Форум официального сайта Веры Камши

На первом семинаре этого семестра обсуждали со студентами природу химической связи, ее характеристики - и заодно подняли вопрос об "альтернативной жизни", понимая под нормальной жизнь на основе углерода при использовании кислорода в качестве окислителя.

Первым делом вспомнили "Сердце змеи" Ефремова. (Углерод - фтор).
Потом  поговорили о жизни на основе кремния.
Оба варианта не понравились :D.

А ведь когда-то это было модно. Да и сейчас время от времени встречается.

Вспомним/обсудим?

А что не так? ;)

Фтор - слабая альтернатива кислороду. Окислительные способности у него ограничены именно в силу своей исключительности - цепляется ко всему подряд - и не отцепишь... валентность-то только одна...
Фторуглеродные полимеры (тефлон) - очень скользкие, нереакционноспособные..

Кремний - хуже углерода в плане реакционной способности, оксид углерода - углекислый газ (который участвует в регенерации углерода и кислорода), а оксид кремния - кварц, который ничем, кроме плавиковой кислоты не проймешь...

Если сделать оговорку "жизнь на планете", то фтор не годится, т.к. слишком активен, а фториды слишком устойчивы.
С кремнием другая проблема: кварц - слишком стабильное соединение. И, к тому же, твердое.

Постойте... А что вы имели в виду говоря "жизнь на планете"?

Во избежание возникновения обсуждения разумной плазмы, электромагнитных полей,  и прочего сверхчувственного.
Под"на планете" имелось в виду "жизнь, носителями которой являются материальные тела".

Понятно  ;D ;D ;D
Действительно, лучше без плазмы...

*php*, очень интересная тема! Не могли бы Вы осветить вот какой вопрос: обычно в качестве замены углероду предлагают кремний. Но при этом говорят, что кремниевые соединения в наших условиях не отличаются стабильностью. Если правильно помню из школьных уроков химии, водное окружение не очень подходит, так как в воде кремниевые соединения менее активны; высокотемпературные условия вроде бы должны лучше подходить, но у углерода температура плавления опять-таки выше, чем у кремния. А какими теоретически должны быть условия, чтобы предпочтительным был именно кремний?

Что такое жизнь? Это, в более-менее привычном нам понимании, поглощение и переработка вещества из окружения и обмен энергии с окружением, позволяющий организму осуществлять некие функции. При этом многие ученые в числе необходимых функций указывают способность к воспроизводству. С такой точки зрения и автоматический производственный комплекс - живое существо.

Также выдвигаются требования к умению приспособиться к окружающей среде, к способности видоизменяться при изменении внешних условий, и т.п.

На самом деле, описанный, к примеру, в романе С.Лема "Жизнь на Земле" кибернетический социум можно назвать жизнью. Однако таковая жизнь самозародиться не может - равно как не может прогрессировать качественно. (Утверждение, конечно, спорное - но к дискуссии на тему кибернетического разума я не готов. Да и не особенно мне интересна эта тема).

