Гипотетические типы биохимии - Hypothetical types of biochemistry

Ложный цвет Кассини радиолокационная мозаика северной полярной области Титана; синие области - 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 которые могут поддерживать новые формы жизни, в целом отличные от земных» - Дорожная карта астробиологии НАСА, 2008 г.[1]

Гипотетические типы биохимии формы биохимия предположили, что они являются научно жизнеспособными, но в настоящее время не доказано, что их существование.[2] Виды живые организмы, известные в настоящее время на Земле все используют углерод составы для основных конструкционных и метаболический функции, воды как растворитель, и ДНК или же РНК определять и контролировать их форму. Если жизнь существует на других планеты или же луны он может быть химически похожим, хотя также возможно, что существуют организмы с совершенно другим химическим составом[3]- например, с участием других классов соединений углерода, соединений другого элемента или другого растворителя вместо воды.

Возможность существования форм жизни на основе «альтернативной» биохимии является темой продолжающейся научной дискуссии, основанной на том, что известно о внеземной окружающей среде и о химическом поведении различных элементов и соединений. Это интересно в синтетическая биология а также общий предмет в научной фантастике.

Элемент кремний много обсуждается как гипотетическая альтернатива углероду. Кремний находится в той же группе, что и углерод на периодическая таблица и, как углерод, это четырехвалентный. Гипотетические альтернативы воде включают: аммиак, которая, как и вода, является полярный молекула и космически многочисленна; и неполярный углеводород растворители, такие как метан и этан, которые, как известно, существуют в жидкой форме на поверхности Титан.

Обзор

Обзор гипотетических типов биохимии
ТипОсноваСинопсисЗамечания
Альтернатива-хиральность биомолекулыАльтернативная биохимияРазличные основы биофункцииВозможно, наименее необычной альтернативной биохимией будет биохимия с другим хиральность его биомолекул. В известной земной жизни аминокислоты почти повсеместно относятся к L форма и сахара относятся к D форма. Молекулы, использующие D аминокислоты или L возможно использование сахара; молекулы такой хиральности, однако, были бы несовместимы с организмами, использующими молекулы противоположной хиральности.
Биохимия аммиакаБезводные растворителиАммиачная жизньВозможная роль жидкий аммиак в качестве альтернативного растворителя жизни - идея, восходящая по крайней мере к 1954 году, когда Дж. Б. С. Холдейн поднял тему на симпозиуме о происхождении жизни.
Биохимия мышьякаАльтернативная биохимияМышьяк -основная жизньМышьяк, который химически похож на фосфор, в то время как ядовитый для большинства формы жизни на Земле, включен в биохимию некоторых организмов.
Биохимия борана (Борорганическая химия )Альтернативная биохимияЖизнь на основе боранаБоран опасно взрывоопасны в атмосфере Земли, но были бы более стабильными в восстановительной среде. Однако распространенность бора во Вселенной чрезвычайно редка по сравнению с его соседями - углеродом, азотом и кислородом.
Биохимия на основе пыли и плазмыВнепланетная жизньЭкзотическая матричная жизньВ 2007, Вадим Николаевич Цытович и его коллеги предположили, что реалистичное поведение может проявляться в частицах пыли, взвешенных в плазма в условиях, которые могут существовать в космосе.
ЭкстремофиловАльтернативная средаЖизнь в изменчивой средеБыло бы биохимически возможно поддерживать жизнь в окружающей среде, которая лишь периодически согласуется с жизнью, какой мы ее знаем.
Биохимия гетерополикислотАльтернативная биохимияЖизнь на основе гетерополикислотРазличные металлы вместе с кислородом могут образовывать очень сложные и термически стабильные структуры, не уступающие органическим соединениям;[нужна цитата ] то гетерополикислоты одна такая семья.
Фтористый водород биохимияБезводные растворителиФтористый водород -основная жизньТакие ученые, как Питер Снит, рассматривали его как возможный растворитель для жизни.
Сероводород биохимияБезводные растворителиСероводород -основная жизньСероводород ближайший химический аналог воды, но является менее полярным и более слабым неорганическим растворителем.
Биохимия метана (Азотосома )Безводные растворителиЖизнь на основе метанаМетан (CH4) представляет собой простой углеводород: то есть соединение двух самых распространенных элементов в космосе: водорода и углерода. Гипотетически возможна метановая жизнь.
Незеленые фотосинтезаторыДругие предположенияАльтернативная жизнь растенийФизики отметили, что, хотя фотосинтез на Земле обычно включает в себя зеленые растения, множество других окрашенных растений также могут поддерживать фотосинтез, необходимый для большинства форм жизни на Земле, и что другие цвета могут быть предпочтительнее в местах, которые получают другое сочетание звездного излучения. чем Земля.
Теневая биосфераАльтернативная средаСкрытая биосфера жизни на земной шарТеневая биосфера - это гипотетический микробный биосфера Земли, которая использует совершенно разные биохимический и молекулярный процессы, чем в настоящее время известная жизнь.
Биохимия кремния (Кремнийорганический )Альтернативная биохимияЖизнь на основе кремнияКак и углерод, кремний может создавать достаточно большие молекулы, чтобы нести биологическую информацию; однако объем возможного химического состава кремния намного более ограничен, чем объем углерода.
Диоксид кремния биохимияБезводные растворителиДиоксид кремния -основная жизньДжеральд Фейнберг 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 серыАльтернативная биохимияЖизнь на основе серыБиологическое использование серы в качестве альтернативы углероду является чисто гипотетическим, особенно потому, что сера обычно образует только линейные цепи, а не разветвленные.

Теневая биосфера

Основная статья: Теневая биосфера
В Сообщение Аресибо (1974) отправил в космос информацию об основах химии земной жизни.

Теневая биосфера - это гипотетический микробный биосфера Земли, которая использует совершенно разные биохимический и молекулярный процессы, чем в настоящее время известная жизнь.[4][5] Хотя жизнь на Земле относительно хорошо изучена, теневая биосфера может все еще оставаться незамеченной, потому что исследование микробного мира нацелено в первую очередь на биохимию макроорганизмов.

Биомолекулы с альтернативной хиральностью

Возможно, наименее необычной альтернативной биохимией будет биохимия с другим хиральность его биомолекул. В известной земной жизни аминокислоты почти повсеместно относятся к L форма и сахара относятся к D форма. Молекулы, использующие D аминокислоты или L возможно использование сахара; молекулы такой хиральности, однако, были бы несовместимы с организмами, использующими молекулы противоположной хиральности. Аминокислоты, хиральность которых противоположна норме, встречаются на Земле, и обычно считается, что эти вещества являются результатом распада организмов с нормальной хиральностью. Однако физик Пол Дэвис предполагает, что некоторые из них могут быть продуктами «антихиральной» жизни.[6]

Однако сомнительно, будет ли такая биохимия действительно чуждой. Хотя это наверняка была бы альтернатива стереохимия, молекулы, которые в подавляющем большинстве находятся в одном энантиомер у подавляющего большинства организмов, тем не менее, часто можно найти в другом энантиомере в другом (часто базальный ) организмов, например, при сравнении между членами Археи и другие домены,[нужна цитата ] сделать это открытой темой, действительно ли альтернативная стереохимия нова.

