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".

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

Вселенная хранит ещё огромное количество загадок и тайн. Напирмер, таких, как .

Возможность кремниевой жизни признают даже официальные ученые. Кремний – второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. Наиболее часто встречаемым соединением кремния является его диоксид SiO2- кремнезем. В природе он образует минерал кварц и его разновидности: горный хрусталь, аметист, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик. Диоксид кремния - это также песок. Второй тип природных соединений кремния - это силикаты. К ним относятся гранит, глина, слюда.

Почему именно кремний может быть основой жизни?

Кремний образует разветвленные соединения наподобие углеводородов, то есть кремний – источник многообразия. Порошок кремния горит в кислороде, то есть кремний- источник энергии. На основе полупроводниковых свойств кремния созданы микросхемы и соответственно компьютеры – то есть кремний может быть основой разума.

Могла ли на нашей планете быть кремниевая жизнь в прошлом?

Очень даже могла.

Найдены стволы и ветки каменных деревьев. Некоторые из них драгоценные. Находки многочисленны по всему миру. В некоторых местах деревьев столь много, что это иначе, чем лесом не назовешь. У каменных деревьев сохранена структура древесины.

Существуют ископаемые каменные кости животных, в том числе из драгоценных камней. У находок сохранена структура кости. В опаловой челюсти животного структурированы зубы, зубные лунки.

Многие горы напоминают пни огромных каменных деревьев.

В степях валяются в большом количестве каменные ракушки – аммониты.

В общем, примеров ископаемых кремниевых существ много. Если кого-то устраивает официальное объяснение процесса замещения в ископаемых находках углерода на кремний вследствие орошения дерева или кости минеральной водичкой с дальнейшим превращением в драгоценный камень, не читайте дальше эту статью.

Предположим для себя, что кремниевая жизнь – это факт. И она предшествовала углеродной жизни на нашей планете. Тогда следующий вопрос: как она выглядела?

Как и углеродная форма жизни, кремниевая форма жизни должна быть структурирована от простейших одноклеточных форм до эволюционно (или божественно, кому как нравится) сложных и наделенных разумом форм. Сложные формы жизни состоят из органов и тканей. Все как сейчас. Достаточно наивны представления о кремниевой жизни, как о монолитном куске гранита, наделенным духом божьим. Все равно, что живая лужа нефти или живой кусок угля.

Набор органов универсален для любых существ, и углеродных, и кремниевых. Это управление (нервная система), питание, выделение токсинов, каркас (кости и т.п.), защита от внешней среды (кожа), размножение и др.

Ткани животных состоят из разных клеток и выглядят по-разному. Костная ткань, мышечная, эпидермис и т.п.

Ткани состоят из разных веществ: жиры, белки, углеводы. В тканях различное содержание разнообразных веществ от углерода до металлов.

Все это видимое глазу хозяйство функционирует по физическим и химическим законам. Законы общие для живого организма, компьютера, автомобиля.

Пойдем далее: случается нечто и кремниевая жизнь гибнет. На ее руинах ноне процветает углеродная жизнь. Закономерный вопрос: где тела погибших кремниевых животных, растений, рыб и т.д.? Про пни-горы и каменные деревья уже упоминали. Подходит, но маловато количество и разнообразие. Хотелось бы увидеть сложную форму жизни, состоящую из разных органов и тканей. Например, наподобие животного. С кожей, с мышцами, с печенью, с сосудами и сердцем.

Итак: кремниевый исполин погиб. Прошло время. Что мы увидим?

Проведем аналогию: погиб мамонт. Что мы найдем через много-много лет? Обычно каркас (кости), реже кожа, реже мышцы. Мозг и паренхиматозные органы крайне редко.

А теперь поищем в окружающем мире кремниевые каркасы. Они разбросаны по всему миру.

Это античные и колониальные здания!

Предлагаю сделать паузу и спокойно разобрать отличие некоего здания от статичного организма типа коралла или гриба на кремниевой основе.

Кирпичи, балки, блоки, перекрытия – структурные единицы каркасной ткани типа костей современных животных или панциря черепах. Они сохранились хорошо. Кожа – стены со штукатуркой. Канализация – выделительная система. Трубы отопления – кровеносная система. Каминная система – питание. Колокольня с колоколом – орган речи или вестибулярный аппарат. Металлическая арматура или проводка – нервная система.

Под крышей был мозг. Вспомним выражение «крыша поехала». Мозг сгнил от времени вместе с внутренними органами, находившимися во внутренних помещениях. И вся эта труха в виде глины покрывает античные и колониальные здания по первый этаж. Выделить структурную единицу (клетку) мягких тканей уже невозможно.

Итого: структурно любое здание соответствует функциям живого существа. Присутствуют каркас, питание, выделение и т.д. Это подтвердят сантехники и председатели жилкомхозов.

Любые материалы и устройства здания могут быть синтезированы живым организмом. Железные и каменные трубы, тросы, кровельное железо, стекло, все эти детали стройки много раз проще устройств живого организма. Живые организмы используют любые микроэлементы и их соединения, имеющиеся на планете. И синтезируют устройства любого назначения, сложности и состава. Лишь бы было необходимо.

Замки, лампы, электрические шокеры, летательные аппараты, подводные лодки. То есть пестики-тычинки, светлячки, электрические скаты, птицы, рыбы. Это все природа.

Любое техногенное устройство не является эксклюзивным творением мозга инженера, а является копией природного устройства. И наоборот. Соответственно, состав кровельного железа, форма стабильной и вместительной конструкции из кремния в виде дома – не монополия человека. Решения универсальны для природы и для инженера.

Античные здания, они же кремниевые существа размножались, а затем росли так же, как современные растения и животные. Клетки делились, дифференцировались до специализированных тканей в виде стен, кровли, перекрытий, арматуры. И из зародышей типа дольменов превращались в исаакиевские соборы.

Я не буду останавливаться на физиологии, в том числе способах размножения кремниевых существ по причине сложности темы. Было вещество, аналогичное воде в углеродной жизни. Например, серная кислота. Были кремниевые аналоги белков, жиров и углеводов. Был окислитель наподобие кислорода. Например, хлор. Был кремниевый цикл Кребса.

Занятная получается картинка, похожа на смесь христианского ада и фильма «Чужой». Вся эта жизнь бурлила при определенной, видимо высокой температуре. И превращалась в памятники античной и колониальной архитектуры.

Вы можете сказать, что античные здания соответствуют физиологическим потребностям человека? Конечно, нет.

