиров арсената. [34] Это утверждение подверглось резкой критике почти сразу после публикации из-за предполагаемого отсутствия надлежащего контроля. [35] [36] Научный писатель Карл Циммер связался с несколькими учёными для оценки: «Я обратился к дюжине экспертов… Они почти единогласно считают, что учёным НАСА не удалось доказать свою правоту». [37] Другие авторы не смогли воспроизвести свои результаты и показали, что в исследовании были проблемы с загрязнением фосфатами, что позволяет предположить, что низкие количества присутствующих фосфатов могут поддерживать экстремофильные формы жизни. [38] Альтернативно было высказано предположение, что клетки GFAJ-1 растут за счет переработки фосфата из деградированных рибосом, а не за счет замены его арсенатом. [39]

Неводные растворители

[ редактировать ]

Помимо соединений углерода, всем известным на сегодняшний день земным существам также необходима вода в качестве растворителя. Это привело к дискуссиям о том, является ли вода единственной жидкостью, способной выполнять эту роль. Идея о том, что внеземная форма жизни может быть основана на растворителе, отличном от воды, была серьезно воспринята в недавней научной литературе биохимиком Стивеном Беннером . [40] и астробиологическим комитетом под председательством Джона А. Баросса. [41] Растворители, обсуждаемые комитетом Баросса, включают аммиак , [42] серная кислота , [43] формамид , [44] углеводороды, [44] и (при температурах намного ниже земных) жидкий азот или водород в форме сверхкритической жидкости . [45]

Вода как растворитель ограничивает формы, которые может принимать биохимия. Например, Стивен Беннер предлагает полиэлектролитную теорию гена , которая утверждает, что для функционирования генетического биополимера , такого как ДНК, в воде необходимы повторяющиеся ионные заряды. [46] Если для жизни не требуется вода, эти ограничения для генетических биополимеров снимаются.

Карл Саган однажды назвал себя одновременно и углеродным шовинистом , и водным шовинистом; [47] однако в другой раз он сказал, что он углеродный шовинист, но «не такой уж водный шовинист». [48] Он спекулировал на углеводородах, [48] : 11  плавиковая кислота , [49] и аммиак [48] [49] как возможная альтернатива воде.

Некоторые из свойств воды, которые важны для жизненных процессов, включают:

  • Сложность, которая приводит к большому количеству перестановок возможных путей реакции, включая кислотно-основную химию, H + катионы, ОН − анионы, водородная связь, ван-дер-ваальсовая связь, диполь-дипольные и другие полярные взаимодействия, каркасы водных растворителей и гидролиз. Эта сложность открывает большое количество путей эволюции для создания жизни и многих других растворителей. [ который? ] имеют значительно меньше возможных реакций, что серьезно ограничивает эволюцию.
  • Термодинамическая стабильность: свободная энергия образования жидкой воды достаточно мала (-237,24 кДж / моль), поэтому вода вступает в мало реакций. Другие растворители обладают высокой реакционной способностью, особенно по отношению к кислороду.
  • Вода не горит в кислороде, поскольку она уже является продуктом сгорания водорода с кислородом. Большинство альтернативных растворителей не стабильны в богатой кислородом атмосфере, поэтому маловероятно, что эти жидкости могут поддерживать аэробную жизнь.
  • Большой диапазон температур, в котором он является жидким .
  • Высокая растворимость кислорода и углекислого газа при комнатной температуре способствует развитию аэробных водных растений и животных.
  • Высокая теплоемкость (приводящая к более высокой температурной стабильности окружающей среды).
  • Вода представляет собой жидкость при комнатной температуре, что приводит к появлению большого количества квантовых переходных состояний, необходимых для преодоления реакционных барьеров. Криогенные жидкости (такие как жидкий метан) имеют экспоненциально меньшую популяцию в переходном состоянии, которая необходима для жизни, основанной на химических реакциях. Это приводит к тому, что скорость химических реакций может быть настолько низкой, что препятствует развитию любой жизни, основанной на химических реакциях. [ нужна ссылка ]
  • Спектроскопическая прозрачность позволяет солнечному излучению проникать на несколько метров в жидкость (или твердое тело), ​​что значительно способствует эволюции водной жизни.
  • Большая теплота испарения приводит к образованию стабильных озер и океанов.
  • Способность растворять самые разнообразные соединения.
  • Твердое тело (лед) имеет меньшую плотность, чем жидкость, поэтому лед плавает на жидкости. Вот почему водоемы замерзают, но не замерзают (снизу вверх). Если бы лед был плотнее жидкой воды (как это верно почти для всех других соединений), то большие массы жидкости медленно замерзали бы, что не способствовало бы образованию жизни.

Вода как соединение широко распространена в космосе, хотя большая часть ее находится в форме пара или льда. Подповерхностная жидкая вода считается вероятной или возможной на нескольких внешних лунах: Энцеладе (где наблюдались гейзеры), Европе , Титане и Ганимеде . Земля и Титан — единственные известные в настоящее время миры, на поверхности которых имеются стабильные тела жидкости.

Однако не все свойства воды обязательно полезны для жизни. [50] Например, водяной лед имеет высокое альбедо . [50] это означает, что он отражает значительное количество света и тепла от Солнца. Во время ледниковых периодов , когда на поверхности воды накапливается отражающий лед, эффект глобального похолодания усиливается. [50]

Есть некоторые свойства, которые делают определенные соединения и элементы гораздо более подходящими, чем другие, в качестве растворителей в успешной биосфере. Растворитель должен быть способен существовать в жидком равновесии в диапазоне температур, с которыми обычно сталкивается планетарный объект. Поскольку точки кипения меняются в зависимости от давления, вопрос, как правило, заключается не в том, остается ли предполагаемый растворитель жидким, а в том, при каком давлении . Например, цианистый водород имеет узкий диапазон температур жидкой фазы в 1 атмосферу, но в атмосфере с давлением Венеры , с давлением 92 бара (91 атм), он действительно может существовать в жидкой форме в широком диапазоне температур.