Биохимия, не основанная на углероде

На Земле все известные живые существа имеют структуру и систему на основе углерода. Ученые размышляли о плюсах и минусах использования атомы кроме углерода для образования молекулярных структур, необходимых для жизни, но никто не предложил теории, использующей такие атомы для образования всех необходимых структур. Однако, как Карл Саган По мнению авторов, очень трудно быть уверенным, что утверждение, применимое ко всей жизни на Земле, применимо ко всей жизни во Вселенной.[7] Саган использовал термин "угольный шовинизм "за такое предположение.[8] Он считал кремний и германий как возможные альтернативы углю;[8] (другие вероятные элементы включают, но не ограничиваются ими палладий и титан ), но, с другой стороны, он заметил, что углерод действительно кажется более универсальным в химическом отношении и его больше в космосе.[9]

Биохимия кремния

Смотрите также: Кремнийорганический
Структура силан, аналог метан
Структура силикона полидиметилсилоксан (PDMS)
морской диатомеи - организмы на основе углерода, которые извлекают кремний из морской воды в форме его оксида (кремнезема) и встраивают его в свои клеточные стенки.

Атом кремния много обсуждался как основа альтернативной биохимической системы, потому что кремний имеет много химические свойства похож на углерод и находится в том же группа периодической таблицы, то группа углерода. Как и углерод, кремний может создавать достаточно большие молекулы, чтобы нести биологическую информацию.[10]

Однако кремний как альтернатива углю имеет ряд недостатков. Кремнию, в отличие от углерода, не хватает способности образовывать химические связи с различными типами атомов, что необходимо для химической универсальности, необходимой для метаболизма, но именно эта неспособность делает кремний менее восприимчивым к связыванию со всеми видами примесей, из которых углерод, для сравнения, не экранирован. Элементы, создающие органические функциональные группы с углеродом, включают водород, кислород, азот, фосфор, серу и металлы, такие как железо, магний и цинк. Кремний, с другой стороны, взаимодействует с очень немногими другими типами атомов.[10] Более того, там, где он взаимодействует с другими атомами, кремний создает молекулы, которые были описаны как «монотонные по сравнению с комбинаторной вселенной органических макромолекул».[10] Это потому, что атомы кремния намного больше, имеют большую масса и радиус атома, и поэтому испытывают трудности с образованием двойных связей (углерод с двойной связью является частью карбонил группа, фундаментальный мотив биоорганической химии на основе углерода).

Силаны, которые химические соединения из водород и кремний, аналогичный алкан углеводороды, очень реактивны с воды, а длинноцепочечные силаны спонтанно разлагаются. Молекулы, включающие полимеры чередующегося кремния и кислород атомы вместо прямых связей между кремнием, известные под общим названием силиконы, намного стабильнее. Было высказано предположение, что химические вещества на основе силикона будут более стабильными, чем эквивалентные углеводороды в среде, богатой серной кислотой, как это происходит в некоторых внеземных местах.[11]

Из разновидностей молекул, идентифицированных в межзвездная среда с 1998 г., 84 основаны на углероде, а всего 8 - на кремнии.[12] Более того, из этих 8 соединений 4 также включают в себя углерод. В космическое изобилие соотношение углерода к кремнию составляет примерно 10: 1. Это может указывать на большее разнообразие сложных углеродных соединений во всем космосе, обеспечивая меньшую основу для построения биологических систем на основе кремния, по крайней мере, в условиях, преобладающих на поверхности планет. Кроме того, хотя земной шар и другие планеты земной группы исключительно богаты кремнием и бедны углеродом (относительное содержание кремния и углерода в земной коре составляет примерно 925: 1), земная жизнь основана на углероде. Тот факт, что вместо кремния используется углерод, может свидетельствовать о том, что кремний плохо подходит для биохимии на планетах земного типа. Причины этого могут заключаться в том, что кремний менее универсален, чем углерод, в образовании соединений, что соединения, образованные кремнием, нестабильны и что он блокирует поток тепла.[13]

Несмотря на это, биогенный кремнезем используется некоторыми земными жизнями, такими как силикат скелетная структура диатомеи. Согласно глиняная гипотеза из А. Дж. Кэрнс-Смит, силикатные минералы в воде сыграли решающую роль в абиогенез: они копировали свои кристаллические структуры, взаимодействовали с углеродными соединениями и были предшественниками углеродной жизни.[14][15]

Связи углерод-кремний, хотя и не наблюдаемые в природе, были добавлены в биохимию с помощью направленной эволюции (искусственного отбора). Гем, содержащий цитохром c белок из Родотермус маринус был разработан с использованием направленной эволюции, чтобы катализировать образование новых углерод-кремниевых связей между гидросиланами и диазосоединениями.[16]

Соединения кремния могут быть биологически полезными при температурах или давлениях, отличных от поверхности планеты земного типа, либо в сочетании с углеродом, либо в роли, менее прямо аналогичной ему. Полисиланолы, соединения кремния, соответствующие сахара, растворимы в жидком азоте, что позволяет предположить, что они могут играть роль в биохимии при очень низких температурах.[17][18]

В кинематографической и литературной фантастике в момент, когда искусственные машины переходят из неживого в живое, часто утверждается, что[кем? ] эта новая форма станет первым примером жизни, не связанной с углеродом. С появлением микропроцессор в конце 1960-х годов эти машины часто относили к компьютеры (или с компьютерным управлением роботы ) и внесены в список «срок службы на основе кремния», даже несмотря на то, что матрица подложки из кремния этих процессоров не так важна для их работы, как углерод для «влажной жизни».

Биохимия на основе других экзотических элементов

Смотрите также: Борорганическая химия
  • Боран опасно взрывоопасны в атмосфере Земли, но были бы более стабильными в восстановительная атмосфера. Однако низкое космическое содержание бора делает его менее вероятным источником жизни, чем углерод.
  • Различные металлы вместе с кислородом могут образовывать очень сложные и термически стабильные структуры, не уступающие органическим соединениям;[нужна цитата ] то гетерополикислоты одна такая семья. Некоторые оксиды металлов также похожи на углерод по своей способности образовывать как структуры нанотрубок, так и алмазоподобные кристаллы (например, кубический цирконий ). Титана, алюминий, магний, и утюг в земной коре все больше, чем углерода. Следовательно, жизнь на основе оксидов металлов может быть возможной при определенных условиях, включая те (например, при высоких температурах), при которых жизнь на основе углерода маловероятна. Группа Cronin из Университета Глазго сообщила о самосборке вольфрама. полиоксометаллаты в клеточные сферы.[19] Изменяя содержание оксидов металлов, в сферах могут образовываться отверстия, которые действуют как пористая мембрана, выборочно позволяя химическим веществам входить и выходить из сферы в зависимости от размера.[19]
  • Сера также способен образовывать длинноцепочечные молекулы, но страдает теми же проблемами высокой реакционной способности, что и фосфор и силаны. Биологическое использование серы в качестве альтернативы углероду является чисто гипотетическим, особенно потому, что сера обычно образует только линейные цепи, а не разветвленные. (Биологическое использование серы в качестве акцептора электронов широко распространено и может быть прослежено на Земле 3,5 миллиарда лет назад, что предшествовало использованию молекулярного кислорода.[20] Сероредуцирующие бактерии может использовать элементарную серу вместо кислорода, восстанавливая серу до сероводород.)