Более древние (по официальной истории) типа пирамид или греческих храмов вообще с людьми не соотносятся ни по размерам, ни по функциям. Зачем они древним грекам? Для проведения религиозного культа? Смешно. Нет, провести можно, если уже имеется готовое здание. Но строить эти гигантские махины голыми руками и в туниках? Здания для неизвестного современной науке технологического процесса? Тоже сомнительно. Более поздние здания, типа колониального Питера можно приспособить под жилье. Но с размерчиками окон, дверей тоже не очень задалось. Говорят, под великанов строили.

В Париже, в Питере и других городах нет никаких внятных следов его строителей и процесса строительства от этапа проектировки до сдачи подрядчику. Все эти колониальные здания появились из ниоткуда. Все эти колониальные здания находятся по всему миру, в том числе в местах, где не было вообще никакой внятной промышленности.

Технология работы с гранитом абсолютно непонятна. Более-менее внятные объяснения это: инопланетные суперлазеры у ЛАИстов или гранитное литье. И то, и другое вне пределов возможностей современной цивилизации.

Структура монолитных гранитных изделий неоднородна. С монолитных колонн отваливается что-то типа штукатурки из того же, но более плотного гранита. Как кожа слазит. Александрийский столп через фильтры выглядит сборным. А может, это что-то типа годичных колец в ходе роста?

Античные и колониальные здания – остовы погибших существ кремниевой формы жизни. Люди поселились в них. Изучали золотые пропорции древних существ, инженерные схемы. Позже разобрали состав материалов. Научились сами изготовлять копии. Так родилось строительство.

Естественно, не все старые здания – кремниевые существа. Граница достаточно четкая – не должно быть дерева в качестве несущих конструкций, перекрытий. Ну а заносились в уже имеющийся кремниевый остов деревянные двери, оконные рамы и пол вполне комфортно.

Дома в колониальных городах типа Питера все разные. Абсолютная разносортица по размерам самих домов, высоте этажей, форме фасада. При этом на улицах нет просвета между домами, они стоят стена к стене. В общей планировке городов есть мягкая природная гармония. Все это напоминает колонию живых существ. Может типа кораллов, или грибов. Соборы – ну прямо вылитые грибы.

Статуи в античных зданиях

Cтатуи – поздний человеческий новодел, напиханный в доисторические остовы. Статуи бесструктурны. Это монолитный массив материала с внешней формой, скопированной с людей и нелюдей. А живые существа структурны, как отмечалось ранее. Также структурны и находки окаменелостей. То есть, у окаменевших деревьев на срезе видны кольца. Найденные каменные челюсти с зубами и кости находятся внутри организма. Они сами по себе являются структурным элементом.

Могли ли кремниевые животные и кремниевые люди быть похожими на современных. Безусловно. Находки якобы окаменевших до состояния драгоценных камней костей животных (в том числе челюстей) и стволов деревьев подтверждают эту вероятность.

Вернусь к проведению религиозного культа в античных и колониальных храмах. Вы заметили, что по всем данным ранее эффективность всех культов была значительно выше. Сейчас, по-моему, опустилась до нуля, если не считать самозомбирования. Скорее всего, дело в следующем. После смерти кремниевого существа его эфирные, астральные и т.п. оболочки покидают мертвое физическое тело не сразу. Также как и у углеродных существ. Энергию этих оболочек и использовали служители культа для своих ритуалов, обосновавшись внутри трупа. Сейчас, видимо сорок дней по меркам кремниевой жизни прошли. Магии больше нет. Надеюсь, все попали в рай.

Когда случился конец кремниевой эры?

Наверное, в соответствии с календарем. Нонче 7525 год от сотворения мира. Могут ли кремниевые остовы простоять 7525 лет? Почему нет? Мы ведь не видели их 7525 лет назад. И соответственно не представляем исходного качества. За последние 200 лет ничего плохого точно не случилось.

Как долго длилась кремниевая эра?

Кремниевая эра – это кора земли. Земную кору составляют породы, основным элементом которых является кремний. Толщина коры – 5-30 километров. И нарабатывали эти километры своей жизнедеятельностью кремниевые существа. Так же как сейчас углеродные существа нарабатывают плодородную почву. Пока наработали 3 метра. Почувствуйте разницу.

Закат кремниевой эры

При погружении в почву кремниевого мира, то есть земную кору температура растет. Греют недра земли. На глубине 10 километров это около 200 градусов. Наверно, таков и был климат в кремниевом мире. Соответственно, материалы имели другие физические и химические свойства, чем сейчас. Со временем кора утолщалась как следствие накопления кремниевой биомассы (почвы). Поверхность удалялась от горячих недр земли и ее температура понижалась. На данный момент тепло недр земли не доходит до поверхности. Единственный источник тепла – солнце. Глобальное похолодание поверхности коры земли сделало условия существования для кремниевого мира неприемлемыми. Наступил конец кремниевого света. Все погибли от холода.

Куда делись останки остальных существ?

На основе кремния природой синтезируется куча драгоценных и полудрагоценных камней. Кремневая жизнь этим и занималась. Высокоорганизованные кремниевые существа состояли из высокоорганизованного кремния в виде драгоценных камней. А распространенные песок, гранит и глина – строительный материал, основа жизни.

Кремниевый мир и восточная философия

В восточных религиях описывается процесс нисхождения духа в материю. Воплощенный дух через реинкарнацию проходит мир камней, растений, животных, людей и становится, наконец, богом. Если повезет. Есть в этом что-то гармоничное и справедливое. Но я подозреваю, мир камней – это не современные булыжники, а мир кремниевых существ. Планета была большим садом живых камней. И задачей кремниевого мира было создание основания жизни – земной коры с массой полезных ископаемых.

Следующий возникший по лестнице прогресса мир – углеродный. И это мир растений. И не важно, что по местничковой классификации современной науки растения – это биологическое царство многоклеточных организмов, клетки которых содержат хлорофилл. И не важно, что в Васе или Джоне нет процесса фотосинтеза. Углеродная жизнь – вторая снизу ступень на пути развития. В глобальном философском смысле мы все – всего лишь растения. А планета – большая плантация. Задача плантации растений – создавать биомассу, быть пищей для животных и людей. То, что нами активно питаются во всех смыслах неуловимые существа – неприятная, но вполне реалистичная конспирологическая идея.

Почему существа неуловимы, невидимы? Потому что мы статичны, медленны по вселенским масштабам. Мы растения. Мы не успеваем увидеть поедающих нас животных, приходящих из следующих по уровню развития миров.

Так называемый человек – главное полезное растение на планете. Его должны по идее культивировать. Но, судя по состоянию дел в мiре наша планета-плантация осталась без хозяев-людей, и активно грабится дикими животными из вышестоящих миров. Варвары есть везде, даже среди богов.