В случае жизни на углерод-кислородной основе мы имеем дело с несомненно протекающим процессом эволюции высших форм из низших. С чего все начиналось - вопрос. В принципе, вполне достаточно было запустить в питательный бульон протоокеана несколько живых клеток.
Химия углерода уникальна. И уникальность ее обусловлена тем, что прочность связи углерода с другими элементами (водород, кислород, азот - основные) вполне сопоставима с прочностью связи углерод-углерод.
Поэтому в компоте органических соединений постоянно происходят какие-то реакции, образуются какие-то вещества. Самые разные. А дальше работают закон больших чисел и теория вероятностей.
Вопрос с первыми клетками, насколько мне известно, до сих пор открыт. Но вот утверждения о том, что все поливидовое разнообразие животного и растительного мира суть творение Господа, критики не выдерживает.
Чем хорош углерод в связке с водой и азотом? Тем, что число разных соединений, которые могут быть"построены" на их основе, бесконечно. И это будут соединения различных типов, могущие выполнять любые функции. Что создает предпосылки для возможности существования огромного многообразия схем обмена веществ.
Чем плох фтор? В отличие от кислорода, фтор образует с углеродом слишком прочную связь, "вытесняя" любые другие связанные с ним элементы.  На первый взгляд, кислород ведет себя аналогично (органические соединения горят или окисляются, энергетический минимум для смеси органического соединения с кислородом - углекислый газ и вода). Но: при нормальных условиях (когда вода представляет собой жидкость) из-за достаточно высокой прочности связей С-С, С-Н, С-N эти процессы не протекают. Фтор уже реагирует. Более того, при реакции С-H + F-F = C-F + H-F, к примеру, выделяется дополнительная энергия, которой (в отличие от случая с кислородом) достаточно, чтобы в продуктах этой реакции рвались "уцелевшие" связи С-С или С-Н.
Следствие: в отличие от кислорода, использование фтора в реакциях окисления приводит к образованию фрагментов более простой структуры. Ни о каком многообразии соединений углерода речи уже нет.
И последнее: а из чего делать планету, на которой мы планируем "запустить" механизм обмена веществ на основе фтора?
Кремний исключается. Т.к. SiO2 и сам кремний со фтором реагируют с образованием SiF4. Это - газ.

В принципе, готов рассмотреть вариант, при котором атмосфера состоит из кислорода и хлора. Но в этом случае нам придется исключить из биоорганики стабильные во времени связи N-H. Это важный тип связей.

Кремний в связке с кислородом: при нормальных условиях (от -100 до +100 градусов С) ни о какой органической жизни на основе кремния речи нет. Связь Si-O слишклм стабильна. И любые молекулы,содержащие (по аналогии с органическими) связи Si-H и Si-Si, с неизбежностью будут стремиться превратиться в песок. Пока кислород не кончится (или не останется связей Si-Si и Si-H). Заменить кислород серой? Вариант. Но по-прежнему останется проблема низкой прочности связи Si-Si.
Да и вода в случае с кремнием "работает" совершенно не так,как в случае с углеродом. Стремится образовать все тот же кремнезем.
Остается вариант - допустить возможность существования самоорганизующихся и самовоспроизводящихся систем на основе тех же силикатов. Минералов. Возможно ли такое в принципе? Да, скорее всего. Но "жить" такие организмы должны в магме. При несколько иных температурах.

Итак, сухой остаток: встретив на перекрестках галактики двуногого прямоходящего "чужого", мы можем быть практически уверены в том, что обмен веществ в его организме построен на основе углерода и воды

Если обмен веществ на основе кремния протекает медленнее, чем углеродный, то сколько же времени может занять эволюция таких организмов до состояния разумных?

Кстати, а какие соединения могут образовываться при повышенном давлении?

Про медленный обмен веществ на основе кремния я не говорил ни слова.
Если такая жизнь зародилась в магме, процессы, там протекающие, весьма быстры.
А возникновение разума - вообще тема своеобразная. И обсуждать ее у меня совершенно нет желания (образования не хватает, чтобы говорить об этом даже на дилетантском уровне).

По поводу давления: в общем случае повышение давления протекание реакций ускоряет.
Кроме того, оно смещает равновесие в химических реакциях (классический пример: из двух форм углерода - графита и алмаза - более стабилен при нормальных условиях графит. Но при очень высоких давлениях образуется алмаз - и если это давление быстро "убрать", алмазом и остается.)

По поводу жизни в магме.
Реакции с участием ферментов отличаются 100% специфичностью, 100% селективностью и 100% выходом.
Вопрос: можно ли этого добиться в магме? Потому что без этого эволюция мне кажется нереальной.