Аммиак

[ редактировать ]

Молекула аммиака (NH 3 ), как и молекула воды, широко распространена во Вселенной и представляет собой соединение водорода (самого простого и наиболее распространенного элемента) с другим очень распространенным элементом — азотом. [51] Идея о возможной роли жидкого аммиака как альтернативного растворителя жизни возникла по крайней мере в 1954 году, когда Дж. Б. С. Холдейн поднял эту тему на симпозиуме, посвященном происхождению жизни. [52]

В растворе аммиака возможны многочисленные химические реакции, а жидкий аммиак имеет химическое сходство с водой. [51] [53] Аммиак способен растворять большинство органических молекул не хуже воды, а кроме того, он способен растворять многие элементарные металлы. Холдейн отметил, что различные распространенные органические соединения, связанные с водой, имеют аналоги, связанные с аммиаком; например, аминогруппа, связанная с аммиаком ( -NH 2 ), аналогична гидроксильной группе, связанной с водой (-OH). [53]

Аммиак, как и вода, может либо принимать, либо отдавать H. + ион. Когда аммиак принимает H + , образует катион аммония (NH 4 + ), аналог гидроксония (H 3 O + ). Когда он жертвует H + ион, он образует амид- анион (NH 2 − ), аналог гидроксид- аниона (OH − ). [42] Однако по сравнению с водой аммиак более склонен принимать H. + ion и менее склонны жертвовать его; это более сильный нуклеофил . [42] Аммиак, добавленный в воду, действует как основание Аррениуса : он увеличивает концентрацию гидроксида аниона. И наоборот, если использовать определение кислотности и основности в системе растворителей, вода, добавленная к жидкому аммиаку, действует как кислота, поскольку увеличивает концентрацию катиона аммония. [53] Карбонильная группа (C=O), которая широко используется в земной биохимии, не будет стабильной в растворе аммиака, но аналогичную иминную группу (C=NH). вместо нее можно использовать [42]

Однако аммиак имеет некоторые проблемы как основа жизни. Водородные связи между молекулами аммиака слабее, чем в воде, в результате чего теплота испарения аммиака вдвое меньше, чем у воды, его поверхностное натяжение составляет треть, а его способность концентрировать неполярные молекулы снижается за счет гидрофобного эффекта. Джеральд Фейнберг и Роберт Шапиро задались вопросом, может ли аммиак удерживать молекулы пребиотиков вместе достаточно хорошо, чтобы обеспечить появление самовоспроизводящейся системы. [54] Аммиак также легко воспламеняется в кислороде и не может устойчиво существовать в среде, подходящей для аэробного метаболизма . [55]

Теоретическая внутренняя структура Титана, подземный океан показан синим цветом.

Биосфера , основанная на аммиаке , вероятно, будет существовать при температурах и давлении воздуха, которые чрезвычайно необычны по сравнению с жизнью на Земле. Жизнь на Земле обычно существует при температуре плавления и кипения воды, при давлении, называемом нормальным давлением , и между 0 и 100 °C (273 и 373 К ). При нормальном давлении температуры плавления и кипения аммиака составляют -78 ° C (195 К) и -33 ° C (240 К) соответственно. Поскольку химические реакции обычно протекают медленнее при более низких температурах, жизнь на основе аммиака, существующая в таких условиях, может метаболизироваться медленнее и развиваться медленнее, чем жизнь на Земле. [55] С другой стороны, более низкие температуры могут также позволить живым системам использовать химические вещества, которые были бы слишком нестабильны при земных температурах, чтобы быть полезными. [51]

Другой набор условий, при которых аммиак находится в жидком состоянии при температурах, подобных земным, предполагает наличие гораздо более высокого давления. Например, при давлении 60 атм аммиак плавится при -77 °С (196 К) и кипит при 98 °С (371 К). [42]

Аммиак и смеси аммиака и воды остаются жидкими при температурах намного ниже точки замерзания чистой воды, поэтому такая биохимия может хорошо подойти для планет и лун, вращающихся за пределами водной зоны обитаемости . Такие условия могли бы существовать, например, под поверхностью Сатурна крупнейшего спутника Титана . [56]

Метан и другие углеводороды

[ редактировать ]

Метан (CH 4 ) — простой углеводород: то есть соединение двух наиболее распространенных в космосе элементов: водорода и углерода. Его космическое изобилие сравнимо с аммиаком. [51] Углеводороды могут действовать как растворители в широком диапазоне температур, но им не хватает полярности . Айзек Азимов, биохимик и писатель-фантаст, предположил в 1981 году, что полилипиды могут заменять белки в неполярном растворителе, таком как метан. [51] Озера, состоящие из смеси углеводородов, включая метан и этан , были обнаружены на поверхности Титана кораблем Кассини космическим .

Ведутся споры об эффективности метана и других углеводородов как растворителя жизни по сравнению с водой или аммиаком. [57] [58] [59] Вода является более сильным растворителем, чем углеводороды, что облегчает транспорт веществ в клетке. [60] Однако вода также более химически активна и может расщеплять крупные органические молекулы посредством гидролиза. [57] Форма жизни, растворителем которой был углеводород, не столкнулась бы с угрозой разрушения своих биомолекул таким образом. [57] Кроме того, склонность молекул воды образовывать прочные водородные связи может мешать внутренним водородным связям в сложных органических молекулах. [50] Жизнь с углеводородным растворителем могла бы более эффективно использовать водородные связи внутри биомолекул. [57] Более того, сила водородных связей внутри биомолекул соответствовала бы низкотемпературной биохимии. [57]

Астробиолог Крис Маккей на термодинамических основаниях утверждал, что если жизнь действительно существует на поверхности Титана, используя углеводороды в качестве растворителя, она, вероятно, также будет использовать более сложные углеводороды в качестве источника энергии, реагируя с водородом, восстанавливая этан и ацетилен до метан. [61] Возможные доказательства существования этой формы жизни на Титане были идентифицированы в 2010 году Даррелом Стробелем из Университета Джонса Хопкинса ; большее содержание молекулярного водорода в верхних слоях атмосферы Титана по сравнению с нижними слоями, что свидетельствует о нисходящей диффузии со скоростью примерно 10 25 молекул в секунду и исчезновение водорода у поверхности Титана. Как отметил Штробель, его результаты соответствовали эффектам, которые предсказал Крис Маккей в случае метаногенных форм жизни. присутствия [60] [61] [62] В том же году другое исследование показало низкие уровни ацетилена на поверхности Титана, что Крис Маккей интерпретировал как согласующееся с гипотезой о том, что организмы восстанавливают ацетилен в метан. [60] Подтверждая биологическую гипотезу, Маккей предупредил, что другие объяснения обнаружений водорода и ацетилена следует считать более вероятными: возможность еще не выявленных физических или химических процессов (например, неживой поверхностный катализатор, позволяющий ацетилену реагировать с водородом) или недостатки существующих моделей материальных потоков. [63] Он отметил, что даже небиологический катализатор, эффективный при 95 К, сам по себе станет поразительным открытием. [63]