Мышьяк как альтернатива фосфору

Смотрите также: GFAJ-1

Мышьяк, который химически похож на фосфор, в то время как ядовитый для большинства формы жизни на Земле, включен в биохимию некоторых организмов.[21] Немного морские водоросли включать мышьяк в сложные органические молекулы, такие как арсеносахара и арсенобетаины. Грибы и бактерии может производить летучие метилированные соединения мышьяка. Восстановление арсената и окисление арсенита наблюдались в микробы (Chrysiogenes arsenatis ).[22] Кроме того, некоторые прокариоты могут использовать арсенат в качестве концевого 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 могли использовать Биохимия мышьяка вместо фосфора в структуре их ДНК.[23] Распространенное возражение против этого сценария состоит в том, что сложные эфиры арсената гораздо менее устойчивы к гидролиз чем соответствующий фосфорные эфиры этот мышьяк плохо подходит для этой функции.[24]

Авторы 2010 геомикробиология исследования, частично поддержанные НАСА, постулировали, что бактерия, названная GFAJ-1, собранные в отложениях Mono Lake на востоке Калифорния, может использовать такую ​​«мышьяковую ДНК» при культивировании без фосфора.[25][26] Они предположили, что бактерия может использовать высокие уровни поли-β-гидроксибутират или другие средства для уменьшения эффективная концентрация воды и стабилизировать его сложные эфиры арсената.[26] Это заявление было подвергнуто резкой критике почти сразу после публикации за предполагаемое отсутствие надлежащего контроля.[27][28] Научный писатель Карл Циммер связался с несколькими учеными для оценки: «Я связался с дюжиной экспертов ... Они почти единодушно считают, что ученые НАСА не смогли обосновать свою точку зрения».[29]Другие авторы не смогли воспроизвести свои результаты и показали, что в исследовании были проблемы с загрязнением фосфатами, предполагая, что присутствующие небольшие количества могут поддерживать экстремофильные формы жизни.[30]В качестве альтернативы было высказано предположение, что клетки GFAJ-1 растут за счет рециркуляции фосфата из деградированных рибосом, а не за счет его замены арсенатом.[31]

Безводные растворители

Карл Саган предположили, что инопланетная жизнь может использовать аммиак, углеводороды или фтористый водород вместо воды.

В дополнение к углеродным соединениям вся известная в настоящее время земная жизнь также требует воды 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 принята в недавней научной литературе биохимиком. Стивен Беннер,[32] и астробиологической комиссией под председательством Джона А. Баросса.[33] Растворители, обсуждаемые комитетом Баросса, включают: аммиак,[34] серная кислота,[35] формамид,[36] углеводороды,[36] и (при температурах намного ниже земных) жидкая азот, или водород в виде сверхкритическая жидкость.[37]

Карл Саган однажды охарактеризовал себя как угольный шовинист и водный шовинист;[38] однако в другом случае он сказал, что он угольный шовинист, но «не такой уж водный шовинист».[39] Он размышлял об углеводородах,[39]:11 плавиковая кислота,[40] и аммиак[39][40] как возможные альтернативы воде.

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

  • Сложность, которая приводит к большому количеству перестановок возможных путей реакции, включая кислотно-щелочную химию, H+ катионы, OH− анионы, водородные связи, ван-дер-ваальсовы связи, диполь-дипольные и другие полярные взаимодействия, клетки в водных растворителях и гидролиз. Эта сложность предлагает большое количество путей эволюции для создания жизни, множество других растворителей.[который? ] имеют значительно меньше возможных реакций, что сильно ограничивает эволюцию.
  • Термодинамическая стабильность: свободная энергия образования жидкой воды достаточно мала (-237,24 кДж / моль), чтобы вода претерпевала мало реакций. Другие растворители обладают высокой реакционной способностью, особенно по отношению к кислороду.
  • Вода не сгорает в кислороде, потому что она уже является продуктом сгорания водорода с кислородом. Большинство альтернативных растворителей нестабильны в богатой кислородом атмосфере, поэтому маловероятно, что эти жидкости могут поддерживать аэробную жизнь.
  • Большой температурный диапазон, в котором жидкость.
  • Высокая растворимость кислорода и углекислого газа при комнатной температуре способствует развитию аэробных водных растений и животных.
  • Высота теплоемкость (что приводит к более высокой стабильности температуры окружающей среды).
  • Вода представляет собой жидкость при комнатной температуре, приводящую к образованию большого количества квантовых переходных состояний, необходимых для преодоления барьеров реакции. Криогенные жидкости (такие как жидкий метан) имеют экспоненциально более низкие популяции переходных состояний, которые необходимы для жизни на основе химических реакций. Это приводит к скорости химических реакций, которые могут быть настолько медленными, что препятствуют развитию любой жизни, основанной на химических реакциях.[нужна цитата ]
  • Спектроскопическая прозрачность, позволяющая солнечному излучению проникать на несколько метров в жидкость (или твердое тело), ​​что в значительной степени способствует развитию водных организмов.
  • Большой теплота испарения ведущие к стабильным озерам и океанам.
  • Способность растворять самые разные соединения.
  • Твердое тело (лед) имеет более низкую плотность, чем жидкость, поэтому лед плавает по жидкости. Поэтому водоемы замерзают, но не замерзают (снизу вверх). Если бы лед был плотнее жидкой воды (как это верно почти для всех других соединений), то большие тела жидкости медленно замерзали бы, что не способствовало бы образованию жизни.

Вода в виде соединения присутствует в большом количестве, хотя большая часть ее находится в форме пара или льда. Подземная жидкая вода считается вероятной или возможной на нескольких внешних лунах: Энцелад (где наблюдались гейзеры), Европа, Титан, и Ганимед. Земля и Титан - единственные известные в настоящее время миры, на поверхности которых есть устойчивые тела жидкости.

Однако не все свойства воды обязательно полезны для жизни.[41] Например, водяной лед имеет высокую альбедо,[41] Это означает, что он отражает значительное количество света и тепла от Солнца. В течение ледниковые периоды По мере того, как на поверхности воды накапливается отражающий лед, эффекты глобального похолодания усиливаются.[41]

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

Аммиак

Представление художника о том, как могла бы выглядеть планета с жизнью на основе аммиака

В аммиак молекула (NH3), как и молекула воды, широко распространена во Вселенной, представляя собой соединение водорода (простейшего и наиболее распространенного элемента) с другим очень распространенным элементом - азотом.[42] Идея о возможной роли жидкого аммиака как альтернативного растворителя для жизни возникла по крайней мере в 1954 году, когда Дж. Б. С. Холдейн поднял тему на симпозиуме о происхождении жизни.[43]

В растворе аммиака возможны многочисленные химические реакции, а жидкий аммиак имеет химическое сходство с водой.[42][44] Аммиак может растворять большинство органических молекул по крайней мере так же хорошо, как вода, и, кроме того, он способен растворять многие элементарные металлы. Холдейн указал на то, что различные распространенные органические соединения, связанные с водой, имеют аналоги, связанные с аммиаком; например, связанный с аммиаком амин группа (-NH2) аналогичен водному гидроксил группа (-ОН).[44]

Аммиак, как и вода, может принимать или отдавать H+ ион. Когда аммиак принимает H+, он формирует аммоний катион (NH4+), аналогично гидроксоний (ЧАС3О+). Когда он жертвует H+ ион, он образует амид анион (NH2−), аналогично гидроксид анион (OH−).[34] Однако по сравнению с водой аммиак более склонен принимать H+ ion, и менее склонен жертвовать один; это сильнее нуклеофил.[34] Аммиак, добавленный в воду, действует как База Аррениуса: увеличивает концентрацию гидроксида аниона. И наоборот, используя определение системы растворителей В зависимости от кислотности и основности вода, добавляемая к жидкому аммиаку, действует как кислота, поскольку она увеличивает концентрацию катиона аммония.[44] Карбонильная группа (C = O), которая широко используется в земной биохимии, не будет стабильной в растворе аммиака, но аналогичный я добываю вместо нее можно использовать группу (C = NH).[34]

Однако у аммиака есть проблемы как основа жизни. В водородные связи между молекулами аммиака слабее, чем в воде, что вызывает теплота испарения быть вдвое меньше воды, это поверхностное натяжение быть третьим, и уменьшая его способность концентрировать неполярные молекулы через гидрофобный эффект. Джеральд Файнберг и Роберт Шапиро задаются вопросом, может ли аммиак достаточно хорошо удерживать молекулы пребиотиков вместе, чтобы позволить возникновение самовоспроизводящейся системы.[45] Аммиак также легко воспламеняется в кислороде и не может устойчиво существовать в среде, подходящей для аэробный метаболизм.[46]