Да, это один из аргументов в пользу углеродной жизни.
Именно соединения углерода с другими элементами способны гарантированно обеспечить пространственное строение фермента, требуемое для селективного протекания определенной реакции.
Кремний - это фазы. Процессы обмена веществ возможны, но в  эволюцию верится с трудом. Сложно представить себе наследуемую мутацию в фазе переменного состава.

Нее Лучше отрастить жабры. Под водой  вроде как летать можно ::) 

Разумная кремниевая жизнь вряд ли возможна, а вот просто жизнь на основе кремния вполне реальна - именно в высокотемпературных условиях, где белок не может существовать.
Ефремов, кажется, еще о сере говорил...

А энтропия в высокотемпературных условиях позволит жизни существовать?

ЕМНИП рекорд белковой жизни +180 градусов Цельсия...

Позволит.
Простая логика говорит в пользу того, что высокие температуры не могут быть препятствием для существования жизни.

А с этого момента поподробнее пожалуйста...
Вас случаем не затруднит привести эту логику, раз уж она настолько простая?

Абсолютный нуль -  -273 по Цельсию. Диапазон существования белковой жизни известен. В космосе встречаются температуры,  намного его превышающие - даже если оставить в стороне звездные температуры, остаются газовые гиганты. Нелогично предполагать, что огромные пространства могут быть ненаселены только потому, что там не может существовать жизнь на одной элементарной основе.

Согласен...

И с этим согласен...

А вот здесь я логики как не видел, так и не вижу...
Аргументом в данном случае будет квантово-химический расчет устойчивости сложных химических соединений на основе скажем кремния в искомом диапазоне высоких температур. И я лично это простым совсем не нахожу...

Простая логика:
[spoiler]Высокие температуры => высокие энергии => низкая селективность реакций + высокая энтропия...[/spoiler]
это тоже еще не аргумент.

Цезарь, а вы знаете вероятность зарождения жизни в целом? Однако, жизнь есть, и даже разумная встречается)
К сожалению, я не квантовый химик и могу говорить только опираясь на известные мне факты. А наличие кремниевых по основе бактерий - это факт. Такие уже находили при бурении скважин в Антарктиде в месте падения метеорита...

Хм... Никогда о таком не слышал...

АиФ за прошлый год, какой-то из весенних, если не ошибаюсь. Там еще был цикл статей об Антарктиде. Я подшивку не собираю. Да и в других изданиях такая информация проскакивала - чуть ли не в "Науке и жизни". Правда, тут точный номер не скажу - этот журнал у нас на работу иногда один товарищ приносит, как старые номера, так и новые, а я не всегда беру читать.
Помню, что происхождение метеорита было кометное. 

Что именно Вы подразумеваете под данной формулировкой?

Ефремов говорил о ситуации, где сера заменяет водород, и отметал этот вариант.

Формулировка? Метеорит был частью хвоста кометы, я помню, что там еще в статье говорилось о попытках вычислить время его падения и таким образом уточнить, откуда такое могло прилететь...
Кстати, не путайте этот метеорит с тем, где нашлись марсианские бактерии - это разные вещи.

А еще Ефремов про хлор говорил)

Насколько мне известно, ни коэффициент зарождения разумной жизни, ни даже жизни вообще вычислить пока не удалось. Подробнее об этом можно прочитать, например, в Википедии, набрав в поисковом окне "Уравнение Дрейка".

Скорее всего речь идёт об этом метеорите:

www.inauka.ru/space/article56974.html

::)


Nordwind

Всем хороша формула Дрейка. Кроме одного - она высосана из пальца...  ::) Большинство переменных в том уравнении - неизвестны. И как, скажите пожалуйста, производить расчёты?  :-\

Да, полностью согласен с Вами, Станислав.

Где-то читал, что Дрейк, используя свое уравнение, просчитал, что количество цивилизаций очень велико, а спустя какое-то время встал на прямо противоположную точку зрения. Вопрос о том, как производить расчеты при помощи этого уравнения меня когда-то очень интересовал, но никаких данных, увы, найти не удалось.

