Какие существуют формы жизни на Земле. Другие биохимические варианты

Какие существуют формы жизни на Земле. Другие биохимические варианты

В принципе, было довольно много предложений касательно жизненных систем, основанных на чем-то другом, помимо углерода. Подобно углероду и кремнию, бор тоже имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя разные структурные варианты гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Как и углерод, бор может связываться с азотом, образуя соединения, по химическим и физическим свойства подобным алканам, простейшим органическим соединения. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет наиболее целесообразна в среде, температура которой достаточно низка для жидкого аммиака, тогда химические реакции будут протекать более контролируемо.

Другая возможная форма жизни, которая привлекла определенное внимание, это жизнь на основе мышьяка. Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая могла включать мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяков водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Независимые эксперты немного разбавили это заявление, когда не нашли никаких свидетельств включения мышьяка в ДНК или хотя бы каких-нибудь арсенатов. Тем не менее разгорелся интерес к возможной биохимии на основе мышьяка.

В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Ученые предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя; он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Твердый аммиак плотнее жидкого аммиака, поэтому нет никакого способа остановить его замерзание при похолодании. Для одноклеточных организмов это не составило бы проблемы, но вызвало бы хаос для многоклеточных. Тем не менее существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах Солнечной системы, а также на газовых гигантах вроде Юпитера.

Сера, как полагают, послужила основой для начала метаболизма на Земле, и известные организмы, в метаболизм которых включена сера вместо кислорода, существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Некоторые считают, что азот и фосфор могли бы также занять место углерода при довольно специфических условиях.

Самая маленькая форма жизни. Самая маленькая из известных науке форма жизни на Земле

Перед вами первое детальное изображение бактерии, которая, как считается, «имеет настолько малый размер, насколько это позволяет сама жизнь». Фотография самой маленькой формы жизни была сделана учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, принадлежащей Министерству энергетики США, а также специалистами из Калифорнийского университета Беркли.

Как сообщают ученые, самая маленькая в мире бактерия на самом деле встречается очень часто, но ее трудно запечатлеть по факту. Сделать это сложно не просто потому, что она очень маленькая, а скорее потому, что она очень и очень хрупкая и быстро погибает. Полученное фото бактерии сверху было снято лишь благодаря тому, что организм при транспортировке в лабораторию содержался при температуре -272 градуса Цельсия.

И хотя бактерия встречается не так редко, ее роль в этом мире, по признанию ученых, известна весьма плохо.

«Эти бактерии являются загадкой для нас. Они встречаются в самых разных средах и, возможно, даже играют важную роль в микробной жизни и экосистеме. Однако мы до конца не понимаем, чем на самом деле занимаются эти микроорганизмы», — рассказывает Джилл Бэнфилд, одна из ученых, принимавшая участие в проекте по созданию фотографии самой маленькой из известных бактерий с использованием метода криогенной электронной микроскопии.

Тем не менее ученые считают, что эта бактерия представляет собой предел размера и содержащегося материла для поддержания жизни. Размером всего 0,009 кубических микрон (1 микрон = 1/1000000 метра) эти бактерии являются самыми маленькими живыми существами, известными науке. Для сравнения: более 150 таких бактерий смогли бы уместиться на площади, которую занимает всего одна клетка кишечной палочки, и более 150 000 таких бактерий смогли бы уместиться лишь на одном кончике человеческого волоса.

Кремний основа жизни. Жизнь на основе кремния

Описание кремниевой жизни часто встречаются в научной фантастике. Кремний, в отличие от бора, чрезвычайно распространен в природе. Но, как и в случае с последним, диоксид кремния - это тоже твердое вещество. И это вещество не растворимо в воде. И, к тому же, для разрыва связи кремний-кислород нужно потратить достаточно много энергии. Кремниевая жизнь должна будет есть камни. А продуктом еще жизнедеятельности будут кирпичи. Сложные молекулы кремния, содержащие водород, менее стабильны, чем соответствующие углеродные соединения. И, как правило, разрушаются при воздействии воды или кислорода. В общем совершенно очевидно, что силикаты и кварц слишком стабильны и инертны, чтобы их могла использовать биохимия.

На Земле практически все организмы дышат кислородом. Но науке известно, что сначала земная жизнь была анаэробной. Однако подобный метаболизм, вероятно, не может обеспечить достаточное количество энергии для крупных активных животных. И все же. Есть ли у животных альтернатива кислородному дыханию?

Может ли атмосфера поставлять топливо или «пищу» для животных вместо окислителя? Водородные или дышащие метаном животные также рассматривались в научно-фантастических рассказах. Проблема в том, что атмосфера не может содержать одновременно и окислитель, и пищу. Потому что в этом случае она будет взрывоопасна. Таким образом, проблема использования восстановительной атмосферы в качестве пищи заключается в том, что необходимо принимать внутрь какой-то источник стабильного твердого окислителя. Но на самом деле таких веществ в природе не так уж и много. А вот почти все интересные и полезные соединения углерода умеют восстанавливаться. Например, белок и целлюлоза. Таким образом, сами организмы не могут быть источником пищевого кислорода, если они не содержат резервуар нитратов или пероксидов. Можно придумать самые сложные сценарии. Но природа, похоже, отказывается от таких замыслов. Ведь есть более простые и эффективные альтернативы.