азотосома

[ редактировать ]

Гипотетическая клеточная мембрана , называемая азотосомой, способная функционировать в жидком метане в условиях Титана, была смоделирована на компьютере в статье, опубликованной в феврале 2015 года. Она состоит из акрилонитрила , небольшой молекулы, содержащей углерод, водород и азот, и, как ожидается, будет обладать стабильностью. а гибкость жидкого метана сравнима с гибкостью фосфолипидного бислоя (типа клеточной мембраны, которым обладает все живое на Земле) в жидкой воде. [64] [65] Анализ данных, полученных с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA), завершенный в 2017 году, подтвердил значительное количество акрилонитрила в атмосфере Титана. [66] [67] Более поздние исследования поставили под сомнение, сможет ли акрилонитрил самособираться в азотозомы. [68]

фтороводород

[ редактировать ]

Фтороводород (HF), как и вода, является полярной молекулой и благодаря своей полярности способен растворять многие ионные соединения. При атмосферном давлении его температура плавления составляет 189,15 К (-84,00 °С), а температура кипения — 292,69 К (19,54 °С); разница между ними составляет немногим более 100 К. HF также образует водородные связи со своими соседними молекулами, как это делают вода и аммиак. Такие ученые, как Питер Снит, считали его возможным растворителем жизни. [69] и Карл Саган. [49]

HF опасен для систем молекул, из которых состоит земная жизнь, но некоторые другие органические соединения, такие как парафины , устойчивы к нему. [49] Подобно воде и аммиаку, жидкий фтороводород поддерживает кислотно-щелочной химический состав. Используя определение кислотности и основности в системе растворителей, азотная кислота действует как основание при добавлении к жидкому HF. [70]

Однако фтористый водород встречается в космосе редко, в отличие от воды, аммиака и метана. [71]

Сероводород

[ редактировать ]

Сероводород – ближайший химический аналог воды . [72] но менее полярен и является более слабым неорганическим растворителем. [73] Сероводорода довольно много на спутнике Юпитера Ио , и он может находиться в жидкой форме на небольшом расстоянии под поверхностью; астробиолог Дирк Шульце-Макух предположил, что это возможный растворитель для жизни там. [74] На планете с сероводородными океанами источником сероводорода могут быть вулканы, и в этом случае он может быть смешан с небольшим количеством фторида водорода , который может помочь растворить минералы. Сероводородная жизнь может использовать смесь угарного газа и углекислого газа в качестве источника углерода. Они могут производить и жить на монооксиде серы , который аналогичен кислороду (O 2 ). Сероводород, как и цианистый водород и аммиак, страдает от небольшого диапазона температур, в котором он находится в жидком состоянии, хотя, как и у цианистого водорода и аммиака, он увеличивается с увеличением давления.

Диоксид кремния и силикаты

[ редактировать ]

Диоксид кремния , также известный как кремнезем и кварц, очень распространен во Вселенной и имеет широкий температурный диапазон, в котором он находится в жидком состоянии. Однако его температура плавления составляет от 1600 до 1725 °C (от 2912 до 3137 °F), поэтому было бы невозможно производить органические соединения при такой температуре, потому что все они разлагались бы. Силикаты похожи на диоксид кремния, а некоторые из них имеют более низкую температуру плавления, чем кремнезем. Фейнберг и Шапиро предположили, что расплавленная силикатная порода может служить жидкой средой для организмов, химический состав которых основан на кремнии, кислороде и других элементах, таких как алюминий . [75]

Другие растворители или сорастворители

[ редактировать ]
Серная кислота (H 2 SO 4 )

Иногда предлагаются другие растворители:

Серная кислота в жидкой форме сильно полярна. Он остается жидким при более высоких температурах, чем вода, диапазон его жидкого состояния составляет от 10 ° C до 337 ° C при давлении 1 атм, хотя при температуре выше 300 ° C он медленно разлагается. Известно, что серная кислота в изобилии содержится в облаках Венеры в виде капель аэрозоля . В биохимии, в которой в качестве растворителя использовалась серная кислота, алкеновая группа (C=C) с двумя атомами углерода, соединенными двойной связью, могла функционировать аналогично карбонильной группе (C=O) в биохимии на основе воды. [43]

Было высказано предположение, что жизнь на Марсе может существовать и использовать смесь воды и перекиси водорода в качестве растворителя. [79] Смесь воды и перекиси водорода с концентрацией 61,2% (по массе) имеет температуру замерзания -56,5 ° C и имеет тенденцию переохлаждаться, а не кристаллизоваться. Он также гигроскопичен , что является преимуществом в условиях дефицита воды. [80] [81]

Сверхкритический диоксид углерода был предложен в качестве кандидата на альтернативную биохимию из-за его способности избирательно растворять органические соединения и способствовать функционированию ферментов, а также из-за того, что планеты типа «супер-Земля» или «супер-Венера» с плотной атмосферой высокого давления может быть общим. [76]

Другие предположения

[ редактировать ]

Незеленые фотосинтезаторы

[ редактировать ]

Физики отметили, что, хотя фотосинтез на Земле обычно включает зеленые растения, множество растений другого цвета также могут поддерживать фотосинтез, необходимый для большей части жизни на Земле, и что другие цвета могут быть предпочтительными в местах, которые получают различное сочетание звездного излучения. чем Земля. [82] [83] Эти исследования показывают, что появление синих растений маловероятно; однако желтые или красные растения могут быть относительно распространены. [83]

Переменная среда

[ редактировать ]

Многие земные растения и животные претерпевают серьезные биохимические изменения в течение своего жизненного цикла в ответ на изменение условий окружающей среды, например, находясь в состоянии спор или спячки , которое может поддерживаться годами или даже тысячелетиями между более активными стадиями жизни. [84] Таким образом, с биохимической точки зрения было бы возможно поддерживать жизнь в среде, которая лишь периодически соответствует жизни, какой мы ее знаем.