Станислав, я же говорила - не марсианский метеорит, а кометный...

Количество цивилизаций во вселенной >=1, это единственное, что известно точно)

Кремниевой жизни НЕТ.
И никакими метеоритами именно КРЕМНИЕВАЯ жизнь на Землю не заносилась.

Что же касается замены кислорода на фтор - выше я об этом уже написал.


Простая логика (даже с применением специальных знаний) этого не говорит.
Альтернативной логикой, увы, не владею.

*php*
Конечно, старший всегда прав. Но в существование кремниевой жизни я верю все равно. ИМХО_)

Дело не в том, что я старше.
Все намного проще.
Я - специалист. А Вы - нет.

И существование бактерий не на углеродной, а на кремниевой основе, ИМХО, утка.
Разумеется, кремний в качестве немногочисленных соединений может быть включен в ткани бактерий (как и многие другие элементы), но основой этих бактерий он не является.
Просто-напросто журналист неверно понял слова специалиста. Дело обычное.

А вопросы веры, КМК, в принципе лежат за пределами собственно понятия дискуссии на естественно-научные темы.

Ой! :o (представил себе метеорит из сильно разреженного газа)



Если перед словом "бактерий" вставить пропущенное слово "литофицированных", то всё становится на свои места. А вообще кругленькие тельца в метеоритах с большой вероятностью имеют химическую природу, что активно обсуждалось в изданиях, малость более серьёзных, чем "АиФ". "Geochemical Acta" там... ;)

Кстати, нечто похожее встречается в земных океанических фосфоритах, см. тут: http://prokhozhyj.livejournal.com/105006.html (http://prokhozhyj.livejournal.com/105006.html).

.

Опечатка или так задумано?  ;D ;D ;D ;D ;D ;D ;D

Ладно, поправил :).

В "Популярной механике" была статья (http://www.popmech.ru/part/?articleid=2509&rubricid=3) на эту тему.

Правда само название  уже наводит на мысли...

Нук и что? Выше в треде вопрос уже затрагивался: при высоких температурах самоорганизация в неорганических полимерах в принципе возможна.
Но сомнения по поводу эволюции, извините, остаются.

По поводу самоорганизации: берем раствор вещества (пересыщенный) и вносим в него кристалл-затравку. И врубаем ультразвук.
И очень скоро вы наблюдаете в растворе много-много мелких кристаллов по образу и подобию "папы".
Это что, тоже жизнь?  ;D

Ну так ВЕРИТЬ можно и в то, что дважды два - пять. И даже в то, что дважды два - шоколадное мороженое. Никакими законами не возбраняется. Можно. А вот нужно ли?

Кристалл может усложниться. Один слой-крепкий, устойчивый, второй - жидкость-среда, в которой йоны достраивают  ост. слои. Слой основания - активен,разрушает и выталкиает почву, лекко разрушаясь от повреждений и восстонавливаясь потом, всё роет и роет почву. Слой-шило, аналогичный первому, врастает в почву и удерживает это в вертикали.А ещё ядро - втягивает в себя все йоны(даже лишние в кристале), а отдаёт лишь часть нужных.В нём возникает мини -кристалл с бомбой. Она взрывается, выкидывая через верх ненужные в-ва и дитё.Дыра заростает, а из ядра дитя вниз(потому, что возникает из осадков в полости ядра и прорастает сквозь его низ)ростёт шило, покрытое слоем основания.Не зацикливайтесь на аналогах углерода!

Стыдно признаться, но я ничего не понял...

Кароче, помнишь лишайник? Также кристаллы разных типов...

А вообще, где кончается неж. и начинается жив.? Я думаю, на земле первой "жизнью" были нуклеиновые кислоты.Они самореплицировались и изомеризовались, потом из продуктов реакции возникали "домики", как у кораллов. Дальше случ. изм.,ест. одбор...

???