В поисках внеземного разума человечество рассчитывает найти углеродные формы жизни. Но кто сказал, что жизнь во Вселенной жизнь должна развиваться исключительно по образу и подобию человека. В нашем обзоре 10 биологических и небиологических систем, на которые попадают под определение “жизнь”.
- Метаногены
В 2005 году Хизер Смит из международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса НАСА подготовили отчет о возможности существования жизни на основе метана, которую они назвали “метаногены”. Такая форма жизни могла бы дышать водородом, ацетиленом и этаном, выдыхая метан вместо углекислого газа. Это сделало бы возможным существование жизни в холодных мирах, таких как Титан, спутник Сатурна.
Как и на Земле, атмосфера Титана в основном состоит из азота, но он смешан с метаном. Титан также является единственным местом в Солнечной системе, где кроме Земли существует множество озер и рек (состоящих из смеси этана с метаном). Жидкость считается необходимой для молекулярных взаимодействий органической жизни, но до сих пор на других планетах искали обычную воду.
- Жизнь на основе кремния
Жизнь на основе кремния является, пожалуй, наиболее распространенной формой альтернативной биохимии, которая описывается в научно-популярной фантастике. Кремний является настолько популярным потому, что он очень похож на углерод и может принимать четыре формы, как и углерод.
Это открывает возможность для существования биохимической системы, основанной полностью на кремнии, который является самым распространенным элементом в земной коре, кроме кислорода. Недавно была открыта разновидность водорослей, которая использует кремний в процессе своего роста. Полноценная кремниевая жизнь вряд ли появится на Земле, поскольку большинство свободного кремния находится в вулканических и магматических породах из силикатных минералов. Но ситуация может отличаться в высокотемпературной среде.
- Другие альтернативные биохимические системы
Существует много других предположений относительно того, как может развиваться жизнь, основанная на другом элементе, в не на углероде. Равно как углерод и кремний, бор имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя различные структурные разновидности гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Подобно углероду, бор может образовывать связи с атомом азота, приводя к созданию соединений, которые имеют химические и физические свойства, аналогичные алканам, простейшим органическим соединениям.
Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году ученые НАСА нашли бактерию GFAJ-1, которая может включать мышьяк вместо фосфора в свою клеточную структуру. GFAJ-1процветает в богатых мышьяком водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк считался ядовитым для каждого живого существа на планете, но оказалось, что возможна жизнь на его основе.
Также в качестве возможной альтернативы воды для создания жизненных форм был назван аммиак. Биохимики создали азотно-водородные соединения с использованием аммиака в качестве растворителя, который может быть использован для создания белков, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любое жизнь на основе аммиака должна будет существовать при более низких температурах, при которых аммиак принимает жидкое состояние.
Сера, как полагают, послужила основой для начала обмена веществ на Земле, и даже сегодня существуют организмы, которые в своем метаболизме используют серу вместо кислорода. Возможно, в другом мире эволюция будет развиваться на основе серы. Некоторые считают, что азот и фосфор могут также занять место углерода при очень специфических условиях.
-
Меметическая жизнь
Ричард Докинз считает, что “развитие жизни заключается в выживании и размножении”. Жизнь должна быть способна к воспроизведению и должна развиваться в среде, где возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге “Эгоистичный ген” Докинз отметил, что понятия и идеи развиваются в головном мозге и распространяются между людьми посредством общения. Во многих отношениях это напоминает поведение и адаптацию генов. Докинз ввел понятие мема, которое описывает единицу передачи человеческой культурной эволюции, аналогичной гену в генетике. Когда человечество стало способно к абстрактному мышлению, эти мемы стали развиваться дальше, регулируя племенные отношения и формируя основу первой культуры и религии. -
Синтетическая жизнь на основе КНК
Жизнь на Земле основана на двух несущих информацию молекулах - ДНК и РНК, и ученые давно интересуются возможно ли создать другие подобные молекулы. Поскольку любой полимер может хранить информацию, в РНК и ДНК закодированы наследственность и передача генетической информации, а сами молекулы способны адаптироваться с течением времени путем эволюционных процессов. ДНК и РНК являются цепочками молекул, называемых нуклеотидами, которые состоят из трех химических компонентов - фосфата, пятиуглеродного сахара и одного из пяти стандартных оснований (аденина, гуанина, цитозина, тимина или урацила).
В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании впервые в мире разработала ксено-нуклеиновую кислоту (XNA или КНК) - синтетические нуклеотиды, которые функционально и структурно похожи на ДНК и РНК. Такие молекулы разрабатывались и раньше, но в первый раз было показано, что они способны к воспроизведению и эволюции.
