1. Кремнієве життя
Основою всіх відомих Землі форм життя є вуглець. Справа в тому, що кожен його атом здатний утворювати зв’язок із чотирма іншими атомами одночасно. Завдяки цьому вуглець добре підходить для формування довгих та складних ланцюжків молекул, наприклад білків та ДНК.
Але як вважають вчені, це єдиний гідний кандидат на почесне звання «будівельний матеріал життя». На планетах з іншими фізичними умовами життя може ґрунтуватися на інших хімічних елементах. Наприклад, на кремнії.
Це один із найпоширеніших елементів у Всесвіті. Кремній складає майже 30% маси земної кори його на нашій планеті в 150 разів більше, ніж вуглецю. І кожен його атом може зв’язуватися з чотирма іншими, тому він теж здатний створювати складні хімічні структури.
Вже зараз відомо, деякі земні організми містять як вуглець, а й кремній — наприклад, одноклітинні діатомові водорості формують із нього захисний панцир.
Так, одноклітинні водорості з кам’яним панцирем — що тут особливе.
Ці діти, до речі, виробляють від 20 до 50% кисню на планеті. А з раковин мільярдів відмираючих діатомових водоростей на океанічному дні виростають гори заввишки по 800 метрів.
У лабораторії Каліфорнійського технологічного інституту вчені викликали контрольовану мутацію бактерії, знайденої в гарячих джерелах Ісландії, навчили її формувати кремній-вуглецеві зв’язку. Існують навіть підстави думатиЩо мікроскопічна кремнієве життя існувала на ранніх стадіях розвитку Землі, але потім була витіснена нашими вуглецевими предками.
Правда, якби на світі існувала багатоклітинна жива істота цілком із кремнію, у нас йому було б занадто холодно, і він би скам’янів. Але ось в умовах тепліше, на планетах з гарячою поверхнею та високим тиском на зразок Венери таке створення почувалося б цілком комфортно.
2. Життя на основі миш’яку
Здавалося б, миш’як — одна з найвідоміших у світі отрут. Власне, цей елемент свою назву отримав тому, що їм цькували мишей та щурів. Але він цілком може утворювати складні біополімери.
Миш’як має схожі з фосфором хімічні властивості і теоретично здатний виконувати функції останнього у побудові ДНК. А для деяких земних організмів оксид миш’яку в малих дозах може бути навіть цілком корисною та поживною речовиною. Наприклад, він є схваленим та ефективним хіміотерапевтичним препаратом для лікування гострого промієлоцитарного лейкозу.
Миш’якорганічні сполуки на кшталт арсенобетаїну та арсенохоліну виявлені в багатьох морських організмах: рибах, водоростях, молюсках та грибках. І їм нормально.
А багато грибів взагалі виробляють і акумулюють миш’як у процесі своєї життєдіяльності. Навіть їстівні боровики припудрені! Людина, яка покуштувала старих грибів, може й отруїтися. А ось молоді ще не встигають зробити достатньо отрути.
Стівен Беннер, біохімік Фонду прикладної молекулярної еволюції, стверджуєщо підвищена реакційна здатність миш’яку, що негативно впливає на стабільність біологічних молекул при кімнатній температурі, може виявитися корисною в тому випадку, якщо вони повинні виконувати свої функції там, де холодно. Наприклад, як на супутнику Сатурна Титані. Отже, подібне життя може існувати на холодних планетах, які далекі від своїх зірок.
Миш’як, до речі, не єдина отрута, яка може формувати клітини живих істот. Певні мікроорганізми взагалі використовують у процесі метаболізму ціанід. Вчені вважаютьщо ціаністий водень цілком міг бути каталізатором освіти життя Землі, оскільки він бере участь у створенні аденіну, однієї з компонентів РНК.
3. Метанова життя
До речі, коли ми згадали про Титана. На цьому супутнику Сатурна є моря та озера, але наповнені вони не водою, як у нас, а метаном. Вчені вважаютьщо він здатний підтримувати життя, працюючи як розчинник – тобто виконуючи ту ж функцію, що на нашій планеті дісталася старою доброю H2O.
Істотам, що плавають у метанових океанах, і кисень не потрібний, і близькість до Сонця не потрібна.
Їхні клітинні мембрани можуть бути створені з молекул азоту, вуглецю і водню. Метаболізм у них буде достатньо повільнийТак що метанова еволюція протікатиме не так жваво, як на Землі.
Сидиш собі, їж складні вуглеводні, вдихаєш водень, відновлювальними реакціями переганяєш етан і ацетилен на метан і вус не дуєш. А аналог ДНК можна з усіляких складних ефірів синтезувати. Добре ж.
Головне, щоб не прилетіли будь-які вуглецеві форми життя і не почали перекачувати метан із твоїх океанів у танкери, щоб там на Землі автомобілі заправляти.
4. Сірководневе життя
На Землі вода – джерело життя. Наші тіла використовують її як розчинник, необхідний практично всім хімічних реакцій, створюють енергію підтримки функцій організму. Тому, коли шукають потенційно населені планети, насамперед намагаються визначити, чи є там вода.
Але, теоретично, еволюція не обмежена однієї H2O. З погляду хімії, найближчим аналогом води є сірководень — безбарвний газ, який неприємно пахне тухлими яйцями. Він також складається з трьох атомів і теж непоганий розчинник. Хоча слабше води буде.
На супутнику Юпітера Іо досить багато сірководню, і він може перебувати в рідкій формі на невеликій відстані від поверхні. Астробіолог Дірк Шульце-Макух припустивщо це непогана основа для життя, яка може виконувати ту ж роль, що вода на Землі. Джерелом сірководню на такій планеті будуть вулкани.
Уявляєте, що вам скажуть істоти, що складаються із сірководню, якщо ви прилетите на їхню планету і почнете грати зі сірниками?
Насправді вони не сильно злякаються, тому що в їхній атмосфері кисню, який потрібно для горіння, не знайдеться. Замість нього потенційні організми, що населяють планети чи супутники на зразок Іо, будуть дихати монооксид сірки, який за функціями у них буде аналогічний нашому O2.
5. Амічне життя
Сірководень не єдина альтернатива воді. Аміак теж непоганий варіант. Він надзвичайно поширений у Всесвіті, здатний розчиняти багато елементарних металів та органічних молекул. Щоправда, при контакті з киснем легко спалахує, так що аміачне життя напевно буде анаеробним – тобто обходиться без цього вашого О2.
Аміак може існувати в рідкій формі при температурі від -77,7 до -33,3 ° C, а значить, зможе давати життя організмам на планетах, які досить сильно віддалені від своїх зірок. Крім того, він стає рідким при високому тиску та температурі.
Такий аміак може, наприклад, зустрічатися в атмосфері Юпітера. Гіпотези про літаючі форми життя на газовому гіганті без твердої поверхні висловлював ще у 1970-х астроном Карл Саган. У нього це були плаваючі водневі повітряні кулі розміром із місто.
Аміачні істоти, швидше за все, мали б уповільнений метаболізм і жили б довго. Але і їхня еволюція проходила б повільно. З іншого боку, низькі температури дозволили цим істотам поглинати хімічні речовини, які при земних температурах занадто нестабільні.
Аміачні форми життя, швидше за все, здалися б нам неприємними, тому що видавали б аромат котячої сечі. Втім, за земних температур бідолахи практично миттєво випарувалися б — у буквальному значенні.