Например, лягушки в холодном климате могут выжить в течение длительных периодов времени, при этом большая часть воды в их организме находится в замороженном состоянии. [84] тогда как пустынные лягушки в Австралии могут становиться неактивными и обезвоживаться в засушливые периоды, теряя до 75% жидкости, но возвращаясь к жизни за счет быстрой регидратации в влажные периоды. [85] Любой тип лягушек будет выглядеть биохимически неактивным (то есть неживым) в периоды покоя любому, у кого нет чувствительных средств обнаружения низкого уровня метаболизма.

Аланинский мир и гипотетические альтернативы

[ редактировать ]
Ранняя стадия генетического кода (GC-код) с «аланиновым миром» и его возможные альтернативы.

Генетический код , возможно, развился во время перехода от мира РНК к миру белков . [86] Гипотеза аланинового мира постулирует, что эволюция генетического кода (так называемая фаза GC) [87] ) начинался всего с четырех основных аминокислот : аланина , глицина , пролина и орнитина (теперь аргинина ). [88] Эволюция генетического кода завершилась появлением 20 протеиногенных аминокислот . С химической точки зрения большинство из них являются производными аланина, особенно пригодными для построения α-спиралей и β-листов – основных вторичных структурных элементов современных белков. Прямым доказательством этого является экспериментальная процедура в молекулярной биологии, известная как аланиновое сканирование .

Гипотетический «мир пролина» мог бы создать возможную альтернативную жизнь с генетическим кодом, основанным на химическом каркасе пролина в качестве белковой основы . Точно так же возможны «Мир Глицина» и «Мир Орнитина», но природа не выбрала ни один из них. [89] Эволюция жизни с пролином, глицином или орнитином в качестве базовой структуры белковоподобных полимеров ( фолдамеров ) привела бы к созданию параллельных биологических миров. Они имели бы морфологически радикально отличающиеся строение тела и генетику от живых организмов известной биосферы . [90]

Внепланетная жизнь

[ редактировать ]

На основе Пыльной плазмы

[ редактировать ]
См. Также: Пыльная плазма.

В 2007 году Вадим Цытович и его коллеги предположили, что частицы пыли, взвешенные в плазме , могут демонстрировать реалистичное поведение в условиях, которые могут существовать в космосе. [91] [92] Компьютерные модели показали, что, когда пыль становится заряженной, частицы могут самоорганизовываться в микроскопические спиральные структуры, и авторы предлагают «грубый набросок возможной модели... воспроизведения спиральной зеренной структуры».

На основе космического ожерелья

[ редактировать ]

В 2020 году Луис А. Анкордок и Юджин М. Чудновский из Городского университета Нью-Йорка выдвинули гипотезу, что космическая жизнь в форме ожерелья, состоящая из магнитных монополей, соединенных космическими струнами, может развиваться внутри звезд. [5] Это будет достигнуто за счет растяжения космических струн из-за сильной гравитации звезды, что позволит ей принимать более сложные формы и потенциально формировать структуры, подобные структурам РНК и ДНК, обнаруженным в углеродной жизни. Таким образом, теоретически возможно, что такие существа в конечном итоге смогут стать разумными и построить цивилизацию, используя энергию, вырабатываемую ядерным синтезом звезды. Поскольку такое использование приведет к израсходованию части энергии звезды, ее светимость также упадет. По этой причине считается, что такая жизнь может существовать внутри звезд, которые, по наблюдениям, остывают быстрее или тусклее, чем предсказывают современные космологические модели.

Жизнь на нейтронной звезде

[ редактировать ]

Фрэнк Дрейк предположил в 1973 году, что разумная жизнь может населять нейтронные звезды . [93] Физические модели 1973 года предполагали, что существа Дрейка будут микроскопическими. [ нужна ссылка ]

Ученые, опубликовавшие по этой теме

[ редактировать ]

Ученые, которые рассматривали возможные альтернативы биохимии углерода и воды, включают:

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Дэвид Дж. Де Марэ; и др. (2008). «Дорожная карта НАСА по астробиологии» . Астробиология . 8 (4): 715–730. Бибкод : 2008AsBio...8..715D . дои : 10.1089/ast.2008.0819 . ПМИД   18793098 . S2CID   18725684 .
  2. ^ Давила, Альфонсо Ф.; Маккей, Кристофер П. (27 мая 2014 г.). «Шанс и необходимость в биохимии: значение для поиска внеземных биомаркеров в земной среде» . Астробиология . 14 (6): 534–540. Бибкод : 2014AsBio..14..534D . дои : 10.1089/ast.2014.1150 . ПМК   4060776 . ПМИД   24867145 .
  3. ^ Певица Эмили (19 июля 2015 г.). «Химики изобретают новые буквы для генетического алфавита природы» . Проводной . Проверено 20 июля 2015 г.
  4. ^ Ковач, Андрей; Рубашки, Вита; Ленаршич, Роман; Бомбек, Сергей; Босток, Джулианна М.; Чопра, Ян; Поланц, словенский; Гобек, Станислав (апрель 2007 г.). «Диазендикарбоксамиды как ингибиторы d-аланин-d-аланинлигазы (Ddl)». Письма по биоорганической и медицинской химии . 17 (7): 2047–2054. дои : 10.1016/j.bmcl.2007.01.015 . ПМИД   17267218 .
  5. ^ Перейти обратно: а б А. Анкордоки, Луис; М. Чудновский, Евгений (31 марта 2020). «Могут ли самовоспроизводящиеся виды процветать внутри звезды?». Письма по физике высоких энергий . 2020 : 166. Бибкод : 2020LHEP....3..166A . дои : 10.31526/lhep.2020.166 .
  6. ^ Цитович В.Н.; Морфилл, GE; Фортов В.Е.; Гусейн-Заде, Н.Г.; Клумов, Б.А.; Владимиров, СВ (2007). «От плазменных кристаллов и спиральных структур к неорганической живой материи» . Новый журнал физики . 9 (8): 263. Бибкод : 2007NJPh....9..263T . дои : 10.1088/1367-2630/9/8/263 . S2CID   123459022 .
  7. ^ Хеллингверф, Клаас Дж.; Крилаард, Вим; Вестерхофф, Ганс В. (1993). «Сравнение фотосинтеза на основе сетчатки и хлорофилла: биотермокинетическое описание фотохимических реакционных центров». Современные тенденции в биотермокинетике . стр. 45–52. дои : 10.1007/978-1-4615-2962-0_9 . ISBN  978-1-4613-6288-3 .
  8. ^ Банак, Сандра Энн; Меткалф, Джеймс С.; Цзян, Лиин; Крейгхед, Дерек; Илаг, Леопольд Л.; Кокс, Пол Алан (2012). «Цианобактерии производят N-(2-аминоэтил)глицин, основу для пептидных нуклеиновых кислот, которые, возможно, были первыми генетическими молекулами для жизни на Земле» . ПЛОС ОДИН . 7 (11): e49043. Бибкод : 2012PLoSO...749043B . дои : 10.1371/journal.pone.0049043 . ПМК   3492184 . ПМИД   23145061 .
  9. ^ Хошика С., Леал Н.А., Ким М.Дж., Ким М.С., Каралкар Н.Б., Ким Х.Дж., Бейтс А.М., Уоткинс Н.Е., СантаЛюсия Х.А., Мейер А.Дж., ДасГупта С., Эллингтон А.Д., СантаЛюсия Дж., Георгиадис М.М., Беннер С.А. (февраль 2019 г.). «ДНК и РНК Хатимодзи: генетическая система из восьми строительных блоков» . Наука . 363 (6429): 884–887. Бибкод : 2019Sci...363..884H . doi : 10.1126/science.aat0971 . ПМК   6413494 . ПМИД   30792304 .
  10. ^ «Хатимоджи — Расширение генетического алфавита с четырёх до восьми» . ЭврекАлерт! (Пресс-релиз). Американская ассоциация содействия развитию науки. 21 февраля 2019 г.
  11. ^ Дэвис, PCW; Беннер, ЮАР; Клеланд, CE ; Лайнвивер, Швейцария; Маккей, CP; Вулф-Саймон, Ф. (2009). «Признаки теневой биосферы». Астробиология . 9 (2): 241–249. Бибкод : 2009AsBio...9..241D . дои : 10.1089/ast.2008.0251 . ПМИД   19292603 . S2CID   5723954 .
  12. ^ Клеланд, Кэрол Э .; Копли, Шелли Д. (16 января 2006 г.). «Возможность альтернативной микробной жизни на Земле». Международный журнал астробиологии . 4 (3–4): 165. Бибкод : 2005IJAsB...4..165C . CiteSeerX   10.1.1.392.6366 . дои : 10.1017/S147355040500279X . S2CID   364892 .
  13. ^ Дэвис, PCW; Лайнуивер, Чарльз Х. (апрель 2005 г.). «Обнаружение второго образца жизни на Земле». Астробиология . 5 (2): 154–163. Бибкод : 2005AsBio...5..154D . дои : 10.1089/ast.2005.5.154 . ПМИД   15815166 .
  14. ^ Саган, Карл; Агель, Джером (2000). Космическая связь Карла Сагана: внеземная перспектива (2-е изд.). Кембриджский университет, с. 41. ИСБН  978-0-521-78303-3 .
  15. ^ Перейти обратно: а б Саган, Карл (2000). Космическая связь Карла Сагана: внеземная перспектива (2-е изд.). Кембриджский университет, с. 46.
  16. ^ Саган, Карл (2000). Космическая связь Карла Сагана: внеземная перспектива (2-е изд.). Кембриджский университет, с. 47.
  17. ^ Перейти обратно: а б Горовиц, Нью-Хэмпшир (1986). Утопия и Назад и поиски жизни в Солнечной системе. Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN   0-7167-1766-2 . [ нужна страница ]
  18. ^ Перейти обратно: а б с Пейс, Северная Каролина (2001). «Универсальная природа биохимии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (3): 805–808. Бибкод : 2001PNAS...98..805P . дои : 10.1073/pnas.98.3.805 . ПМЦ   33372 . ПМИД   11158550 .
  19. ^ Перейти обратно: а б «Астробиология» . Биологический кабинет. 26 сентября 2006 г. Архивировано из оригинала 12 декабря 2010 г. Проверено 17 января 2011 г.
  20. ^ Лацио, Жозеф. «F.10 Почему мы предполагаем, что другие существа должны быть основаны на углероде? Почему организмы не могут быть основаны на других веществах?» . [sci.astro] ET Life (Часто задаваемые вопросы по астрономии) . Проверено 21 июля 2006 г.
  21. ^ Перейти обратно: а б с д Бани 2004г .
  22. ^ Перейти обратно: а б Джилетт, Стивен (1996). Миростроительство . Дайджесты писателей. ISBN  978-0-89879-707-7 .
  23. ^ Уильям Бэйнс. «Природа жизни» . Астробиология . Архивировано из оригинала 27 января 2019 года . Проверено 20 марта 2015 г.