Предполагаемая внутренняя структура Титана, подводный океан показан синим цветом

А биосфера на основе аммиака, вероятно, будут существовать при температурах или давлении воздуха, которые чрезвычайно необычны для жизни на Земле. Жизнь на Земле обычно существует в пределах точки плавления и точка кипения воды в нормальное давление, от 0 ° C (273K ) и 100 ° С (373 К); при нормальном давлении точки плавления и кипения аммиака находятся в диапазоне от -78 ° C (195 K) до -33 ° C (240 K). Химические реакции обычно протекают медленнее при более низкой температуре. Следовательно, жизнь на основе аммиака, если она существует, могла бы метаболизироваться медленнее и развиваться медленнее, чем жизнь на Земле.[46] С другой стороны, более низкие температуры могут также позволить живым системам использовать химические вещества, которые были бы слишком нестабильны при температурах Земли, чтобы быть полезными.[42]

Аммиак мог быть жидкостью при земных температурах, но при гораздо более высоких давлениях; например, в 60банкомат аммиак плавится при −77 ° C (196 K) и кипит при 98 ° C (371 K).[34]

Аммиак и смеси аммиака с водой остаются жидкими при температурах намного ниже точки замерзания чистой воды, поэтому такая биохимия может хорошо подходить для планет и лун, вращающихся по орбите вне водной среды. зона обитаемости. Такие условия могут существовать, например, под поверхностью Сатурн самая большая луна Титан.[47]

Метан и другие углеводороды

Метан (CH4) представляет собой простой углеводород: то есть соединение двух самых распространенных элементов в космосе: водорода и углерода. Его космическое изобилие сопоставимо с аммиаком.[42] Углеводороды могут действовать как растворители в широком диапазоне температур, но им не хватает полярность. Айзек Азимов, биохимик писатель-фантаст, предположил в 1981 г., что поли-липиды может служить заменителем белков в неполярном растворителе, таком как метан.[42] Озера, состоящие из смеси углеводородов, включая метан и этан, были обнаружены на поверхности Титана Кассини космический корабль.

Ведутся споры об эффективности метана и других углеводородов в качестве растворителя для жизни по сравнению с водой или аммиаком.[48][49][50] Вода является более сильным растворителем, чем углеводороды, что облегчает перенос веществ в клетке.[51] Однако вода также более химически активна и может разрушать большие органические молекулы в результате гидролиза.[48] Форма жизни, растворителем которой был углеводород, не столкнется с угрозой разрушения ее биомолекул таким образом.[48] Кроме того, склонность молекулы воды к образованию прочных водородных связей может мешать внутренним водородным связям в сложных органических молекулах.[41] Жизнь с углеводородным растворителем могла бы больше использовать водородные связи в своих биомолекулах.[48] Более того, прочность водородных связей внутри биомолекул соответствовала бы низкотемпературной биохимии.[48]

Астробиолог Крис Маккей на термодинамических основаниях утверждал, что если на поверхности Титана действительно существует жизнь, использующая углеводороды в качестве растворителя, она, вероятно, также может использовать более сложные углеводороды в качестве источника энергии, реагируя с водородом, сокращение этан и ацетилен к метану.[52] Возможное свидетельство этой формы жизнь на Титане был идентифицирован в 2010 году Дарреллом Штробелем из Университет Джона Хопкинса; большее содержание молекулярного водорода в верхних слоях атмосферы Титана по сравнению с нижними слоями, что свидетельствует о нисходящей диффузии со скоростью примерно 1025 молекул в секунду и исчезновение водорода у поверхности Титана. Как заметил Штробель, его выводы совпадают с эффектами, предсказанными Крисом Маккеем, если метаногенный присутствовали формы жизни.[51][52][53] В том же году другое исследование показало низкие уровни ацетилена на поверхности Титана, которые были интерпретированы Крисом МакКеем как соответствующие гипотезе организмов, восстанавливающих ацетилен до метана.[51] Повторяя биологическую гипотезу, Маккей предупредил, что более вероятными следует считать другие объяснения открытий водорода и ацетилена: возможности еще не идентифицированных физических или химических процессов (например, неживой поверхности катализатор возможность реакции ацетилена с водородом) или недостатки существующих моделей движения материала.[54] Он отметил, что даже небиологический катализатор, эффективный при 95 К, сам по себе был бы потрясающим открытием.[54]

Азотосома

Гипотетический клеточная мембрана названный азотосома способен функционировать в жидкости метан в условиях Титана был смоделирован на компьютере в статье, опубликованной в феврале 2015 года. акрилонитрил, небольшая молекула, содержащая углерод, водород и азот, по прогнозам, она будет иметь стабильность и гибкость в жидком метане, сравнимую с таковой у метана. фосфолипидный бислой (тип клеточной мембраны, которой обладает все живое на Земле) в жидкой воде.[55][56] Анализ данных, полученных с помощью большой миллиметровой / субмиллиметровой матрицы Атакамы (ALMA), завершенный в 2017 году, подтвердил наличие значительного количества акрилонитрила в атмосфере Титана.[57][58]

Фтористый водород

Фтористый водород (HF), как и вода, является полярной молекулой и благодаря своей полярности может растворять многие ионные соединения. Его точка плавления составляет -84 ° C, а температура кипения составляет 19,54 ° C (при атмосферное давление ); разница между ними составляет немногим более 100 К. HF также образует водородные связи со своими соседними молекулами, как вода и аммиак. Такие ученые, как Питер Снит, рассматривали его как возможный растворитель для жизни.[59] и Карл Саган.[40]

HF опасен для систем молекул, из которых состоит земная жизнь, но для некоторых других органических соединений, таких как парафиновые воски, стабильны с ним.[40] Подобно воде и аммиаку жидкий фтористый водород поддерживает кислотно-щелочной химический состав. Используя определение кислотности и основности системы растворителей, азотная кислота действует как основа при добавлении в жидкий HF.[60]

Однако фтороводород космически редок, в отличие от воды, аммиака и метана.[61]

Сероводород

Сероводород ближайший химический аналог воды,[62] но менее полярный и более слабый неорганический растворитель.[63] На спутнике Юпитера довольно много сероводорода Ио и может находиться в жидкой форме на небольшом расстоянии от поверхности; астробиолог Дирк Шульце-Макух предложил это как возможный растворитель для жизни там.[64] На планете с сероводородными океанами источником сероводорода могут быть вулканы, и в этом случае он может быть смешан с небольшим количеством сероводорода. фтороводород, который может помочь растворить минералы. Сероводородная жизнь может использовать смесь оксида углерода и диоксида углерода в качестве источника углерода. Они могут производить и жить дальше окись серы, аналог кислорода (O2). Сероводород, как цианистый водород и аммиак, страдает от небольшого диапазона температур, в котором он находится в жидком состоянии, хотя этот диапазон, как и у цианистого водорода и аммиака, увеличивается с увеличением давления.