- Хромодинамика, слабые ядерные силы и гравитационная жизнь
В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт А. Фрейтас младший заявил о возможности небиологической жизни. Он утверждал, что возможен метаболизм живых систем, основанный на четырех фундаментальных силах - электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или КХД), слабых ядерных силах и силе тяжести.
Хромодинамическая жизнь может быть возможна на основе сильного ядерного взаимодействия, которое является сильнейшей из основных сил, но только на очень коротких расстояниях. Он предполагает, что такая среда может существовать на нейтронной звезде, сверхплотном объекте, который имеет массу звезды, но его размер составляет всего 10-20 километров.
Фрейтас считает жизненные формы на основе слабых ядерных сил менее вероятными, поскольку слабые силы действуют только лишь в суб-ядерном диапазоне, и они не особенно сильные.
Также могут существовать гравитационные существа, поскольку гравитация является наиболее распространенной и эффективной фундаментальной силой во вселенной. Такие существа могли бы получать энергию от самой силы тяжести во Вселенной.
- Пылевая плазменная форма жизни
Как известно, органическая жизнь на Земле основана на молекулах соединения углерода. Но в 2007 году, международная команда ученых во главе с В.Н.Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при определенных условиях частицы неорганической пыли могут организовываться в спиральные структуры, которые затем могут взаимодействовать друг с другом практически идентично процессам органической химии. Подобный процесс происходит в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества (помимо твердого, жидкого и газообразного), в котором электроны отрываются от атомов.
Команда Цытовича обнаружили, что когда электроны отделяются, а плазма становится поляризованной, частицы в плазме без внешнего воздействия самоорганизоваются в форму спиральных структур, которые притягиваются друг к другу. Эти спиральные структуры также могут разделяться, формируя в дальнейшем копии исходной структуры, подобно ДНК.
-
iChell
У профессора Ли Кронина, завкафедрой химии в колледже науки и техники Университета Глазго, есть мечта — он хочет создать живые клетки из металла. Для этого профессор экспериментирует с полиоксометаллатами, атомами металла, связывая их с кислородом и фосфором, чтобы создать пузырькообразные ячейки, которые он называет неорганическими химическими клетками или iCHELL. Изменяясостав оксида металла, пузырькам могут быть приданы характеристики мембран биологических клеток. -
Гипотеза Гайя
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон написали статью для New Scientist “В поисках Гайя”. Несмотря на то, что традиционно принято считать, что жизнь возникла на Земле, Лавлок и Эптон утверждают, что жизнь сама по себе принимает активную роль в определении и поддержании условий для своего выживания. Они предположили, что все живое на Земле, вплоть до воздуха, океанов и суши, является частью единой системы, которая представляет из себя живой супер-организм, способный изменить температуру поверхности и состав атмосферы, чтобы обеспечить свое выживание.
Эту систему Гайя, в честь греческой богини Земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, с помощью которого биосфера может существовать в системе Земли. Биосфера Земли якобы имеет ряд природных циклов, и с одним из них что-то идет не так, то остальные компенсируют его в целях поддержания условий для существования жизни. С помощью этой гипотезы легко объяснить, почему атмосфера не состоит в основном из диоксида углерода или почему моря не слишком соленые.
- Зонды фон Неймана
Возможность искусственной жизни на основе машин обсуждается уже давно. Сегодня же рассмотрим концепцию зондов фон Неймана. Венгерский математик и футурист середины 20-го века Джон фон Нейман считал, что для того, чтобы повторить функции человеческого мозга, машине необходимы самоосознание и механизм самовосстановления. Он выдвинул идею создания самовоспроизводящихся машин, которые должны иметь какой-то универсальный конструктор, позволяющий им не только строить собственные реплики, но и потенциально улучшать или изменять версии, что сделает возможным долговременную эволюцию.
Зонды-роботы фон Неймана будут идеально подходить для того, чтобы достичь далеких звездных систем и создать заводы, на которых они будут размножаться тысячами. Причем луны, а не планеты больше подходят для зондов фон Неймана, поскольку они могут легко приземляться и взлетать с этих спутников, а также потому, что на спутниках нет эрозии. Эти зонды будут размножаться за счет природных залежей железа, никеля и т.д., добывая сырье для создания заводов роботов. Они создадут тысячи копий самих себя, а затем полетят искать другие звездные системы.
Постоянный URL записи: http://www.novate.ru/blogs/180715/32182/
Автор: Ragneda, 18.07.2015 09:56