  24. ^ Кэрнс-Смит, А. Грэм (1985). Семь ключей к происхождению жизни . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-27522-4 .
  25. ^ Докинз, Ричард (1996) [1986]. Слепой часовщик . Нью-Йорк: WW Norton & Company, Inc., стр. 148–161 . ISBN  978-0-393-31570-7 .
  26. ^ Кан, С.Б. Дженнифер; Льюис, Рассел Д.; Чен, Кай; Арнольд, Фрэнсис Х. (25 ноября 2016 г.). «Направленная эволюция цитохрома с для образования связи углерод-кремний: возвращение кремния к жизни» . Наука . 354 (6315): 1048–1051. Бибкод : 2016Sci...354.1048K . дои : 10.1126/science.aah6219 . ПМЦ   5243118 . ПМИД   27885032 .
  27. ^ Перейти обратно: а б «Живые клетки сделаны из металла» . Новый учёный . 14 сентября 2011 года . Проверено 25 мая 2014 г.
  28. ^ Филиппо, Паскаль; Ван Зуилен, Марк; Лепот, Кевин; Томазо, Кристоф; Фаркуар, Джеймс; Ван Кранендонк, Мартин Дж. (14 сентября 2007 г.). «Ранние архейские микроорганизмы предпочитали элементарную серу, а не сульфат». Наука . 317 (5844): 1534–1537. Бибкод : 2007Sci...317.1534P . дои : 10.1126/science.1145861 . ПМИД   17872441 .
  29. ^ «Биохимическая таблица Менделеева – Мышьяк» . УМББД. 08.06.2007 . Проверено 29 мая 2010 г.
  30. ^ Ниггемайер, Эллисон; Весна, Стефан; Штакебрандт, Эрко; Розенцвейг, Р. Франк (декабрь 2001 г.). «Выделение и характеристика новой As(V)-восстанавливающей бактерии: значение для мобилизации мышьяка и рода Desulfitobacterium» . Прикладная и экологическая микробиология . 67 (12): 5568–5580. Бибкод : 2001ApEnM..67.5568N . дои : 10.1128/АЕМ.67.12.5568-5580.2001 . ПМЦ   93345 . ПМИД   11722908 .
  31. ^ Рейли, Майкл (апрель 2008 г.). «Ранняя жизнь могла быть основана на мышьяке». Новый учёный . 198 (2653): 10. doi : 10.1016/S0262-4079(08)61007-6 .
  32. ^ Вестхаймер, Ф.Х. (6 марта 1987 г.). «Почему природа выбрала фосфаты». Наука . 235 (4793): 1173–1178. Бибкод : 1987Sci...235.1173W . дои : 10.1126/science.2434996 . ПМИД   2434996 .
  33. ^ «Исследование, финансируемое НАСА, обнаруживает жизнь, построенную с использованием токсичных химикатов» . NASA.gov. 2 декабря 2010 года . Проверено 2 декабря 2010 г.
  34. ^ Перейти обратно: а б Вулф-Саймон, Фелиса ; Блюм, Джоди Свитцер; Кулп, Томас Р.; Гордон, Шелли Э.; Хофт, SE; Петт-Ридж, Дженнифер; Штольц, Джон Ф.; Уэбб, Сэмюэл М.; Вебер, Питер К.; Дэвис, Пол К.В.; Анбар, Ариэль Д.; Оремленд, Рональд С. (2 декабря 2010 г.). «Бактерия, которая может расти, используя мышьяк вместо фосфора» . Наука . 332 (6034): 1163–6. Бибкод : 2011Sci...332.1163W . дои : 10.1126/science.1197258 . ПМИД   21127214 . S2CID   51834091 .
  35. ^ Редфилд, Розмари (4 декабря 2010 г.). «Бактерии, связанные с мышьяком (заявления НАСА)» . rrresearch.blogspot.com/ . Проверено 4 декабря 2010 г. [ самостоятельно опубликованный источник? ]
  36. ^ Брэдли, Алекс (5 декабря 2010 г.). «ДНК на основе арсената: большая идея с большими дырами» . scienceblogs.com/webeasties/ . Архивировано из оригинала 8 декабря 2010 года . Проверено 9 декабря 2010 г.
  37. ^ Циммер, Карл (7 декабря 2010 г.). «Ученые видят фатальные недостатки в исследовании НАСА жизни, основанной на мышьяке» . Сланец . Проверено 7 декабря 2010 г.
  38. ^ Уильямс, Сара (7 ноября 2012 г.). « Утверждение «Мышьяковой жизни» опровергнуто» . БиоТехники . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 23 января 2013 г.
  39. ^ Бастура Г.Н., Харрис Т.К. и депутат парламента Германии (17 августа 2012 г.). «Рост бактерии, которая, очевидно, использует мышьяк вместо фосфора, является следствием массивного разрушения рибосом» . J Биол Хим . 287 (34): 28816–9. дои : 10.1074/jbc.C112.394403 . ПМЦ   3436571 . ПМИД   22798070 .
  40. ^ Беннер, Стивен А.; Рикардо, Алонсо; Кэрриган, Мэтью А. (2004). «Существует ли общая химическая модель жизни во Вселенной?». Современное мнение в области химической биологии . 8 (6): 676–680. дои : 10.1016/j.cbpa.2004.10.003 . ПМИД   15556414 .
  41. ^ Комитет по пределам органической жизни в планетарных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; страницы 69–79.
  42. ^ Перейти обратно: а б с д и Комитет по пределам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; п. 72.
  43. ^ Перейти обратно: а б с Комитет по пределам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; п. 73.
  44. ^ Перейти обратно: а б с Комитет по пределам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; п. 74.
  45. ^ Перейти обратно: а б с Комитет по пределам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; п. 75.
  46. ^ Беннер, Стивен А.; Хаттер, Дэниел (февраль 2002 г.). «Фосфаты, ДНК и поиск внеземной жизни: модель второго поколения генетических молекул». Биоорганическая химия . 30 (1): 62–80. дои : 10.1006/bioo.2001.1232 . ПМИД   11955003 .
  47. ^ Саган, Карл (2002). Космос . Случайный дом. стр. 126–127. ISBN  978-0-375-50832-5 .
  48. ^ Перейти обратно: а б с Саган, Карл; Хед, Том (2006). Беседы с Карлом Саганом . Университетское издательство Миссисипи. п. 10 . ISBN  978-1-57806-736-7 .
  49. ^ Перейти обратно: а б с д Саган, Карл (2002). Космос . Случайный дом. п. 128. ИСБН  978-0-375-50832-5 .
  50. ^ Перейти обратно: а б с д Комитет по пределам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; страница 70.
  51. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Айзек Азимов (зима 1981 г.). «Не так, как мы это знаем – химия жизни» . Космический поиск (9 (Том 3 № 1)). Североамериканская астрофизическая обсерватория.