Кора выпотрошена на много километров. Прежний уровень земной коры – вершина Гималаев. Нормальных людей практически полностью заменили генно-модифицированными, размножили до семи миллиардов и с них скачивают эфирную энергию (гавах). Под видом локальных и глобальных войн происходит буквальное потребление людей.

В общем, да придет спаситель-агроном!

Каков был кремниевый мир? Наверное, менее гармоничным, чем наш. Ведь мы являемся следующей ступенькой развития. Нынешнее состояние дел на планете не показательно. Планета заражена и тяжело болеет.

Справимся ли с болезнью? Будет очень трудно. Повторюсь, весь базис жизни, богатства недр, наследие кремниевых существ разграблены на глубину в несколько километров. Выбраны все драгоценные камни и металлы. Нас оставили без прошлого. Мы сидим на куче щебня посреди затопленного карьера.

Драгоценные камни и металлы обладают магическими свойствами. Всю магию изъяли ковшами огромных роторных экскаваторов. Колдовство и магия из обыденной практики стали сказкой. А человеческое общество стало напоминать колонию шершней.

И вечный бой! Покой нам только снится.

Знаменитый геохимик академик Ферсман выдвинул гипотезу, что на нашей планете возможна кремниевая форма жизни (неуглеродная ). Аналогичные предположения делались различными учеными в разное время. В ноябре этого года было распространено сообщение о том, что биотехнологи Калифорнийского института вывели бактерию, которая способна синтезировать соединения с SiO 2 . Таким образом, они существенно продвинулись в исследованиях, связанных с созданием существ, метаболизм которых базируется на неорганических молекулах.

Кремниевая форма жизни: витолитическая теория

В процессе исследований ученые искали в информационной базе белковых последовательностей ферменты, которые обладают способностью связывать С и SiO 2 . Для этой реакции были выбраны гемопротеины. Они представляют собой белки, в которых присутствуют и порфиринов. Исследователи выбрали цитохром. Этот белок синтезирует бактерии, присутствующие в горячих подводных источниках Исландии. Ученые выделили и размножили ген, который кодирует фермент. После этого он был подвергнут случайным мутациям. Созданные последовательности ДНК исследователи внедрили в кишечную палочку. В процессе наблюдений было установлено, что некоторые мутации на активном участке привели к тому, что взятые бактерии стали вырабатывать белок, способный осуществлять синтез кремнийорганических соединений. Его эффективность, определяемая по скорости реакции и количеству продукта, превосходит результативность искусственных катализаторов. Ученые намерены продолжить исследования. Их цель состоит в том, чтобы понять, почему, несмотря на широкое распространение кремниевых соединений на Земле, в ходе эволюции была создана и развилась именно углеродная форма. В природе отсутствуют организмы, которые могли бы использовать SiO 2 в метаболизме. Вполне возможно, что в будущем исследователям удастся создать организм, с которого начнется кремниевая форма жизни на Земле .

Литературные представления

Кремниевая форма жизни на Земле незаметна человеческому глазу. Метаболизм в ней настолько растягивается во времени, что люди не принимают во внимание саму возможность ее существования. В книгах Пратчетта (английского писателя) о Плоском мире описана оригинальная раса кремний-органических существ - троллей. Их мышление зависит от температуры среды обитания. Глупость, которая свойственна троллям, объясняется плохим функционированием кремнийорганического мозга в тепле. При значительном охлаждении эти существа проявляют сверхвысокие интеллектуальные способности. Представители кремниево-кальциевого мира могут трансформироваться в скелет животных и растения, а также в кораллы.

Природные явления

Французские геологи Решар и Эсколье достаточно продолжительное время очень тщательно исследовали образцы пород из разных уголков планеты. Они выяснили, что камням присущи определенные признаки процессов жизнедеятельности. Только протекают они крайне медленно. Ученые выяснили, что структура камней может изменяться. Они могут быть старыми или молодыми. Кроме этого, исследователи установили их способность "дышать". Но один "вдох" растягивается на 1-14 дней, а "удар сердца" - почти на сутки. Ученые фотографировали камни в разные периоды времени и установили их способность перемещаться. Между тем, "движущиеся глыбы" есть во многих уголках планеты.

Кремниевая форма жизни: агаты, живые камни

Существует гипотеза, что кристаллическая минеральная решетка способна накапливать сведения и оперировать ими. То есть выдвигается теория "мыслящих камней". По мнению ряда исследователей, все биологические организмы, человек в том числе, являются только "инкубаторами". Их значение заключается в рождении "камней". Установлено, что из пепла после можно изготовить алмаз. Такая услуга достаточно популярна в некоторых странах. К примеру, из 500 г праха под давлением и высокой температурой за 2 месяца можно вырастить голубой алмаз, диаметр которого 5 мм. Человек в среднем за свою жизнь синтезирует порядка 100 кг кварца и кремния. Считается, что они, попадая в организм, начинают расти, зачастую причиняя дискомфорт. После смерти эти камни, вероятно, проходят еще один цикл развития уже в естественных (природных) условиях. Они превращаются в обособленные самородки, которые напоминают агаты. Скопление и развитие песчинок в организме известно давно. Такой процесс именуется псевдоморфозой. Так, кости динозавров сохранились до настоящего времени именно благодаря этому явлению. При этом химический состав остатков ничего общего с костной тканью не имеет. По сути, их существование обуславливает кремниевая форма жизни. Это доказано рядом исследований. В одном случае слепки костных останков халцедоновые, в другом - апатитовые. В Австралии были обнаружены необычные белемниты - головоногие моллюски, широко населявшие планету в мезозойскую эру. Их костные остатки замещены опалом.

Исследования А. Боковикова

Достаточно оригинально объясняется кремниевая форма жизни на примере минерала "агат ". Отечественный исследователь Боковиков обнаружил несколько признаков, позволяющих сформулировать гипотезу. Агат является скрытокристаллической разновидностью кварца. Он представлен в виде тонковолокнистого агрегата халцедона, отличается полосчатым распределением расцветки и слоистой структурой. В ходе многолетних наблюдений была описана кремниевая форма жизни. Агат , как растительный организм, не бессмертен, несмотря на то, что существует миллионы лет.

Характеристики

В образцах разного возраста четко выявляются анатомические черты. В частности, в ходе исследований ученый и его команда обнаружили полосатое и кристаллическое тело, донышко-зеркало (значение этого элемента не было установлено точно, предполагается, что это в некотором роде подобие зрительного анализатора). Агаты имеют кожу, которая может линять и регенерироваться. Как и многие другие организмы, они болеют и залечивают свои раны (трещины и сколы). Кремниевая форма жизни предполагает питание, захват определенных пространств, сохранение сложных форм в динамике.