Диоксид кремния и силикаты

Диоксид кремния, также известный как кремнезем и кварц, очень распространен во Вселенной и имеет большой температурный диапазон, где он жидкий. Однако его температура плавления составляет от 1600 до 1725 ° C (от 2912 до 3137 ° F), поэтому было бы невозможно получить органические соединения при такой температуре, потому что все они разложились бы. Силикаты похожи на диоксид кремния, и некоторые из них имеют более низкие температуры плавления, чем диоксид кремния. Джеральд Фейнберг 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.[65]

Прочие растворители или сорастворители

Серная кислота (H2ТАК4)

Иногда предлагаются другие растворители:

Серная кислота в жидкой форме сильно полярна. Он остается жидким при более высоких температурах, чем вода, его жидкий диапазон составляет от 10 ° C до 337 ° C при давлении 1 атм, хотя выше 300 ° C он медленно разлагается. Известно, что серной кислоты много в облака Венеры, в виде аэрозоль капли. В биохимии, в которой серная кислота использовалась в качестве растворителя, алкен группа (C = C), с двумя атомами углерода, соединенными двойной связью, может действовать аналогично карбонильной группе (C = O) в биохимии на основе воды.[35]

Было высказано предположение, что жизнь на Марсе может существовать и использовать смесь воды и пероксид водорода как его растворитель.[69] Смесь воды и перекиси водорода с концентрацией 61,2% (по массе) имеет температуру замерзания -56,5 ° C и имеет тенденцию к очень круто а не кристаллизоваться. Это также гигроскопичный, преимущество в условиях дефицита воды.[70][71]

Сверхкритический диоксид углерода был предложен в качестве кандидата для альтернативной биохимии 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 обычным явлением.[66]

Другие предположения

Незеленые фотосинтезаторы

Физики отметили, что, хотя фотосинтез на Земле обычно включает в себя зеленые растения, множество других окрашенных растений также могут поддерживать фотосинтез, необходимый для большинства форм жизни на Земле, и что другие цвета могут быть предпочтительнее в местах, которые получают другое сочетание звездного излучения. чем Земля.[72][73] Эти исследования показывают, что синие растения маловероятны, однако желтые или красные растения могут быть относительно обычными.[73]

Переменная среда

Многие земные растения и животные претерпевают серьезные биохимические изменения в течение своего жизненного цикла в ответ на изменение условий окружающей среды, например, в результате спора или же спячка состояние, которое может сохраняться годами или даже тысячелетиями между более активными этапами жизни.[74] Таким образом, было бы биохимически возможно поддерживать жизнь в окружающей среде, которая лишь периодически согласуется с жизнью, какой мы ее знаем.

Например, лягушки в холодном климате могут выжить в течение продолжительных периодов времени, когда большая часть воды в их организме находится в замороженном состоянии.[74] в то время как пустынные лягушки в Австралии могут стать неактивными и обезвоживаться в засушливые периоды, теряя до 75% своих жидкостей, но возвращаться к жизни путем быстрой регидратации во влажные периоды.[75] Любой тип лягушки будет казаться биохимически неактивным (то есть не живым) во время периодов покоя любому, у кого нет чувствительных средств обнаружения низкого уровня метаболизма.

Аланинский мир и гипотетические альтернативы

Ранняя стадия генетического кода (GC-Code) с «аланиновым миром» и его возможные альтернативы.

В генетический код эволюционировали во время перехода от Мир РНК к белок Мир.[76] В Гипотеза аланинового мира постулирует, что эволюция генетического кода (так называемая фаза GC [77]) началось всего с четырех основных аминокислоты: Аланин, Глицин, Пролин и Орнитин (сейчас же Аргинин ).[78] Эволюция генетического кода закончилась 20 протеиногенных аминокислоты. С химической точки зрения, большинство из них являются производными аланина, особенно подходящими для создания α-спирали и β-листы - базовый вторичный структурный элементы современных белков. Прямым доказательством этого является экспериментальная процедура в молекулярная биология известный как аланиновое сканирование Гипотетический «мир пролина» мог бы создать возможную альтернативную жизнь с генетическим кодом, основанным на химическом каркасе пролина в качестве основы. белковый каркас. Точно так же возможны миры «глициновый» и «орнитиновый», но природа не выбрала ни один из них.[79] Эволюция жизнь с глицином, пролином или орнитином в качестве основной структуры для белкового полимеры (фолдамеры ) приведет к параллельным биологическим мирам. Они имели бы морфологически радикально разные планы тела и генетика из живых организмов известных биосфера.[80]

Внепланетная жизнь

На основе пыли и плазмы

В 2007 году Вадим Н. Цытович и его коллеги предположили, что реалистичное поведение может проявляться частицами пыли, взвешенными в плазма в условиях, которые могут существовать в космосе.[81][82] Компьютерные модели показали, что когда пыль становится заряженной, частицы могут самоорганизовываться в микроскопические спиральные структуры, и авторы предлагают «грубый набросок возможной модели ... воспроизведения спиральной зернистой структуры».