  52. ^ Перейти обратно: а б Дж. Б. С. Холдейн (1954). «Истоки жизни». Новая Биология . 16 :12–27. цитируется в Дорогой, Дэвид. «Жизнь на основе аммиака» . Архивировано из оригинала 18 октября 2012 г. Проверено 1 октября 2012 г.
  53. ^ Перейти обратно: а б с Дорогой, Дэвид. «жизнь, основанная на аммиаке» . Проверено 1 октября 2012 г.
  54. ^ Файнберг, Джеральд; Роберт Шапиро (1980). Жизнь за пределами Земли . Завтра. ISBN  978-0-688-03642-3 . цитируется в Дорогой, Дэвид. «жизнь, основанная на аммиаке» . Архивировано из оригинала 18 октября 2012 г. Проверено 1 октября 2012 г.
  55. ^ Перейти обратно: а б Шульце-Макух, Дирк; Ирвин, Луи Нил (2008). Жизнь во Вселенной: ожидания и ограничения (2-е изд.). Спрингер. п. 119 . ISBN  978-3-540-76816-6 .
  56. ^ Фортес, AD (1999). «Экзобиологические последствия возможного существования аммиачно-водного океана внутри Титана» . Проверено 7 июня 2010 г.
  57. ^ Перейти обратно: а б с д и Комитет по пределам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; страница 74.
  58. ^ МакЛендон, Кристофер; Опалко, Ф. Джеффри (март 2015 г.). «Растворимость полиэфиров в углеводородах при низких температурах. Модель потенциальных генетических остовов теплых титанов». Астробиология . 15 (3): 200–206. Бибкод : 2015AsBio..15..200M . дои : 10.1089/ast.2014.1212 . ПМИД   25761113 .
  59. ^ Хадхази, Адам (13 мая 2015 г.). «Инопланетная жизнь на маслянистых экзопланетах может иметь «ДНК» на основе эфира » . Журнал астробиологии . Space.com . Проверено 21 мая 2015 г.
  60. ^ Перейти обратно: а б с «Что потребляет водород и ацетилен на Титане?» . НАСА/Лаборатория реактивного движения. 2010. Архивировано из оригинала 29 июня 2011 года . Проверено 6 июня 2010 г.
  61. ^ Перейти обратно: а б Маккей, CP; Смит, HD (2005). «Возможности метаногенной жизни в жидком метане на поверхности Титана» . Икар . 178 (1): 274–276. Бибкод : 2005Icar..178..274M . дои : 10.1016/j.icarus.2005.05.018 .
  62. ^ Стробель, Даррелл Ф. (август 2010 г.). «Молекулярный водород в атмосфере Титана: значение измеренных мольных долей тропосферы и термосферы». Икар . 208 (2): 878–886. Бибкод : 2010Icar..208..878S . дои : 10.1016/j.icarus.2010.03.003 .
  63. ^ Перейти обратно: а б Маккей, Крис (2010). «Обнаружили ли мы доказательства существования жизни на Титане» . Университет штата Нью-Мексико . Архивировано из оригинала 9 марта 2016 г. Проверено 15 мая 2014 г.
  64. ^ Стивенсон, Джеймс; Лунин, Джонатан; Клэнси, Полетт (27 февраля 2015 г.). «Мембранные альтернативы в мирах без кислорода: создание азотосомы» . Достижения науки . 1 (1): e1400067. Бибкод : 2015SciA....1E0067S . дои : 10.1126/sciadv.1400067 . ПМК   4644080 . ПМИД   26601130 .
  65. ^ Жизнь «не такая, какой мы ее знаем» возможна на спутнике Сатурна Титане .
  66. ^ Уолл, Майк (28 июля 2017 г.). «Титан, спутник Сатурна, имеет молекулы, которые могут помочь в создании клеточных мембран» . Space.com . Проверено 29 июля 2017 г.
  67. ^ Палмер, Морин Ю.; и др. (28 июля 2017 г.). «Обнаружение ALMA и астробиологический потенциал винилцианида на Титане» . Достижения науки . 3 (7): e1700022. Бибкод : 2017SciA....3E0022P . дои : 10.1126/sciadv.1700022 . ПМЦ   5533535 . ПМИД   28782019 .
  68. ^ Сандстрем, Х.; Рам, М. (январь 2020 г.). «Могут ли мембраны с инвертированной полярностью самособираться на Титане?» . Достижения науки . 6 (4): eaax0272. Бибкод : 2020SciA....6..272S . дои : 10.1126/sciadv.aax0272 . ПМК   6981084 . ПМИД   32042894 .
  69. ^ Перейти обратно: а б Снит, PHA (1970). Планеты и жизнь . Темза и Гудзон. цитируется в Бойс, Крис (1981). Внеземная встреча . Новая английская библиотека. стр. 125, 182.
  70. ^ Джандер, Герхарт; Шпандау, Ганс; Аддисон, CC (1971). Химия неводных ионизирующих растворителей: неорганическая химия жидкого цианида водорода и жидкого фторида водорода . Том. II. Нью-Йорк: Пергамон Пресс. цитируется в Фрейтас, Роберт А. (1979). «8.2.2» . Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, разума и цивилизации . Сакраменто, Калифорния: Научно-исследовательский институт ксенологии.
  71. ^ Фрейтас, Роберт А. (1979). «8.2.2» . Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, разума и цивилизации . Сакраменто, Калифорния: Научно-исследовательский институт ксенологии.
  72. ^ Дорогой, Дэвид. «растворитель» . Проверено 12 октября 2012 г.
  73. ^ Джандер, Дж.; Лафренц, К. (1970). Ионизирующие растворители . Том I. Вайнхайм/Бергстр.: John Wiley & Sons Ltd., Verlag Chemie. цитируется в Фрейтас, Роберт А. (1979). «8.2.2» . Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, разума и цивилизации . Сакраменто, Калифорния: Научно-исследовательский институт ксенологии.
  74. ^ Чой, Чарльз К. (10 июня 2010 г.). «Шанс на жизнь на Ио» . Архивировано из оригинала 27 октября 2012 г. Проверено 25 мая 2013 г. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  75. ^ Дэвид В. Кернер; Саймон ЛеВэй (2000). Здесь обитают драконы: научные поиски внеземной жизни . Оксфордский университет, с. 202. ИСБН  978-0-19-803337-0 .
  76. ^ Перейти обратно: а б Будиса, Недилько; Шульце-Макух, Дирк (8 августа 2014 г.). «Сверхкритический диоксид углерода и его потенциал в качестве растворителя, поддерживающего жизнь в планетарной среде» . Жизнь . 4 (3): 331–340. Бибкод : 2014Life....4..331B . дои : 10.3390/life4030331 . ПМК   4206850 . ПМИД   25370376 .