Размножение

В ходе исследований ученые выявили интересный факт. Было установлено, что агаты двуполы. Кристаллическое тело является женским, а полосатое - мужским. Присутствуют в них и гены. Они представлены кристаллами женского тела. Размножение может осуществляться несколькими способами. Например, кремниевая форма жизни развивается из "семян". Кроме этого, на конкретных примерах Боковиков показал, что возможно и отпочкование, клонирование, деление с формированием разделительных центров. Исследователь наблюдал размножение криотами в базальте. Ученый выделил ряд процессов. Например, зарождение криот, развитие, появление младенца, превращение в организм, возникновение вокруг зародышей сферических структур, гибель.

Масонские представления

В ходе многочисленных исследований сформировалось новое учение - антропософия. Ее основателем стал Р. Штайнер. Он утверждал, что является главенствующей на планете. Рождение, развитие и смерть человека необходимо только ради одной цели. Она состоит в служении минеральному миру. Человек и другие организмы обеспечивают существование соединений с Задачу людей Штайнер видел в преобразовании минерального мира в произведение искусства. Он говорил о том, что электричество свидетельствует об оккультных глубинах вещества. Когда люди заново выстроят минеральный мир, в соответствии со своим внутренним восприятием, прекратит развиваться планета в физическом смысле. Она перейдет в другое состояние, в котором в уплотненном виде будет находиться отражение всего, чем была когда-то минеральная Земля. Штайнер приводит в обоснование слова Гете, когда тот говорил о Духе планеты. Вместе с этим ученый указывает, что существует и кремниевая форма жизни на Луне . Он говорит о том, что и на этом небесном теле был план развития. В каждом конкретном случае, относительно каждой планеты, существует своя схема. Атомы, оставшиеся после прекращения физического развития, стали основой для создания Земли. Для планеты разрабатывается свой план. Достигая конца развития, ее атомы переходят к другому небесному телу. В результате может возникнуть кремниевая форма жизни на Венере , Марсе, Юпитере.

Круговорот в природе

Кремниевая форма жизни выступает как начальная и конечная цель существования организмов на планете. Ряд крупных ученых предлагает видеть смысл возникновения человеческой цивилизации исключительно в участии круговорота в природной среде. Пока люди были собирателями и охотниками, они выступали как члены естественных биоценозов. Однако цивилизация обладает рядом специфических черт. По мнению В. В. Малахова, человек извлекает из недр то, что вышло из круговорота. К примеру, это нефть, уголь, газ. При этом в землю человек возвращает углерод в наиболее доступной для организмов форме. Извлекая из недр металлы, люди насыщают ими промышленные стоки, возвращая отработанные соединения в Мировой океан в приемлемом для его обитателей виде. В этом, собственно, состоит биосферная задача человечества.

Гибель человечества

По мнению Малахова, когда данная функция будет полностью реализована, цивилизации придет тихий и естественный конец, обусловленный исчерпанием запасов. Это будет не атомная война, а медленное угасание человечества. При этом биосфера выйдет на качественно новый уровень развития. Ее ожидает расцвет. Безусловно, считает Малахов, насыщение атмосферного воздуха углекислотой, вероятный парниковый эффект, обогащение тяжелыми металлами океана приведет к гибели огромного количества организмов. Это будет одним из биосферных кризисов. Однако вместе с этим жизнь на новом этапе расцветет. Появятся новые системы с необычными веществами и металлами. Однако все это будет существовать без человека.

Выводы

Исходя из гипотезы Малахова, умирание цивилизации не будет означать смерть человека. В течение определенного периода люди еще будут жить на Земле. Они объединятся в примитивные общины скотоводов, охотников, собирателей. Однако это будет уже существование биологического вида как элемента естественного биоценоза. Другими словами, суть бытия заключается не в антропоцентризме. Оно состоит в служении "Иному", которое, как считает И. Ефремов, можно также определить, изучая камень в качестве одной из его манифестаций.

"Темная материя"

По мнению некоторых ученых, она также может выступать в качестве одной из форм жизни. Термином исследователи обозначают гипотетическое вещество, которое заполняет примерно 27% Вселенной. Физиками это понятие было придумано для объяснения некоторых противоречий. По мнению экспертов, эта материя может являться разумной и взаимодействовать с человеком. Однако эта ткань располагается на квантовом уровне. Это объясняет тот факт, что многолетние изучения космоса не показали ученым сколько-нибудь удовлетворительного доказательства наличия другой жизни на планетах.

Заключение

В популярных медицинских изданиях можно встретить результаты исследований, указывающие на то, что организму человека требуется каждый день около 40-50 мг кремния. В качестве его ключевой функции выступает поддержание нормального обмена веществ. Установлено, что многих болезней организма могло бы не быть, если бы в нем было достаточно кремния. В этой связи считается, что здоровье предков человека было подорвано продуктами, препятствующими его усвоению. Многие из них входят в рацион и сегодня. Это, в частности, мясо, белая мука, сахар, консервы. Смешанная пища задерживается в пищеварительной системе до 8 часов. Это означает, что на протяжении этого времени организм переваривает продукты, задействовав большую часть ферментов. В такой ситуации, как считал И. П. Павлов, организм не может обеспечивать достаточное поступление энергии в другие органы - сердце, почки, мышцы, мозг. Из этого исследователи делают один важный вывод. Они говорят о том, что, вероятно, Штайнер, который говорит о том, что смысл существования человека состоит в служении минералам, прав.

Живые организмы состоят в основном из органических соединений (и воды). Органические соединения - это, собственно, соединения углерода (за исключением карбидов, карбонатов и еще некоторого количества соединений углерода, которые относятся к неорганическим веществам). Отсюда и термин "углеродные формы жизни". Возможно, более правильно было бы назвать это "углеводородной" жизнью, но это уже вопрос терминологии.

Почему именно органические соединения? Жизнь в принципе можно представить как совокупность химических процессов и в этом смысле органические соединения стали основой жизни благодаря тому, что их химия достаточно сложна и разнообразна. Во-первых, структурные характеристики: возможность построения сложных и разветвленных многофункциональных молекул, гомологические ряды, позволяющие тонко настраивать свойства этих молекул, разнообразие функциональных групп. Во-вторых, сами функциональные возможности: органические соединения могут быть и окислителями и восстановителями и кислотами и основаниями, вступать в реакции присоединения, отщепления, обмена, практически в любые типы реакций, собственно говоря. В-третьих, соответствие условиям окружающей среды: два основных источника энергии для жизни на Земле - это солнечный свет и кислород, органические соединения с одной стороны открывают богатые возможности по фотосинтезу, а с другой - способны участвовать в обратимых процессах окисления/восстановления с кислородом (очень важно, что обратимых, поскольку иначе живые организмы сгорали бы или сгнивали при взаимодействии с кислородом).