Ученые, публиковавшиеся по этой теме

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

В художественной литературе

Обзор гипотетических видов биохимии в художественной литературе
ТипОсноваЗамечания
Альтернатива-хиральность биомолекулыАльтернативная биохимияПротивоположная хиральность: В Артур Кларк рассказ "Техническая ошибка ", есть пример различного хиральность.
Альтернатива-хиральность биомолекулыАльтернативная биохимияКонцепция обратной хиральности также занимала видное место в сюжете Джеймс Блиш с Звездный путь Роман Спок должен умереть!, где неудачный эксперимент с транспортером приводит к созданию дубликата Спока, который оказывается идеальным зеркальным отражением оригинала вплоть до атомарного уровня.
Экзотическая матричная жизньВнепланетная жизньОдноименный организм в Майкл Крайтон с Штамм Андромеды описывается как воспроизводящееся посредством прямого преобразования энергии в материю.
Биохимия кремнияАльтернативная биохимияСиликоиды: Джон Кларк во введении к антологии общего мира 1952 г. Окаменелая планета, обрисовал в общих чертах биологии планеты Уллер, со смесью силоксана и силикона, и Нифльхейма, где метаболизм основан на плавиковой кислоте и четырехфтористом углероде. Также, Азимов короткий рассказ Говорящий камень описывает формы жизни на основе кремния, обнаруженные на некоторых астероидах в нашей Солнечной системе.
Биохимия кремнияАльтернативная биохимияВ оригинале Звездный путь эпизод "Дьявол в темноте ", высокоинтеллектуальное существо на основе кремния по имени Орта, почти полностью сделанное из чистой породы, с яйцами, которые принимают форму кремниевых узелков, разбросанных по пещерам и туннелям его родной планеты. Впоследствии в неканонической книге" Звездный путь " Ромуланский путь, еще один Орта - младший офицер Звездного Флота.
Экзотическая матричная жизньВнепланетная жизньВ Звездный путь: Следующее поколение, то Кристаллическая сущность появился в двух сериях "Datalore " и "Кремний Аватар ". Это был огромный космический полет. кристаллическая решетка который унес тысячи жизней в поисках энергии. Он был разрушен до того, как удалось установить связь.
Экзотическая матричная жизньВнепланетная жизньв Warhammer 40,000 вселенная, C'Tan являются изначальной формой жизни, порожденной клубами газов и огромным количеством энергии. В своей естественной форме они представляют собой огромные существа и распространяются по поверхности звезды, поглощая ее солнечную энергию, чтобы прокормить себя.
Экзотическая биохимияАльтернативная биохимияв Звездный путь: Следующее поколение эпизод "Домашняя почва "Энтерпрайз расследует саботаж планетарной станции терраформирования и смерть одного из ее членов; эти события, в конце концов, приписывают совершенно неорганической, живущей на солнечной энергии, соленой процветающей разумной форме жизни.
Биохимия кремнияАльтернативная биохимияв Звездный путь: Предприятие эпизод "Эффект наблюдателя ", Прапорщик Сато и командир Такер заражены вирусом на основе кремния, при этом за ними наблюдают нефизические формы жизни, называемые Органицы проверять человечество, достаточно ли они умны, чтобы вступить в первый контакт. Ссылка на фильм Штамм Андромеды также был сделан в этом эпизоде.
Биохимия кремнияАльтернативная биохимияВ 1994 г. Секретные материалы эпизод "Firewalker ", Малдер и Скалли расследуют смерть на удаленной исследовательской базе и обнаруживают, что новый грибок на основе кремния, обнаруженный в этом районе, может поражать и убивать исследователей.
Экзотическая биохимияАльтернативная биохимияВ Проект Вселенной Ориона, совместный научно-фантастический онлайн-проект, включает в себя ряд внеземных видов с экзотической биохимией, включая организмы, основанные на низкотемпературных условиях. углевод химия, организмы, которые потребляют и живут внутри серная кислота, и организмы, состоящие из структурированных трубки магнитного потока в нейтронные звезды или же газовый гигант ядра.
Нейтронная химияАльтернативная биохимияВ Яйцо Дракона, автор Роберт Л. Нападающий описывает жизнь на поверхности нейтронной звезды, в которой химия происходит между ядрами, связанными сильной силой. Форвард описывается как вдохновленный астрономом Фрэнк Дрейк сделанное в 1973 году предположение, что разумная жизнь может населять нейтронные звезды.[92][93] Физические модели 1973 года предполагали, что существа Дрейка будут микроскопическими.
Биохимия кремнияАльтернативная биохимияВ Альтернатива Мув-Лув, БЕТА пришельцы, будучи углеродные формы жизни, были сделаны силикон -основанные внеземные создатели, которые не видят углеродных форм жизни, способных достичь разума.
Биохимия кремнияАльтернативная биохимияВ Причудливое приключение Джоджо: Джоджолион раса разумных кремниевых форм жизни, известных как каменные люди, выступает в качестве коллективных антагонистов этой части.
Биохимия серыАльтернативная биохимияВ эпизоде ​​Звездных врат SG-1 «Выжженная Земля» роботизированный корабль-терраформирующий корабль преобразовывает уже занятую планету, чтобы можно было воссоздать основанную на сере форму жизни, Гадмера.[94]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дэвид Дж. Де Марэ; и другие. (2008). "Дорожная карта астробиологии НАСА". Астробиология. 8 (4): 715–730. Bibcode:2008AsBio ... 8..715D. Дои:10.1089 / аст.2008.0819. PMID  18793098.
  2. ^ Давила, Альфонсо Ф .; Маккей, Кристофер П. (27 мая 2014 г.). «Шанс и необходимость в биохимии: значение для поиска внеземных биомаркеров в земных средах». Астробиология. 14 (6): 534–540. Bibcode:2014AsBio..14..534D. Дои:10.1089 / аст.2014.1150. ЧВК  4060776. PMID  24867145.
  3. ^ Певица Эмили (19 июля 2015 г.). «Химики изобретают новые буквы для генетического алфавита природы». Проводной. Получено 20 июля, 2015.
  4. ^ Davies, P. C. W .; Benner, S.A .; Cleland, C.E .; Lineweaver, C.H .; McKay, C.P .; Вульф-Саймон, Ф. (2009). «Сигнатуры теневой биосферы». Астробиология. 9 (2): 241–249. Bibcode:2009AsBio ... 9..241D. Дои:10.1089 / аст.2008.0251. PMID  19292603. S2CID  5723954.
  5. ^ Cleland, Кэрол Э .; Копли, Шелли Д. (16 января 2006 г.). «Возможность альтернативной микробной жизни на Земле». Международный журнал астробиологии. 4 (3–4): 165. Bibcode:2005IJAsB ... 4..165C. CiteSeerX  10.1.1.392.6366. Дои:10.1017 / S147355040500279X. заархивировано в [1] (2009-03-20) из оригинала [2]
  6. ^ P.C.W. Дэвис; Чарльз Х. Лайнуивер (2005). «Документ о гипотезах: обнаружение второго образца жизни на Земле» (PDF). Астробиология. 5 (2): 154–63. Bibcode:2005AsBio ... 5..154D. Дои:10.1089 / ast.2005.5.154. PMID  15815166.
  7. ^ Саган, Карл; Агель, Джером (2000). Космическая связь Карла Сагана: внеземная перспектива (2-е изд.). Cambridge U.P. п. 41. ISBN  9780521783033.
  8. ^ а б Саган, Карл (2000). Космическая связь Карла Сагана: внеземная перспектива (2-е изд.). Cambridge U.P. п. 46.
  9. ^ Саган, Карл (2000). Космическая связь Карла Сагана: внеземная перспектива (2-е изд.). Cambridge U.P. п. 47.
  10. ^ а б c Пейс, Н. Р. (2001). «Универсальный характер биохимии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 98 (3): 805–808. Bibcode:2001ПНАС ... 98..805П. Дои:10.1073 / пнас.98.3.805. ЧВК  33372. PMID  11158550.
  11. ^ Gillette, Стивен (1996). Построение мира. Дайджест писателей. ISBN  978-0-89879-707-7.
