INFINITY (Вселенная Космос Земля)

4 ноя 2023

ВОПРОС: Почему основа жизни — углерод?

ОТВЕТ 1: 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.
ВОПРОС: Почему основа жизни — углерод? - 958484939595
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).
ВОПРОС: Почему основа жизни — углерод? - 958485113675
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 мало или вовсе нет 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.

Именно 4-х валентный углерод является связующим звеном в кислородно-водородных соединениях.Эти связи и есть первичные цепочки ДНК и РНК

ОТВЕТ 2: 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.
ВОПРОС: Почему основа жизни — углерод? - 958485402699
Но 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.

ОТВЕТ 3: Углерод очень хорошо складывается в соединения, особенно в полимерные цепочки, которые достаточно стабильны. Про кремний вы совершенно правы: он хотя и 4-х 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.
ВОПРОС: Почему основа жизни — углерод? - 958485540171
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.

Источник: question....
#вопрос-ответ
•

Комментарии

  • 4 ноя 2023 13:12
    Не думаю, что технологическое развитие является вершиной эволюции. Скорее это переходный этап.
  • 4 ноя 2023 15:05
    Читала, что на Земле начиналась кремниевая жизнь, впоследствии она замерла.
  • 4 ноя 2023 18:42
    жизнь- понятие чуть шире ,