Человеческое тело это, без сомнения, чудо. Это машина, действующая на основе команд, которые мы ей даем, а также может действовать самостоятельно. Человеческое тело всегда вызывало множество вопросов, на которые мы до сих пор не знаем ответов. И даже сегодня мы узнаем много нового о себе.
Великолепие его создания заставляет задуматься о том, с чего все началось? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно заглянуть в себя и в органическую жизнь вокруг нас.
Первое осознание нашего происхождения произошло, когда ученые приступили к тестированию множества форм жизни на Земле и обнаружили, что каждое живое существо имеет один общий элемент – углерод.
Углерод – строительный блок жизни
Когда мы изучаем жизнь, то мы замечаем, что каждый атом углерода способен одновременно образовывать четыре ковалентные связи.
Земля заполнена формами жизни, основанными на углероде. Уникальная связывающая способность углерода позволяет ему образовывать множество различных форм, таких как уголь, графен и алмаз.
Взаимодействуя с другими элементами, углерод может создавать различные категории органических соединений.
Большинство форм жизни не используют все элементы периодической таблицы элементов. Фактически, организм может включать в себя лишь небольшую часть элементов в больших количествах. В природе преобладающие химические элементы углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера известны как CHNOPS. Это наиболее распространенные элементы, содержащиеся во всех органических молекулах на Земле. Их часто называют ингредиентами жизни, поскольку они присутствуют как в самых крупных млекопитающих, так и в мельчайших парамециях.
Итак, почему эти элементы так заметны, а другие нет? Ученые считают, что это из-за их изобилия и способности создавать связи.
Состав человеческого тела
Во многих органических формах жизни сера заменена кальцием как одним из самых многочисленных элементов. Подсчитано, что из этих 6 элементов состоит 99% человеческого тела. Среди них наиболее многочисленны углерод, кислород и водород.
Кислород составляет около 65% от общей массы человека. Вторыми по распространенности элементами являются углерод и водород, составляющие около 18% и 10% массы тела человека соответственно.
Поскольку наши тела на 60% состоят из воды, легко понять, почему так много кислорода и водорода. Углерод содержится в органических соединениях организма, таких как углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и белки.
Водород содержится в воде и во многих органических соединениях. Точно так же азот содержится в нуклеиновых кислотах и белках.
В ДНК человека ключевым компонентом генетического кода является азот. Фосфор содержится в молекуле АТФ, которая является основным энергоносителем организма. Он также содержится в костях человека.
Кальций составляет около 1,5% человеческого тела по массе и содержится в человеческих костях, белках и мышцах.
Могут ли формы жизни быть основаны на чем-то еще, кроме углерода?
Мы много обсуждали углерод и то, как его присутствие в органических соединениях привело к появлению термина «жизнь на основе углерода».
Углерод считается строительным блоком жизни, но это понятие ведет к так называемому углеродному шовинизму.
Это убеждение, что жизнь, основанная на углероде, применима ко всей Вселенной. Другими словами, если инопланетяне существуют, то они также будут основаны на углероде.
Однако есть элемент, отличный от углерода, который может поддерживать связи аналогичного типа. Он расположен прямо под углеродом в периодической таблице элементов – это кремний.
Кремний также способен образовывать четыре ковалентные связи, как и углерод, и этот элемент использовался в качестве строительного блока внеземной жизни во многих произведениях научной фантастики.
Подобно углероду и кислороду, на Земле в изобилии присутствует кремний. Большинство из нас в какой-то момент своей жизни взаимодействовало с окисленной формой кремния, называемой диоксидом кремния, в виде песка.
Когда углерод окисляется, он превращается в углекислый газ. Наше тело окисляет углерод для производства энергии, выделяя углекислый газ в качестве побочного продукта. Однако при окислении кремнезема происходит превращение его в твердое вещество – песок. Кремниевые связи также более нестабильны, чем углеродные связи. Другая причина, по которой не существует организмов на основе кремния, заключается в том, что кремний не может использовать воду в качестве растворителя так, как углерод. Для этого потребуется совершенно другой растворитель, например, метан, который в обычных условиях нестабилен.
Земная жизнь способна химически манипулировать кремнием. К примеру, микроскопические частицы диоксида кремния, называемые фитолитами, обнаруживаются в некоторых растениях, а тип фотосинтезирующих водорослей, называемых диатомовыми водорослями, включает диоксид кремния в свои скелеты. Однако не существует известных естественных примеров того, как жизнь на Земле объединяла бы кремний и углерод в молекулы.
Исследователям удалось создать синтезированные молекулы, состоящие как из кремния, так и из углерода. Эти соединения используются в таких продуктах, как фармацевтические препараты, клеи, краски и фунгициды. Ученые также недавно нашли способ использовать микробов для химической связи углерода и кремния.
На Земле жизнь на основе кремния маловероятна, но мы не можем исключить того, что на других планетах, имеющих другие атмосферные условия, это может быть не так.
Заключение
С нашей ограниченной информацией о дальних уголках космоса было бы слишком наивно утверждать, что другие формы жизни обязательно должны быть сформированы из углерода. Как показали исследования, жизнь может использовать для развития другие элементы.
Подписывайтесь на канал Глубины космоса, будет много интересного!
Читайте также:
10 самых необычных космических открытий 2020 года
Открытие древних экзопланет значительно увеличивает шансы найти внеземную жизнь
Микробы в грунтовых водах Антарктиды задают направление для поиска жизни в космосе