Соответственно, из этого видно, какие требования могут быть к другим "базовым" элементам жизни. Строго говоря, тут многое зависит от внешних условий. В близких к земным условиях я лично не вижу возможности существования неуглеродной жизни, а если фантазировать произвольные условия, то многие р-элементы могли бы стать основой жизни. И кремний и фосфор, наверное, и бор и сера. В общем любой элемент, способный образовывать структурно-сложные соединения. Дальше можно фантазировать, что могло бы играть роль "кислорода", а что "водорода" для этого базового элемента и т.д. Кремний нравится фантастам за то, что он близок по многим свойствам к углероду. Но что было бы для него "кислородом"? Может быть, хлор? А "водородом"? Возможно, тот же водород. Ну, в общем это уже бессмысленное фантазирование, для начала нужно задать условия внешней среды.

Потому что основу всех биологических соединений составляют углеродные цепочки - стабильные и в то же время способные образовывать многочисленные связи (содержание углерода в организме человека равно примерно 21%).

Похожими свойствами обладает кремний (Si), так что теоретически возможна кремниевые формы жизни (об этом даже была серия Звездного Пути).

У кремния в обычных условиях менее прочные связи, чем у углерода. Атомы кремния крупнее, соответственно хуже углеродной органики создают пространственные изомеры, а значит сразу меньше разнообразия. Кремний хорошо складывается в кристаллы, и мало растворяется в воде, видимо из-за этого и не стал заметной основой земной жизни, появившейся в воде. Но при высоких давлениях и температурах он становится интересным, ибо гораздо устойчивее углерода. В вулканических источниках существуют бактерии на смешанной кремниево-углеродной основе. Венера например, становится реальным претендентом на появление кремниевой жизни

Ответить

Прокомментировать

То, что мы дышим кислородом вовсе не означает, что он - основа нашей формы жизни. Ведь есть анаэробные организмы, которым не нужен кислород. Жизнь появилась на Земле до того, как появился кислород в свободном виде (благодаря цианобактериям). Всё живое на Земле основано на углеродных органических соединениях.

Теории другой основы жизни, конечно есть, однако, пока не находят подтверждения. Кремний, например, гораздо хуже реагирует с большинством соединений. Его хоть и больше на Земле, чем углерода, пока не найдено никаких следов и даже соединений, чтобы говорить о кремниевой биологии. Правда, некоторые организмы используют соединения кремния в качестве панциря, например.

Идеи с жизнью на основе азота и фосфора тоже весьма сомнительны.

Исследования состава комет, астероидов, облаков газа в космосе позволяют говорить о преобладании углеродной органики. Почему? Видимо потому, что углерод наиболее подходящий для этого элемент.

Согласен с вами. Углерод очень хорошо складывается в соединения, особенно в полимерные цепочки, которые достаточно стабильны. Про кремний вы совершенно правы: он хотя и 4-валентный, но не образует таких прочных цепочек, и большая часть его соединений просто кристаллическая. Жизнь зародилась в воде, возможно и без кислорода, но без него, очевидно, не достигла бы нынешнего развития. Органика без кислорода распадается до простых углеводородов, и не дает разнообразия сложных соединений. Именно кислород позволил быстрый обмен веществ, сформироваться крупным и подвижным существам. Кислород химически активен - хорошо вступает в соединения и восстанавливается обратно, энергетически целесообразен. Благодаря кислороду возможен скоростной энергообмен, необходимый для быстрых подвижных мышц, развитого мозга и вообще существования крупных организмов.

Насчет соединений азота, они нестабильны в земных условиях, даже взрывоопасны. Но в среде с давлением от 30 до 800 тысяч атмосфер, азот дает на несколько порядков (!) большее разнообразие метастабильных соединений, чем углерод на Земле. Трудно представить возможную жизнь в таких условиях. Высокое давление - это почти всегда высокая температура, разрушающая почти все. Сомнительны вопросы с обменом веществ, при вязкости среды, как в верхней мантии Земли. Такая жизнь, если и чудом появится, то просто не сможет покинуть свою среду. Исключены контакты с внешним миром, в такой толще вещества не появится крупных организмов, у них не будет зрения, и нереально технологическое развитие. Про фосфор мне сказать нечего, но углерод он точно не заменит.

Ответить

Прокомментировать

Ответить

В поисках внеземного разума ученые часто получают обвинения в «углеродном шовинизме», поскольку ожидают, что другие жизнеформы во Вселенной будут состоять из тех же биохимических строительных блоков, что и мы, соответствующим образом выстраивая свои поиски. Но жизнь вполне может быть другой - и люди об этом задумываются - поэтому давайте изучим десять возможных биологических и небиологических систем, которые расширяют определение «жизни».

В 2005 году Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса в NASA подготовили документ, рассматривающий возможность существования жизни на базе метана, так называемых метаногенов. Такие формы жизни могли бы потреблять водород, ацетилен и этан, выдыхая метан вместо углекислого газа.

Это могло бы сделать возможными зоны обитаемости жизни в холодных мирах вроде луны Сатурна Титан. Подобно Земле, атмосфера Титана представлена по большей части азотом, но смешанным с метаном. Титан также единственное место в нашей Солнечной системе, кроме Земли, где присутствуют большие жидкие водоемы - озера и реки из этано-метановой смеси. (Подземные водоемы также присутствуют на Титане, его сестринской луне Энцелад, а также на спутнике Юпитера Европе). Жидкость считается необходимой для молекулярных взаимодействий органической жизни и, конечно, основное внимание будет сосредоточено на воде, но этан и метан также позволяют таким взаимодействиям осуществляться.

Миссия NASA и ESA «Кассини-Гюйгенс» в 2004 году наблюдала грязный мир с температурой -179 градусов по Цельсию, где вода была твердой как камень, а метан плыл по речным долинам и бассейнам в полярные озера. В 2015 году команда инженеров-химиков и астрономов Корнелльского университета разработала теоретическую клеточную мембрану из небольших органических соединений азота, которые могли бы функционировать в жидком метане Титана. Они назвали свою теоретическую клетку «азотосомой», что в буквальном переводе означает «азотное тело», и она обладала такой же стабильностью и гибкостью, что и земная липосома. Самым интересным молекулярным соединением была акрилонитриловая азотосома. Акрилонитрил, бесцветная и ядовитая органическая молекула, используется для акриловых красок, резины и термопластмассы на Земле; также его нашли в атмосфере Титана.

