Привет, друзья! Как всем вам известно, наша жизнь является углеродной. Углеродная она не потому что в молекулах нашего тела есть углерод, а потому что наши молекулы просто не могут существовать без этого самого углерода. Углерод образует скелет всей жизни. Все сахара, аминокислоты, белки, жиры и так далее, существуют лишь потому, что такой простой на первый взгляд элемент как углерод, может создавать сложные цепочки молекул.
Отсюда и вытекает так называемая, ироничная на первый взгляд, "концепция углеродного шовинизма". Эта концепция изначально была высказана Карлом Саганом - известным популяризатором науки. Она была высказана как насмешка над учеными, которые не хотят посмотреть на концепцию инопланетной жизни немного иначе - с другим набором первоначальных условий или другим составом химических элементов. Другими словами они якобы не хотели рассматривать альтернативную биохимию.
Но "углеродный шовинизм" появился не на ровном месте. Как уже было сказано выше, жизнь на нашей планете в прямом смысле основана на углероде, и элементах которые находятся в таблице Менделеева рядом с ним. При этом эти элементы небольшие по размеру, и способны создавать с углеродом достаточно крепкие связи. Все эти элементы вам известны. Это: углерод, водород, азот, кислород, фосфор, фтор и сера.
Скелет всех органических веществ и биополимеров - это углерод. Это вещество со стабильным атомом которое может образовывать по 4 ковалентных связей с другими элементами, при этом эти связи довольно крепкие, что зачастую и лежит в основе создания биополимеров. Любой биополимер всегда можно разобрать на отдельные кусочки. Так например любая аминокислота, благодаря связям между атомами, является устойчивым мономером с двух концов которого есть отдельные группы атомов для химических взаимодействий. Эти самые группы формируют так называемые пептидные связи, при этом энергия этих связей относительно невысока, что позволяет с относительно небольшой затратой энергии из отдельных аминокислот постоянно собирать и разбирать новые белки. То есть каждый раз синтезировать аминокислоты с нуля зачастую не требуются, также как и разбирать полученные в процессе питания белки по атомам тоже не нужно. И это очень удобно, и экономит энергию. Углерод может создавать еще и двойные связи, что позволяет придавать полученной молекуле дополнительные свойства.
Но имеется ли альтернатива углероду? К примеру кремний? В таблице Менделеева кремний находится под углеродом, а его свойства очень похожи на свойства углерода. Но у кремния есть одна проблема. Связи которые он образует слабее чем у углерода, ведь его атом больше, да и полученные из кремния вещества зачастую требуют либо очень низких температур, либо высоких давлений.
Ну а некоторые кремнийсодержащие вещества, например силаны - аналоги углеводородов, при контакте с кислородом самовоспламеняются, то есть температурный диапазон реакций у кремниевой жизни крайне мал, а встреча с кислородом будет для таких организмов просто смертельной.
Но кислород один из самых распространенных элементов во всей Вселенной, и особенно на планетах земного типа. С кислородом связана еще одна проблема. Если углерод сгорит в кислороде то получится углекислый газ - газообразное вещество ограничено растворимое в воде, и при этом довольно легко разрушимое. Углерод из этого газа довольно легко вернуть обратно в химические реакции. А вот при окислении кремния образуется кварц или попросту песок, так что кремниевая жизнь должна будет выделять песок, причем в неимоверных количествах. Например при дыхании.
Оксид кремния - химически устойчивое вещество, причем очень тугоплавкое. Поэтому кремний в любом месте во Вселенной очень быстро окислится и уйдет в химически инертный осадок, на этом и закончатся все попытки эволюции кремниевой жизни.
Так неужели у кремниевой жизни нет хоть малейшего шанса? Сложные соединения кремния требуют особых условий - обычно это стабильно низкие температуры. Да и в воде они существовать не могут, во-первых потому что будет мощный взрыв, а во-вторых там где температура для них будет стабильной, вода уже давно превратиться в камень, а значит нужен будет какой-то другой растворитель. Им может быть либо жидкий аммиак, либо жидкий углекислый газ. Правда с наличием жидкого аммиака наблюдается серьезная проблема, а вот жидкий углекислый газ возможен только при очень и очень сильном давлении. И хотя принципиальная возможность существования кремниевой жизни вроде как проглядывается; есть и еще одна проблема.
Различных форм неорганических молекул на основе углерода описано около ста тысяч, в то же самое время органических молекул известно около 10 миллионов. Если мы посмотрим в космос то увидим целые облака из различных простых органических соединений. Это и туманности из нескольких видов спиртов, и множество простых углеводородов которые были обнаружены в метеоритах. Многие же метеориты прилетают к нам с целым набором из органических соединений, среди которых есть сахара, аминокислоты, и даже нуклеотиды в виде отдельных цепочек.
А вот набор веществ на основе кремния в лучшем случае не более десятка, причем они очень просты по структуре - в три или четыре атома. Всё это явно намекает нам на то, что кремниевые соединения не очень-то стабильны, и в отличие от углерода самостоятельно собраться во что-то более менее сложное не способны.
Так что же, получается что углеродные шовинисты правы? Получается что так. Ведь даже на Земле, которая имеет в своем составе около 30% кремния, жизнь образовалась на основе углерода. И не смотря на уверения разного-рода альтернативщиков, которые видят наличие кремневой жизни на Земле, рассказывая басни о том, что столовые горы и столбчатая отдельность - это стволы древних кремневых деревьев - это невозможно в принципе по вышеназванным причинам.
Но все же не кремнием единым. По крайней мере чисто гипотетически, существует другой вариант альтернативной биохимии на основе других элементов. Но об этом мы с вами поговорим как-нибудь в другой раз.
Всего вам самого наилучшего.