Есть ли жизнь на Марсе. Часть вторая. Какая бывает жизнь, а какой быть не может

Как известно, люди на 67.2% состоят из огурца.
А некоторые, особо одинокие мадам, временами чуточку больше.

Данные об этом получены путем применения точнейшей науки — математики. Ведь если мы на 70% состоим из воды, а огурец на 96%, то путем простого перемножения... ну вы поняли.

Конечно, это неправда. Не совсем правда. Как не совсем правда и то, что мы на 70% состоим из воды. То есть состоим конечно, но вода зачастую находится в связанном состоянии и более верным будет говорить что мы на 65% состоим из кислорода. Потому что по массе кислород, находящийся в воде и других органических соединениях примерно столько от нас и весит. А второе место занимает отнюдь не водород, как можно было бы подумать, а вполне себе углерод. Аж 18%. Вот о нем мы и поговорим.

И это не потому, что я против демократии и игнорирую тот факт, что 65 > 18, а потому что мы же за жизнь тут общаемся, а наша жизнь — это органика, а органическая химия — это такая химия, которая изучает соединения углерода.

Спрашивается почему из всех типов возможных веществ отдельного раздела химии удостоились именно соединения углерода? Нет, не потому, что из углерода сделаны алмазы. Ученые, вообще, не меркантильны, кроме Петрика, но он и не ученый.

А потому что углерод обладает уникальным свойством образовывать самое большое количество разнообразных соединений. На данный момент насчитали около 27 миллионов.

И из них около пяти миллионов различных типов белковых молекул встречаются в организме человека. Белковых = органических = основанных на углероде. Как можно догадаться из вышеприведенных чисел — жизнь наша не просто зависит от углерода, жизнь наша и есть углерод.

Возникает резонный вопрос, а почему?
В чем сакральный замысел, кто сказал соединениям углерода «плодитесь и размножайтесь», а соединениям серы, например, «сидите смирно и не отсвечивайте»?

А сказала им себя так вести Её Высочество Валентность.
Как мы не все помним из курса школьной химии, у углерода шесть электронов. Из них два находятся на внутренней электронной оболочке, им там вдвоем хорошо, они замкнуты сами на себя и ни с кем предпочитают не взаимодействовать. А еще четыре находятся на внешней электронной оболочке и, как сказали бы в соцсетях, находятся в активном поиске. Причем согласно правилу октета (это такое правило, что все стремятся заполучить исключительно восемь электронов на внешней оболочке), углерод способен образовать максимальное количество возможных связей — четыре. Вы спросите почему четыре максимальное, если стремятся к восьми?

Ну, во-первых, потому что в каждой ковалентной связи (а именно такие связи, как правило, образует углерод), участвует пара электронов, по одному с каждой стороны, и, имея четыре своих электрона, ты можешь добавить еще четыре и получить искомые восемь.

А во-вторых, если у тебя меньше четырех электронов, то ты чаще стремишься отдавать чем брать, если больше — то стремишься чаще получать, чем отдавать. Надо брать исходя из своих возможностей, это нам история Улюкаева и Сечина прекрасно показала.

А у углерода прекрасные четыре — и так можно и сяк можно и как угодно можно, потому и такое многообразие соединений. Если бы химические вещества писали книги — атомную Камасутру придумал бы углерод.

Плюс к этому углерод активно умеет образовывать углерод-углеродную связь, что позволяет из одних и тех же элементов создавать разные по своим свойствам соединения, просто выстраивая цепочки разной длины.

Например, как тут:

^*

В соединении участвует только углерод и водород, а поди ж ты. И это только пентан. Добавь еще три углерода и соответствующее количество водорода — выйдет октан. Тот самый, про который октановое число в бензине. А добавь к пентану один углерод и замкни все в кольцо — получится бензол.

^*

И т.д. и т.п., тысячи их. Точнее, миллионы. Точнее, свыше 27 миллионов, как я уже писал. В общем, уникальная штуковина этот ваш углерод. Хотя постойте, я же таблицу Менделеева видал, там же столбики, и в каждом столбике вещества с одинаковой валентностью.
А если валентность одинаковая, то и свойства одинаковые, и вообще мы не одиноки во вселенной.