Последствия этих экспериментов для поисков внеземной жизни сложно переоценить. Жизнь не только потенциально могла развиться на Титане, но ее еще и можно обнаружить по водородным, ацетиленовым и этановым следам на поверхности. Планеты и луны, в атмосферах которых преобладает метан, могут быть не только вокруг подобных Солнцу звезд, но и вокруг красных карликов в более широкой « ». Если NASA запустит Titan Mare Explorer в 2016 году, уже в 2023 году мы получим подробную информацию о возможной жизни на азоте.

Жизнь на основе кремния

Жизнь на основе кремния - это, пожалуй, самая распространенная форма альтернативной биохимии, любимой популярной наукой и фантастикой - вспомните хорта из «Звездного пути». Эта идея далеко не нова, ее корни уходят еще в 1894 году: «Какое фантастическое воображение могло бы разыграться из такого предположения: представим кремниево-алюминиевые организмы - или, может, сразу кремниево-алюминиевых людей? - которые путешествуют через атмосферу из газообразной серы, положим так, по морям из жидкого железа температурой в несколько тысяч градусов или вроде того, чуть выше температуры доменной печи».

Кремний остается популярным именно потому, что очень похож на углерод и может образовывать четыре связи, подобно углероду, что открывает возможность создания биохимической системы полностью зависимой от кремния. Это самый распространенный элемент в земной коре, если не считать кислород. На Земле есть водоросли, которые включают кремний в свой процесс роста. Кремний играет вторую после углерода роль, поскольку тот может образовывать более стабильные и разнообразные комплексные структуры, необходимые для жизни. Углеродные молекулы включают кислород и азот, которые образуют невероятно крепкие связи. Сложные молекулы на основе кремния, к сожалению, имеют тенденцию распадаться. Кроме того, углерод чрезвычайно распространен во Вселенной и существует миллиарды лет.

Едва ли жизнь на основе кремния появится в окружении, подобном земному, поскольку большая часть свободного кремния будет заперта в вулканических и магматических породах из силикатных материалов. Предполагают, что в высокотемпературном окружении все может быть по-другому, но никаких доказательств пока не нашли. Экстремальный мир вроде Титана мог бы поддерживать жизнь на основе кремния, возможно, вкупе с метаногенами, так как молекулы кремния вроде силанов и полисиланов могут имитировать органическую химию Земли. Тем не менее на поверхности Титана преобладает углерод, тогда как большая часть кремния находится глубоко под поверхностью.

Астрохимик NASA Макс Бернштейн предположил, что жизнь на основе кремния могла бы существовать на очень горячей планете, с атмосферой богатой водородом и бедной кислородом, позволяя случиться комплексной силановой химии с обратными кремниевыми связями с селеном или теллуром, но такое, по мнению Бернштейна, маловероятно. На Земле такие организмы размножались бы очень медленно, а наши биохимии никак бы не мешали друг другу. Они, впрочем, могли бы медленно поедать наши города, но «к ним можно было бы применить отбойный молоток».

Другие биохимические варианты

В принципе, было довольно много предложений касательно жизненных систем, основанных на чем-то другом, помимо углерода. Подобно углероду и кремнию, бор тоже имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя разные структурные варианты гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Как и углерод, бор может связываться с азотом, образуя соединения, по химическим и физическим свойства подобным алканам, простейшим органическим соединения. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет наиболее целесообразна в среде, температура которой достаточно низка для жидкого аммиака, тогда химические реакции будут протекать более контролируемо.

Другая возможная форма жизни, которая привлекла определенное внимание, это жизнь на основе мышьяка. Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая могла включать мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяков водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Независимые эксперты немного разбавили это заявление, когда не нашли никаких свидетельств включения мышьяка в ДНК или хотя бы каких-нибудь арсенатов. Тем не менее разгорелся интерес к возможной биохимии на основе мышьяка.

В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Ученые предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя; он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Твердый аммиак плотнее жидкого аммиака, поэтому нет никакого способа остановить его замерзание при похолодании. Для одноклеточных организмов это не составило бы проблемы, но вызвало бы хаос для многоклеточных. Тем не менее существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах Солнечной системы, а также на газовых гигантах вроде Юпитера.

Сера, как полагают, послужила основой для начала метаболизма на Земле, и известные организмы, в метаболизм которых включена сера вместо кислорода, существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Некоторые считают, что азот и фосфор могли бы также занять место углерода при довольно специфических условиях.

Меметическая жизнь

Ричард Докинз считает, что основной принцип жизни звучит так: «Вся жизнь развивается, благодаря механизмам выживания воспроизводящихся существ». Жизнь должна быть способна воспроизводиться (с некоторыми допущениями) и пребывать в среде, где будут возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге «Эгоистичный ген» Докинз отметил, что понятия и идеи вырабатываются в мозгу и распространяются среди людей в процессе общения. Во многом это напоминает поведение и адаптацию генов, поэтому он называет их «мемами». Некоторые сравнивают песни, шутки и ритуалы человеческого общества с первыми стадиями органической жизни - свободными радикалами, плавающими в древних морях Земли. Творения разума воспроизводятся, эволюционируют и борются за выживание в царстве идей.

Подобные мемы существовали до человечества, в социальных призывах птиц и усвоенном поведении приматов. Когда человечество стало способно абстрактно мыслить, мемы получили дальнейшее развитие, управляя племенными отношениями и формируя основу для первых традиций, культуры и религии. Изобретение письма еще больше подтолкнуло развитие мемов, поскольку они смогли распространяться в пространстве и времени, передавая меметичную информацию подобно тому, как гены передают биологическую. Для некоторых это чистая аналогия, но другие считают, что мемы представляют уникальную, хотя немного рудиментарную и ограниченную форму жизни.

Жизнь на Земле основана на двух переносящих информацию молекулах, ДНК и РНК, и долгое время ученые размышляли, можно ли создать другие похожие молекулы. Хотя любой полимер может хранить информацию, РНК и ДНК отображают наследственность, кодирование и передачу генетической информации и способны адаптироваться с течением времени в процессе эволюции. ДНК и РНК — это цепи молекул-нуклеотидов, состоящих из трех химических компонентов - фосфата, пятиуглеродной сахарной группы (дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК) и одного из пяти стандартных оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил).