  77. ^ Перейти обратно: а б Уорд, Питер Д.; Беннер, Стивен А. (2007). «Инопланетная биохимия». В Салливане, Вудрафф Т.; Баросс, Джон А. (ред.). Планеты и жизнь . Кембридж: Кембридж. п. 540. ИСБН  978-0-521-53102-3 .
  78. ^ Зона обитания метана .
  79. ^ Хауткупер, Йоп М.; Дирк Шульце-Макух (22 мая 2007 г.). «Возможное биогенное происхождение перекиси водорода на Марсе». Международный журнал астробиологии . 6 (2): 147. arXiv : физика/0610093 . Бибкод : 2007IJAsB...6..147H . дои : 10.1017/S1473550407003746 . S2CID   8091895 .
  80. ^ Хауткупер, Йоп М.; Дирк Шульце-Макух (2007). «Гипотеза H 2 O 2 –H 2 O: экстремофилы, адаптированные к условиям Марса?» (PDF) . Рефераты EPSC . 2 : 558. Бибкод : 2007epsc.conf..558H . EPSC2007-A-00439. Архивировано (PDF) из оригинала 26 сентября 2007 г.
  81. ^ Эллисон, Дуг (24 августа 2007 г.). «Европланета: Жизнь — отбеливатель» . Планетарный.орг. Архивировано из оригинала 25 сентября 2010 г. Проверено 25 августа 2007 г.
  82. ^ «НАСА - НАСА предсказывает незеленые растения на других планетах» . НАСА.gov. 23 февраля 2008 г. Проверено 29 мая 2010 г.
  83. ^ Перейти обратно: а б Кианг, Нэнси Ю.; Сегура, Антигона ; Тинетти, Джованна; Джи, Говинд; Бланкеншип, Роберт Э .; Коэн, Мартин; Зиферт, Джанет; Крисп, Дэвид; Медоуз, Виктория С. (3 апреля 2007 г.). «Спектральные признаки фотосинтеза. II. Коэволюция с другими звездами и атмосферой внесолнечных миров». Астробиология . 7 (1): 252–274. arXiv : astro-ph/0701391 . Бибкод : 2007AsBio...7..252K . дои : 10.1089/ast.2006.0108 . ПМИД   17407410 . S2CID   9172251 .
  84. ^ Перейти обратно: а б «Рождество в Йеллоустоне» . Pbs.org . Проверено 29 мая 2010 г.
  85. ^ Главный, АР; Бентли, Пи Джей (1964). «Мэйн и Бентли, Экология, «Водные отношения австралийских роющих лягушек и древесных лягушек» (1964)». Экология . 45 (2): 379–382. дои : 10.2307/1933854 . JSTOR   1933854 .
  86. ^ Дойг, Абдрю Дж. (7 декабря 2016 г.). «Заморожено, но не случайно – почему были выбраны 20 стандартных аминокислот» . ФЕБС Дж . 284 (9): 1296–1305. дои : 10.1111/февраль 13982 . ПМИД   27926995 .
  87. ^ Хартман, Хайман; Смит, Темпл Ф. (20 мая 2014 г.). «Эволюция рибосомы и генетического кода» . Жизнь . 4 (2): 227–249. Бибкод : 2014Life....4..227H . дои : 10.3390/life4020227 . ПМК   4187167 . ПМИД   25370196 .
  88. ^ Кубышкин Владимир; Будиса, Недилько (24 сентября 2019 г.). «Мировая модель аланина для развития репертуара аминокислот в биосинтезе белка» . Межд. Дж. Мол. Наука . 20 (21): 5507. doi : 10.3390/ijms20215507 . ПМК   6862034 . ПМИД   31694194 .
  89. ^ Кубышкин Владимир; Будиса, Недилько (3 июля 2019 г.). «Ожидание инопланетных клеток с альтернативными генетическими кодами: прочь от мира аланина!» . Курс. Мнение. Биотехнология . 60 : 242–249. дои : 10.1016/j.copbio.2019.05.006 . ПМИД   31279217 .
  90. ^ Будиса, Недилько; Кубышкин Владимир; Шмидт, Маркус (22 апреля 2020 г.). «Ксенобиология: Путешествие к параллельным формам жизни» . ХимБиоХим . 21 (16): 2228–2231. дои : 10.1002/cbic.202000141 . ПМИД   32323410 .
  91. ^ «Физики обнаружили неорганическую пыль, обладающую свойствами, похожими на живую» . ScienceDaily (пресс-релиз). Институт физики. 15 августа 2007 г.
  92. ^ Цитович В.Н.; Г.Е. Морфилл, В.Е. Фортов, Н.Г. Гусейн-Заде, Б.А. Клумов и С.В. Владимиров; Фортов В.Е.; Гусейн-Заде, Н.Г.; Клумов, Б.А.; Владимиров С.В. (14 августа 2007 г.). «От плазменных кристаллов и спиральных структур к неорганической живой материи» . Нью Дж. Физ . 9 (263): 263. Бибкод : 2007NJPh....9..263T . дои : 10.1088/1367-2630/9/8/263 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  93. ^ Дрейк, Федеральный округ (декабрь 1973 г.). «Жизнь на нейтронной звезде: интервью с Фрэнком Дрейком» (PDF) . Астрономия : 5–8. Архивировано (PDF) из оригинала 15 марта 2021 г.
  94. ^ В. Аксель Фирсофф (январь 1962 г.). «Жизнь, основанная на аммиаке». Открытие . 23 : 36–42. цитируется в Дорогой, Дэвид. «жизнь, основанная на аммиаке» . Архивировано из оригинала 18 октября 2012 г. Проверено 1 октября 2012 г.
  95. ^ Перейти обратно: а б Шкловский И.С.; Карл Саган (1977). Разумная жизнь во Вселенной . Пикадор. п. 229.
  96. ^ Файнберг, Джеральд; Роберт Шапиро (1980). Жизнь за пределами Земли . Завтра. ISBN  978-0-688-03642-3 . [ нужна страница ]
  97. ^ Подробный обзор этой книги: Джон Гриббин (2 октября 1980 г.). «Жизнь за пределами Земли». Новый учёный : xvii.
  98. ^ Фрейтас, Роберт А. (1979). Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, разума и цивилизации . Сакраменто, Калифорния: Научно-исследовательский институт ксенологии.
  99. ^ Эта работа признана частичной основой статьи. Дорогой, Дэвид. «жизнь, основанная на аммиаке» . Архивировано из оригинала 18 октября 2012 г. Проверено 1 октября 2012 г.
  100. ^ Комитет по пределам органической жизни в планетарных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007.
  101. ^ Комитет по пределам органической жизни в планетарных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах ; Пресса национальных академий, 2007; страница 5

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hypothetical_types_of_biochemistry&oldid=1231097053"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: eebf63b305def099bb4096b1414f35c4__1719395580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ee/c4/eebf63b305def099bb4096b1414f35c4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hypothetical types of biochemistry - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)