В общих чертах это утверждение верно. Действительно, следующий по таблице Менделеева четырёхвалентный элемент кремний и рассматривается как ближайший кандидат для основы неуглеродной жизни. Отсюда и всякие силитиды и прочая нечисть в научной фантастике или даже Стар Треке.

Силитиды — потому что Silicium (lat) или Silicon (eng). А silicone — это совсем другая жизнь, и она точно существует и притаилась в основном в гламурных ночных клубах и сушечных столицы в ожидании подходящей жертвы, состоящей преимущественно из химического элемента $.

Ну так вот, кремний. Кремний тоже четырёхвалентный и может служить базой для химической, а не цифровой жизни из определения NASA.

Ну как может. Скорее всего, нет. Потому что помимо валентности высокая вариативность соединений углерода обусловлена его малыми размерами. Чем меньше кирпичик — тем более разнообразную мозаику можно из них сложить, при одинаковых размерах полотна. Скучно складывать пазл из четырёх частей, верно?

И вот атомный радиус углерода 70, а кремния 111. Разница в полтора раза и этого достаточно для того, чтобы кремний потерял ряд способностей.

Например, углерод-углеродная связь, выстраивающаяся в длинные цепочки это нормально, как сказала бы Малышева, а кремний-кремниевая не особо. Точнее, на базе кремний-кремниевой связи можно создать соединения кремния с самим собой, но сложно сделать длинные цепочки с водородом или чем-то еще. А это сразу уменьшает количество возможных соединений на порядки. А нам нужны именно соединения. Из простого куска кремния каши не сваришь. Точнее, жизни не сделаешь. Каша из кремния — это была бы уже точно не органическая еда.

А еще CO₂ это всем известный углекислый газ, активно используемый в метаболизме, а SiO₂ это кварц. Камень. Дышать таким было бы затруднительно. И такие проблемы много где.

Но, спросите вы, а нам реально нужны все эти пять миллионов веществ? Неужто в вопросах создания жизни нельзя обойтись меньшим количеством. Например, тремя, пятью или хотя бы миллионом?

Вот, видимо, нельзя. Возможно, боженька бы и совсем без веществ справился, чистой энергией, но природа нашла только такой сложный и неэстетичный выход.

Потому что для осуществления жизнедеятельности необходимо одновременное выполнение большого количества разнообразных функций. Энергетических, транспортных, защитных и т.д. и т.п. И к каждому замочку свой ключик, каждое вещество транспортируется соответствующим белком, в каждую дырочку в мембране может проникнуть только то, что подходит по форме и таких дырочек, мембран, белков, веществ и замочков в организме человека, как я уже говорил, под пять миллионов разных. А выполнять разные функции одинаковыми соединениями не выйдет. Сапоги должен тачать сапожник, пироги печь пирожник, воровать — депутат, и никак иначе. Представьте, если сапожник начнет воровать, что случится? Его же посадят! А депутата нет. То-то же.

И вот такие различные соединения в таком огромном количестве — прерогатива углерода.

Вот, например, инсулин:

^*

Вот гемоглобин:

^*

А вот просто какой-то здоровенный белок, который нам тоже нужен и не один:

Резюмируя:

1. Для жизни необходимо выполнение уймы различных функций.
2. Для этих функций необходима уйма различных соединений.
3. Наибольшим потенциалом в образовании разных соединений обладает углерод, поэтому жизнь на планете Земля базируется на углероде.
4. Следующий, наиболее близкий по свойствам к углероду кандидат — кремний.
5. Но, вероятно, кремний все-таки не дотягивает до полноценной базы для жизни, или не способен образовать реально сложную жизнь, с кучей различных функций, а только самую примитивную.
6. Но и сбрасывать кремний со счетов тоже рано. Особенно если вы пишете научную фантастику.

На этом все. Продолжение следует. Там дальше будет про панспермию и еще кое-что.

---

@kertar