В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании первой в мире разработала ксенонуклеиновую кислоту (КНК, XNA), синтетические нуклеотиды, функционально и структурно напоминающие ДНК и РНК. Они были разработаны путем замены сахарных групп дезоксирибозы и рибозы различными субститутами. Такие молекулы делали и раньше, но впервые в истории они были способны воспроизводиться и эволюционировать. В ДНК и РНК репликация происходит с помощью молекул полимеразы, которые могут читать, транскибировать и обратно транскрибировать нормальные последовательности нуклеиновых кислот. Группа разработала синтетические полимеразы, которые создали шесть новых генетических систем: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA и TNA.

Одна из новых генетических систем, HNA, или гекситонуклеиновая кислота, была достаточно надежной, чтобы хранить нужное количество генетической информации, которая может послужить в качестве основы для биологических систем. Другая, треозонуклеиновая кислота, или TNA, оказалась потенциальным кандидатом на таинственную первичную биохимию, царившую на рассвете жизни.

Есть масса потенциальных применений этих достижений. Дальнейшие исследования могут помочь в разработке лучших моделей появления жизни на Земле и будут иметь последствия для биологических измышлений. XNA может получить терапевтическое применение, ведь можно создать нуклеиновые кислоты для лечения и связи с конкретными молекулярными целями, которые не будут портиться так быстро, как ДНК или РНК. Они даже могут лечь в основу молекулярных машин или вообще искусственной формы жизни.

Но прежде чем это станет возможно, должны быть разработаны другие энзимы, совместимые с одной из XNA. Некоторые из них уже разработали в Великобритании в конце 2014 года. Есть также возможность, что XNA может причинять вред РНК/ДНК-организмам, поэтому безопасность должна быть на первом месте.

Хромодинамика, слабое ядерное взаимодействие и гравитационная жизнь

В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт Фрейтас-младший предположил возможную небиологическую жизнь. Он заявил, что возможный метаболизм живых систем основан на четырех фундаментальных силах - электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или квантовой хромодинамике), слабом ядерном взаимодействии и гравитации. Электромагнитная жизнь - это стандартная биологическая жизнь, которую мы имеем на Земле.

Хромодинамическая жизнь могла бы быть основана на сильном ядерном взаимодействии, которое считается сильнейшим из фундаментальных сил, но только на чрезвычайно коротких расстояниях. Фрейтас предположил, что такая среда может быть возможна на нейтронной звезде, тяжелом вращающемся объекте 10-20 километров в диаметре с массой звезды. С невероятной плотностью, мощнейшим магнитным полем и гравитацией в 100 миллиардов раз сильнее, чем на Земле, у такой звезды было бы ядро с 3-километровой коркой кристаллического железа. Под ней было бы море с невероятно горячими нейтронами, различными ядерными частицами, протонами и ядрами атомов и возможные богатые нейтронами «макроядра». Эти макроядра в теории могли бы сформировать крупные сверхъядра, аналогичные органическим молекулам, нейтроны выступали бы эквивалентом воды в причудливой псевдобиологической системе.

Фрейтас видел формы жизни на базе слабого ядерного взаимодействия как маловероятные, поскольку слабые силы действуют лишь в субъядерном диапазоне и не особенно сильны. Как часто показывает бета-радиоактивный распад и свободный распад нейтронов, формы жизни слабого взаимодействия могли бы существовать при тщательном контроле слабых взаимодействий в своей среде. Фрейтас представил существ, состоящих из атомов с избыточными нейтронами, которые становятся радиоактивными, когда умирают. Он также предположил, что есть регионы Вселенной, где слабая ядерная сила сильнее, а, значит, шансы на появление такой жизни выше.

Гравитационные существа тоже могут существовать, поскольку гравитация является самой распространенной и эффективной фундаментальной силой во Вселенной. Такие существа могли бы получать энергию из самой гравитации, получая неограниченное питание из столкновений черных дыр, галактик, других небесных объектов; существа поменьше - из вращения планет; самые маленькие - из энергии водопадов, ветра, приливов и океанических течений, возможно, землетрясений.

Формы жизни из пыли и плазмы

Органическая жизнь на Земле основана на молекулах с соединениями углерода, и мы уже выяснили возможные соединения для альтернативных форм. Но в 2007 году международная группа ученых во главе с В. Н. Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при нужных условиях частицы неорганической пыли могут собираться в спиральные структуры, которые затем будут взаимодействовать друг с другом в манере, присущей для органической химии. Это поведение также рождается в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества после твердого, жидкого и газообразного, когда электроны отрываются от атомов, оставляя массу заряженных частиц.

Группа Цытовича обнаружила, что когда электронные заряды отделяются и плазма поляризуется, частицы в плазме самоорганизуются в форму спиральных структур вроде штопора, электрически заряженных, и притягиваются друг к другу. Они также могут делиться, образуя копии оригинальных структур, подобно ДНК, и индуцировать заряды в своих соседях. По мнению Цытовича, «эти сложные, самоорганизующиеся плазменные структуры отвечают всем необходимым требованиям, чтобы считать их кандидатами в неорганическую живую материю. Они автономны, они воспроизводятся и они эволюционируют».

Некоторые скептики считают, что такие заявления являются больше попыткой привлечь внимание, нежели серьезными научными заявлениями. Хотя спиральные структуры в плазме могут напоминать ДНК, сходство в форме необязательно предполагает сходство в функциях. Более того, тот факт, что спирали воспроизводятся, не означает потенциал жизни; облака тоже так делают. Что еще больше удручает, большая часть исследований была проведена на компьютерных моделях.

Один из участников эксперимента также собщил, что хотя результаты действительно напоминали жизнь, в конце концов, они были «просто особой формой плазменного кристалла». И все же, если неорганические частицы в плазме могут перерасти в самовоспроизводящиеся, развивающиеся формы жизни, они могут быть наиболее распространенной формой жизни во Вселенной, благодаря вездесущей плазме и межзвездным облакам пыли по всему космосу.

Неорганические химические клетки

Профессор Ли Кронин, химик Колледжа науки и инженерии при Университете Глазго, мечтает создать живые клетки из металла. Он использует полиоксометаллаты, ряд атомов металла, связанных с кислородом и фосфором, чтобы создать похожие на клетки пузырьки, которые он называет «неорганическими химическими клетками», или iCHELLs (этот акроним можно перевести как «неохлетки»).