  12. ^ Лацио, Джозеф. «F.10 Почему мы предполагаем, что другие существа должны основываться на углероде? Почему организмы не могут основываться на других веществах?». [sci.astro] ET Life (Часто задаваемые вопросы по астрономии). Получено 2006-07-21.
  13. ^ «Астробиология». Кабинет биологии. 26 сентября 2006 г.. Получено 2011-01-17.
  14. ^ Кэрнс-Смит, А. Грэм (1985). Семь ключей к происхождению жизни. Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-27522-4.
  15. ^ Докинз, Ричард (1996) [1986]. Слепой часовщик. Нью-Йорк: W. W. Norton & Company, Inc., стр.148–161. ISBN  978-0-393-31570-7.
  16. ^ 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: оживление кремния». Наука. 354 (6315): 1048–1051. Bibcode:2016Научный ... 354.1048K. Дои:10.1126 / science.aah6219. ISSN  0036-8075. ЧВК  5243118. PMID  27885032.
  17. ^ Уильям Бейнс. «Астробиология - природа жизни». WilliamBains.co.uk. Получено 2015-03-20.
  18. ^ Уильям Бейнс (июнь 2004 г.). «Многие химии могут быть использованы для создания живых систем». Астробиология. 4 (2): 137–167. Bibcode:2004 AsBio ... 4..137B. Дои:10.1089/153110704323175124. PMID  15253836. S2CID  27477952.
  19. ^ а б «Живые клетки сделаны из металла». Новый ученый. 14 сентября 2011 г.. Получено 2014-05-25.
  20. ^ Ранние архейские микроорганизмы предпочитали элементарную серу, а не сульфат Science AAAS, Филиппот и др. (14 сентября 2007 г.)
  21. ^ «Биохимическая периодическая таблица - мышьяк». UMBBD. 2007-06-08. Получено 2010-05-29.
  22. ^ Ниггемайер, А; Весна S; Stackebrandt E; Розенцвейг РФ (декабрь 2001 г.). «Выделение и характеристика новой бактерии, восстанавливающей As (V): значение для мобилизации мышьяка и рода Desulfitobacterium». Appl Environ Microbiol. 67 (12): 5568–80. Дои:10.1128 / AEM.67.12.5568-5580.2001. ЧВК  93345. PMID  11722908.
  23. ^ Рейли, Майкл (26 апреля 2008 г.). «Ранняя жизнь могла полагаться на ДНК мышьяка.'". Новый ученый. 198 (2653): 10. Дои:10.1016 / S0262-4079 (08) 61007-6.
  24. ^ Вестхаймер, Ф. Х. (1987-03-06). «Почему природа выбрала фосфаты» (PDF). Наука. 235 (4793): 1173–1178 (см. Стр. 1175–1176). Bibcode:1987Sci ... 235.1173W. Дои:10.1126 / science.2434996. PMID  2434996. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-06-16. Получено 2010-12-03.
  25. ^ «Исследования, финансируемые НАСА, открывают жизнь, созданную с использованием токсичных химикатов». NASA.gov. 2 декабря 2010 г.. Получено 2010-12-02.
  26. ^ а б Вулф-Саймон, Фелиса; Блюм, Джоди Свитцер; Kulp, Thomas R .; Гордон, Шелли Э .; Hoeft, S.E .; Петт-Ридж, Дженнифер; Штольц, Джон Ф .; Webb, Samuel M .; Вебер, Питер К .; Дэвис, Пол С. В .; Анбар, Ариэль Д .; Оремланд, Рональд С. (2 декабря 2010 г.). «Бактерия, которая может расти, используя мышьяк вместо фосфора» (PDF). Наука. 332 (6034): 1163–6. Bibcode:2011Научный ... 332.1163W. Дои:10.1126 / science.1197258. PMID  21127214. S2CID  51834091. Архивировано из оригинал (PDF) 1 апреля 2011 г.. Получено 2010-12-09.
  27. ^ Редфилд, Розмари (4 декабря 2010 г.). «Бактерии, ассоциированные с мышьяком (заявления НАСА)». rrresearch.blogspot.com/. Получено 4 декабря 2010.
  28. ^ Брэдли, Алекс (5 декабря 2010 г.). «ДНК на основе арсената: большая идея с большими дырами». scienceblogs.com/webeasties/. Архивировано из оригинал 8 декабря 2010 г.. Получено 9 декабря 2010.
  29. ^ Циммер, Карл (7 декабря 2010 г.). «Ученые видят фатальные ошибки в исследовании НАСА жизни, основанной на мышьяке». Шифер. Получено 7 декабря 2010.
  30. ^ Уильямс, Сара (7 ноября 2012 г.). ""«Претензия опровергнута» о жизни мышьяка. Биотехнологии. Архивировано из оригинал 4 марта 2016 г.. Получено 23 января 2013.
  31. ^ Бастуреа Г.Н., Харрис Т.К. и Дойчер депутат (17 августа 2012 г.). «Рост бактерии, которая, по-видимому, использует мышьяк вместо фосфора, является следствием массивного разрушения рибосом». J Biol Chem. 287 (34): 28816–9. Дои:10.1074 / jbc.C112.394403. ЧВК  3436571. PMID  22798070.
  32. ^ Беннер, Стивен А .; Рикардо, Алонсо; Карриган, Мэтью А (2004). «Есть 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. PMID  15556414.Текст в формате pdf с сайта www.sciencedirect.com В архиве 2010-12-14 на Wayback Machine (по состоянию на 13 июля 2011 г.).
  33. ^ Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; страницы 69–79.
  34. ^ а б c d е Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; п. 72.
  35. ^ а б c Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; п. 73.
  36. ^ а б c Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; п. 74.
  37. ^ а б c Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; п. 75.
  38. ^ Саган, Карл (2002). Космос. Случайный дом. С. 126–127. ISBN  978-0-375-50832-5.
  39. ^ а б c Саган, Карл; Голова, Том (2006). Беседы с Карлом Саганом. Университетское издательство Миссисипи. п.10. ISBN  978-1-57806-736-7.
  40. ^ а б c d Саган, Карл (2002). Космос. Случайный дом. п. 128. ISBN  978-0-375-50832-5.
  41. ^ а б c d Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; стр.70.
  42. ^ а б c d е ж Айзек Азимов (зима 1981 г.). «Не то, что мы знаем - химия жизни». Космический поиск. Североамериканская астрофизическая обсерватория (9 (Том 3 № 1)).
  43. ^ а б Дж. Б. С. Холдейн (1954). «Истоки жизни». Новая биология. 16: 12–27. цитируется в Дорогой, Дэвид. «Аммиачная жизнь». Архивировано из оригинал на 2012-10-18. Получено 2012-10-01.
  44. ^ а б c Дорогой, Дэвид. «аммиачная жизнь». Получено 2012-10-01.
  45. ^ Файнберг, Джеральд; Роберт Шапиро (1980). Жизнь за пределами Земли. Завтра. ISBN  9780688036423. цитируется в Дорогой, Дэвид. «аммиачная жизнь». Архивировано из оригинал на 2012-10-18. Получено 2012-10-01.
  46. ^ а б Шульце-Макух, Дирк; Ирвин, Луи Нил (2008). Жизнь во Вселенной: ожидания и ограничения (2-е изд.). Springer. п.119. ISBN  9783540768166.
  47. ^ Фортес, А. Д. (1999). "Экзобиологические последствия возможного аммиачно-водного океана внутри Титана". Получено 7 июн 2010.
  48. ^ а б c d е Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; стр.74.
  49. ^ МакЛендон, Кристофер; Опалко, Ф. Джеффри (март 2015 г.). "Растворимость простых полиэфиров в углеводородах при низких температурах. Модель потенциальной генетической основы на теплых титанах". Астробиология. 15 (3): 200–206. Bibcode:2015AsBio..15..200M. Дои:10.1089 / аст.2014.1212. PMID  25761113.
  50. ^ Хадхази, Адам (13 мая 2015 г.). "Чужая жизнь на маслянистых экзопланетах могла иметь ДНК на основе эфира"'". Журнал Astrobiology. Space.com. Получено 2015-05-21.
  51. ^ а б c "Что потребляет водород и ацетилен на Титане?". НАСА / Лаборатория реактивного движения. 2010. Архивировано с оригинал 29 июня 2011 г.. Получено 2010-06-06.
  52. ^ а б McKay, C.P .; Смит, Х. Д. (2005). «Возможности метаногенной жизни в жидком метане на поверхности Титана». Икар. 178 (1): 274–276. Bibcode:2005Icar..178..274M. Дои:10.1016 / j.icarus.2005.05.018.
  53. ^ Штробель, Даррелл Ф. (2010). «Молекулярный водород в атмосфере Титана: значение измеренных мольных долей тропосферы и термосферы» (PDF). Икар. 208 (2): 878–886. Bibcode:2010Icar..208..878S. Дои:10.1016 / j.icarus.2010.03.003. Архивировано из оригинал (PDF) 24 августа 2012 г.
  54. ^ а б Маккей, Крис (2010). "Обнаружили ли мы доказательства жизни на Титане". Государственный университет Нью-Мексико. Архивировано из оригинал на 2016-03-09. Получено 2014-05-15.