Группа Кронина начала с создания солей из отрицательно заряженных ионов крупных оксидов металла, связанных с небольшим положительно заряженным ионом вроде водорода или натрия. Раствор из этих солей затем впрыскивается в другой солевой раствор, полный больших положительно заряженных органических ионов, связанных с небольшими отрицательно заряженными. Две соли встречаются и обмениваются частями, так что крупные оксиды металла становятся партнерами с крупными органическими ионами, образуя что-то вроде пузыря, который непроницаем для воды. Изменяя костяк оксида металла, можно добиться того, что пузыри приобретут свойства биологических клеточных мембран, которые выборочно пропускают и выпускают химические вещества из клетки, что потенциально может позволить протеканию того же типа контролируемых химических реакций, который происходит в живых клетках.

Группа ученых также сделала пузыри в пузырях, имитируя внутренние структуры биологических клеток, и добилась прогресса в создании искусственной формы фотосинтеза, которая потенциально может быть использована для создания искусственных клеток растений. Другие синтетические биологи отмечают, что такие клетки могут никогда не стать живыми, пока не получат систему репликации и эволюции вроде ДНК. Кронин не теряет надежду на то, что дальнейшее развитие принесет свои плоды. Среди возможных применений этой технологии есть также разработка материалов для солнечных топливных устройств и, конечно, медицина.

По словам Кронина, «основная цель - это создать комплексные химические клетки с живыми свойствами, которые могут помочь нам понять развитие жизни и пойти этим же путем, чтобы привнести новые технологии на основе эволюции в материальный мир - своего рода неорганические живые технологии».

Зонды фон Неймана

Искусственная жизнь на основе машин - это довольно распространенная идея, чуть ли не банальная, поэтому давайте просто рассмотрим зонды фон Неймана, чтобы не обходить ее стороной. Впервые их придумал в середине 20 века венгерский математик и футуролог Джон фон Нейман, который считал, что для того, чтобы воспроизводить функции человеческого мозга, машина должна обладать механизмами самоуправления и самовосстановления. Так он пришел к идее создания самовоспроизводящихся машин, в основе которых работают наблюдения за возрастающей сложностью жизни в процессе воспроизводства. Он считал, что такие машины могут стать своего рода универсальным конструктором, который мог бы позволить не только создавать полные реплики себя самого, но и улучшать или изменять версии, тем самым осуществляя эволюцию и наращивая сложность со временем.

Другие футурологи вроде Фримена Дайсона и Эрика Дрекслера довольно быстро применили эти идеи к области космических исследований и создали зонд фон Неймана. Отправка самовоспроизводящегося робота в космос может быть самым эффективным способом колонизации галактики, ведь так можно захватить весь меньше чем за один миллион лет, даже будучи ограниченными скоростью света.

Как объяснил Мичио Каку:

«Зонд фон Неймана - это робот, предназначенный для достижения далеких звездных систем и создания фабрик, которые будут строить копии самих себя тысячами. Мертвая луна, даже не планета, может стать идеальным пунктом назначения для зондов фон Неймана, поскольку там будет проще садиться и взлетать с этих лун, а также потому что на лунах нет эрозии. Зонды могли бы жить за счет земли, добывая железо, никель и другое сырье для строительства роботизированных фабрик. Они бы создали тысячи копий самих себя, которые затем разошлись бы в поисках других звездных систем».

За долгие годы были придуманы различные версии базовой идеи зонда фон Неймана, включая зонды освоения и разведки для тихого исследования и наблюдения внеземных цивилизаций; зондов связи, разбросанных по всему космосу, чтобы лучше улавливать радиосигналы инопланетян; рабочие зонды для строительства сверхмассивных космических структур; зонды-колонизаторы, которые будут покорять другие миры. Могут быть даже путеводные зонды, которые будут выводить юные цивилизации в космос. Увы, могут быть и зонды-берсеркеры, задачей которых будет уничтожение следов любой органики в космосе, за чем последует строительство полицейских зондов, которые будут эти атаки отражать. Учитывая то, что зонды фон Неймана могут стать своего рода космическим вирусом, нам стоит осторожно подходить к их разработке.

Гипотеза Геи

В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон совместно написали статью для New Scientist под названием «В поисках Геи». Придерживаясь традиционной точки зрения о том, что жизнь зародилась на Земле и процветала благодаря нужным материальным условиям, Лавлок и Эптон предположили, что жизнь таким образом взяла на себя активную роль в поддержании и определении условий для своего выживания. Они предположили, что вся живая материя на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности является частью единой системы, ведущей себя подобно сверхорганизму, который способен настраивать температуру на поверхности и состав атмосферы нужным для выживания образом. Они назвали такую систему Геей, в честь греческой богини земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, благодаря которому на земле может существовать биосфера.

Лавлок работал над гипотезой Геи с середине 60-х годов. Основная идея в том, что биосфера Земли имеет ряд природных циклов, и когда один идет наперекосяк, другие компенсируют его так, чтобы поддерживать жизненную способность. Это могло бы объяснить, почему атмосфера не состоит целиком из диоксида углерода или почему моря не слишком соленые. Хотя вулканические извержения сделали раннюю атмосферу состоящей преимущественно из диоксида углерода, появились вырабатывающие азот бактерии и растения, производящие кислород в процессе фотосинтеза. Спустя миллионы лет атмосфера изменилась в нашу пользу. Хотя реки переносят соль в океаны из пород, соленость океанов остается стабильной на 3,4%, поскольку соль просачивается через трещины в океаническом дне. Это не сознательные процессы, но результат обратной связи, которая удерживает планеты в пригодном для обитания равновесии.

Другие свидетельства включают то, что если бы не биотическая активность, метан и водород исчезли бы из атмосферы всего за несколько десятилетий. Кроме того, несмотря на увеличение температуры Солнца на 30% за последние 3,5 миллиарда лет, средняя глобальная температура пошатнулась всего на 5 градусов по Цельсию, благодаря регуляторному механизму, который удаляет диоксид углерода из атмосферы и запирает его в окаменелой органической материи.

Первоначально идеи Лавлока были встречены насмешками и обвинениями. Со временем, однако, гипотеза Геи повлияла на идеи о биосфере Земли, помогла сформировать цельное их восприятие в ученом мире. Сегодня гипотеза Геи скорее уважается, нежели принимается учеными. Она является скорее положительной культурной рамкой, в которой должны проводиться научные исследования на тему Земли как глобальной экосистемы.

Палеонтолог Питер Уорд разработал конкурентную гипотезу Медеи, названную в честь матери, которая убила своих детей, в греческой мифологии, основная идея которой сводится к тому, что жизнь по своей сути стремится к саморазрушению и самоубийству. Он указывает на то, что исторически большинство массовых вымираний были вызваны формами жизни, например, микроорганизмами или гоминидами в штанах, которые наносят тяжелые увечья атмосфере Земли.

По материалам listverse.com