  55. ^ Стивенсон, Джеймс; Лунин, Джонатан; Клэнси, Полетт (27 февраля 2015 г.). «Мембранные альтернативы в мирах без кислорода: создание азотосомы». Достижения науки. 1 (1): e1400067. Bibcode:2015SciA .... 1E0067S. Дои:10.1126 / sciadv.1400067. ЧВК  4644080. PMID  26601130.
  56. ^ На Титане, спутнике Сатурна, возможна жизнь не такой, какой мы ее знаем.
  57. ^ Уолл, Майк (28 июля 2017 г.). «Сатурн, Луна, Титан, имеет молекулы, которые могут помочь в создании клеточных мембран». Space.com. Получено 29 июля 2017.
  58. ^ Палмер, Морин Й .; и другие. (28 июля 2017 г.). «Обнаружение ALMA и астробиологический потенциал винилцианида на Титане». Достижения науки. 3 (7): e1700022. Bibcode:2017SciA .... 3E0022P. Дои:10.1126 / sciadv.1700022. ЧВК  5533535. PMID  28782019.
  59. ^ а б Снит, П. Х. А. (1970). Планеты и жизнь. Темза и Гудзон. цитируется в Бойс, Крис (1981). Внеземная встреча. Новая английская библиотека. С. 125, 182.
  60. ^ Джандер, Герхарт; Шпандау, Ганс; Аддисон, К. С. (1971). Химия в неводных ионизирующих растворителях: неорганическая химия в жидком цианиде водорода и жидком фтористом водороде. II. N.Y .: Pergamon Press. цитируется в Фрейтас, Роберт А. (1979). "8.2.2". Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, интеллекта и цивилизации. Сакраменто, Калифорния: Исследовательский институт ксенологии.
  61. ^ Фрейтас, Роберт А. (1979). "8.2.2". Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, интеллекта и цивилизации. Сакраменто, Калифорния: Исследовательский институт ксенологии.
  62. ^ Дорогой, Дэвид. "растворитель". Получено 2012-10-12.
  63. ^ Jander, J .; Лафренц, К. (1970). Ионизирующие растворители. я. Weinheim / Bergstr .: John Wiley & Sons Ltd., Verlag Chemie. цитируется в Фрейтас, Роберт А. (1979). "8.2.2". Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, интеллекта и цивилизации. Сакраменто, Калифорния: Исследовательский институт ксенологии.
  64. ^ Чой, Чарльз К. (10.06.2010). "Шанс на жизнь на Ио". Получено 2013-05-25.
  65. ^ Дэвид В. Кернер; Саймон ЛеВэй (2000). Здесь будут драконы: научные поиски внеземной жизни. Oxford U.P. п. 202. ISBN  9780198033370.
  66. ^ а б Будиса, Недилько; Шульце-Макух, Дирк (8 августа 2014 г.). «Сверхкритический диоксид углерода и его потенциал как поддерживающего жизнь растворителя в планетной среде». Жизнь. 4 (3): 331–340. Дои:10.3390 / жизнь4030331. ЧВК  4206850. PMID  25370376.
  67. ^ а б Уорд, Питер Д .; Беннер, Стивен А. (2007). «Чужеродная биохимия». В Sullivan, Woodruff T .; Баросс, Джон А. (ред.). Планеты и жизнь. Кембридж: Кембридж. п. 540. ISBN  978-0521531023.
  68. ^ Зона метановой обитаемости.
  69. ^ Houtkooper, Joop M .; Дирк Шульце-Макух (22 мая 2007 г.). «Возможное биогенное происхождение перекиси водорода на Марсе». Международный журнал астробиологии. 6 (2): 147. arXiv:физика / 0610093. Bibcode:2007IJAsB ... 6..147H. Дои:10.1017 / S1473550407003746. S2CID  8091895.
  70. ^ Houtkooper, Joop M .; Дирк Шульце-Макух (2007). "The H2О2-ЧАС2О гипотеза: экстремофилы приспособились к условиям на Марсе? " (PDF). Тезисы EPSC. 2: 558. Bibcode:2007epsc.conf..558H. EPSC2007-A-00439.
  71. ^ Эллисон, Дуг (24 августа 2007 г.). «Европланета: жизнь - отбеливатель». Planetary.org.
  72. ^ «НАСА - НАСА предсказывает незеленые растения на других планетах». Nasa.gov. 2008-02-23. Получено 2010-05-29.
  73. ^ а б Кианг, Нэнси Й .; Сегура, Антигона; Тинетти, Джованна; Джи, Говинд; Бланкеншип, Роберт Э .; Коэн, Мартин; Зиферт, Джанет; Крисп, Дэвид; Луга, Виктория С. (2007-04-03). «Спектральные признаки фотосинтеза. II. Коэволюция с другими звездами и атмосферой на внесолнечных мирах». Астробиология. 7 (1): 252–274. arXiv:Astro-ph / 0701391. Bibcode:2007 AsBio ... 7..252K. Дои:10.1089 / ast.2006.0108. PMID  17407410. S2CID  9172251.
  74. ^ а б «Рождество в Йеллоустоне». Pbs.org. Получено 2010-05-29.
  75. ^ Main, A.R .; Бентли, П. Дж. (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.
  76. ^ Дойг, Абдрю Дж. (7 декабря 2016 г.). «Заморожено, но не случайно - почему были выбраны 20 стандартных аминокислот». FEBS J. 284 (9): 1296–1305. Дои:10.1111 / фев.13982. PMID  27926995.
  77. ^ Хартман, Хайман; Смит, Темпл Ф. (20 мая 2014 г.). «Эволюция рибосомы и генетического кода». Жизнь. 4 (2): 227–249. Дои:10.3390 / жизнь4020227. ЧВК  4187167. PMID  25370196.
  78. ^ Кубышкин, Владимир; Будиса, Недилько (24 сентября 2019 г.). "Модель мира аланина для развития репертуара аминокислот в биосинтезе белка". Int. J. Mol. Наука. 20 (21): 5507. Дои:10.3390 / ijms20215507. ЧВК  6862034. PMID  31694194.
  79. ^ Кубышкин, Владимир; Будиса, Недилько (3 июля 2019 г.). «Предвидение чужеродных клеток с альтернативными генетическими кодами: прочь от аланинового мира!». Curr. Соч. Биотехнология. 60: 242–249. Дои:10.1016 / j.copbio.2019.05.006. PMID  31279217.
  80. ^ Будиса, Недилько; Кубышкин, Владимир; Шмидт, Маркус (22 апреля 2020 г.). «Ксенобиология: путешествие к параллельным формам жизни». ChemBioChem. 21 (16): 2228–2231. Дои:10.1002 / cbic.202000141. PMID  32323410.
  81. ^ «Физики открывают неорганическую пыль с реалистичными качествами». Science Daily. 2007-08-15.
  82. ^ Цытович В Н; Г. Э. Морфилл, В. Е. Фортов, Н. Г. Гусейн-Заде, Б. А. Клумов и С. В. Владимиров; Фортов, В Э; Гусейн-Заде, Н.Г .; Клумов Б.А. Владимиров, С.В. (14 августа 2007 г.). «От плазменных кристаллов и спиральных структур к неорганической живой материи». Новый J. Phys. 9 (263): 263. Bibcode:2007NJPh .... 9..263T. Дои:10.1088/1367-2630/9/8/263.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  83. ^ В. Аксель Фирсофф (январь 1962 г.). «Жизнь на основе аммиака». Открытие. 23: 36–42. цитируется в Дорогой, Дэвид. «аммиачная жизнь». Архивировано из оригинал на 2012-10-18. Получено 2012-10-01.
  84. ^ а б Шкловский, И.С .; Карл Саган (1977). Разумная жизнь во Вселенной. Пикадор. п. 229.
  85. ^ Файнберг, Джеральд; Роберт Шапиро (1980). Жизнь за пределами Земли. Завтра. ISBN  978-0688036423.
  86. ^ Подробный обзор этой книги: Джон Гриббин (2 октября 1980 г.). «Жизнь за пределами Земли». Новый ученый: xvii.
  87. ^ Фрейтас, Роберт А. (1979). Ксенология: введение в научное изучение внеземной жизни, интеллекта и цивилизации. Сакраменто, Калифорния: Исследовательский институт ксенологии.
  88. ^ Данная работа признана частичной основой статьи. Дорогой, Дэвид. «аммиачная жизнь». Архивировано из оригинал на 2012-10-18. Получено 2012-10-01.
  89. ^ В. Бейнс (2004). «Многие химии могут быть использованы для создания живых систем». Астробиология. 4 (2): 137–167. Bibcode:2004 AsBio ... 4..137B. Дои:10.1089/153110704323175124. PMID  15253836. S2CID  27477952.
  90. ^ Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007.
  91. ^ Комитет по границам органической жизни в планетных системах, Комитет по происхождению и эволюции жизни, Национальный исследовательский совет; Пределы органической жизни в планетных системах; The National Academies Press, 2007; стр. 5
  92. ^ Эйлотт, К. (30 марта 2000 г.). «Люди были плоскими, но Чила очаровала в« Яйце дракона »'". SPACE.com. Imaginova Corp. Архивировано с оригинал 11 июня 2008 г.. Получено 2009-10-30.
  93. ^ Дрейк, Ф.Д. (Декабрь 1973 г.). «Жизнь на нейтронной звезде: интервью с Фрэнком Дрейком». Астрономия: 5–8.
  94. ^ «Выжженная земля» GateWorld ».

дальнейшее чтение

внешняя ссылка