Zašto bi vanzemaljci na bazi silicija radije pojeli naše gradove nego nas: razmišljanja o astrobiologiji bez ugljika

Napomena urednika: Bruce Dorminey, znanstveni novinar i autor 'Daleki lutalice: potraga za planetima izvan Sunčevog sustava', intervjuira NASA-inog astrokemičara Maxa Bernsteina za Universe Today o mogućnosti života temeljenog na siliciju.

Uobičajena mudrost već dugo govori da život na bazi ugljika, tako uobičajen ovdje na zemlji, sigurno mora biti u izobilju drugdje; kako u našoj galaksiji tako i u svemiru u cjelini.

Ova linija razmišljanja temelji se na dvije glavne pretpostavke; prvi je da su složene molekule ugljičnog lanca, građevni blokovi života kakvog poznajemo, otkrivene u cijelom međuzvjezdanom mediju. Čini se da se obilje ugljika proteže kroz veći dio kozmičkog vremena, budući da se smatra da je njegova proizvodnja dosegla vrhunac prije nekih 7 milijardi godina, kada je svemir bio otprilike upola stari od današnjeg.

Druga glavna pretpostavka je da život treba eliksir, otapalo na kojem može unaprijediti svoju jedinstvenu složenu kemiju. Voda i ugljik idu ruku pod ruku u stvaranju ovoga.

Dok svijet kakav poznajemo radi na ugljiku, dugo koketiranje znanstvene fantastike sa životom temeljenim na siliciju - 'To je život, ali ne kakav poznajemo' - postalo je poznata krilatica. Ali život bilo koje vrste trebao bi se razvijati, jesti, izlučivati, razmnožavati i reagirati na podražaje.

I premda je život koji se ne temelji na ugljiku vrlo dugačak plan, mislili smo da ćemo o tom pitanju razgovarati s jednim od vodećih astrokemičara u zemlji - Maxom Bernsteinom, voditeljem istraživanja Uprave za znanstvene misije u sjedištu NASA-e u Washingtonu, D.C.

Bruce Dorminey-JE LI POGREŠNO PRETPOSTAVLJATI DA SE ŽIVOT MOŽE TEMELJATI NA NEČEMU DRUGO OSIM UGLJENIKU?

Max Bernstein. Zasluge: NASA

Max Bernstein— Za nas je važno da imamo otvoren um o vanzemaljskom životu, kako ne bismo naišli na njega i propustili ga. S druge strane, ugljik je mnogo bolji od bilo kojeg drugog elementa u formiranju glavnih struktura živih bića. Ugljik može formirati mnoge stabilne složene strukture velike raznolikosti. Kada ugljik formira molekule koje sadrže kisik i dušik, veze ugljika s dušikom i kisikom su stabilne. Ali ne toliko da se ne mogu prilično lako poništiti, za razliku od silicij-kisik veza, na primjer.

dorminey-DA LI NEDAVNA ISTRAŽIVANJA NA JEZERU MONO, U Kaliforniji, KOJA JE FONCIRALA NASA-e, KOJA JE POGLAVLJALA OTKRIĆE BAKTERIJA S DNK KOJA KORISTI ARSENIK UMJESTO FOSFORA, RAZGLEDA TRENUTNU PARADIGMU?

Bernstein— To je bio stvarno kul rezultat, ali osnovna struktura je još uvijek bila ugljik. Rečeno je da je arsen zamijenio fosfor, a ne ugljik. Otkriće ovog navodnog organizma arsena može se pokazati netočnim, ali to je hipoteza iza koje stoji znanost, a ne samo da netko odbaci ideju i ostavi je na razini što ako zamijenite ugljik silicijem?

Struktura silana, analoga metana na bazi silicija.

dorminey-ČINI SE DA JE SILICIJ NAJPOPULARNIJI KANDIDAT NA NEBAZIRANOM NA UGLJIKU, POSTOJE LI I DRUGI KOJI BI MOGLO BITI IZVEDVIVI?

Bernstein— Teško je zamisliti išta što bi bilo vjerojatnije od silicija jer nema ništa bliže ugljiku od silicija u smislu njegove kemije. Na pravom je mjestu u periodnom sustavu, odmah ispod ugljika. Na prvi pogled, [život temeljen na siliciju] ne izgleda previše apsurdno jer silicij, poput ugljika, tvori četiri veze. CH4 je metan, a SiH4 je silan. One su analogne molekule pa je osnovna ideja da bi silicij možda mogao formirati cijelu paralelnu kemiju, pa čak i život. Ali ima tona problema s ovom idejom. Ne vidimo složenu stabilnu kemiju [isključivo] silicija i vodika, kao što vidimo s ugljikom i vodikom. Koristimo ugljikovodične lance u našim lipidima (molekulama koje čine membrane), ali analogni silanski lanci ne bi bili stabilni. Dok se veze ugljik-kisik mogu stvarati i raskidati - to se stalno događa u našim tijelima - to ne vrijedi za silicij. To bi ozbiljno ograničilo silicijsku kemiju nalik na život. Možda biste mogli imati nešto na bazi silicija što je nekako živo, ali samo u smislu da prenosi informacije.

dorminey-AKO JE ŽIVOT TEMELJEN SILICIJU TAMO DALJE, KAKO GA BIMO IKAD MOGLI DETEKTIRATI NA DALJINU?

Bernstein— Ozbiljno se svađamo oko toga kako bismo daljinski detektirali život poput nas, tako da stvarno ne bih mogao reći. Vjerojatno će organizmi koji koriste tehnologiju, bez obzira na njihovu biokemiju, proizvesti tehnologiju, tako da bi Potraga za izvanzemaljskom inteligencijom (SETI) mogla biti naša najbolja prilika.

dorminey-KAKO BISTE TRAŽILI ŽIVOT NA SILICIJU TU NA ZEMLJI?

Bernstein— Kada tražite izvanzemaljski organizam, stvarno je teško jer jednostavno ne znate koje molekule tražiti. Čovjek bi se morao zadovoljiti nečim malo dvosmislenijim, poput skupova molekula kojih ne bi trebalo biti. Na primjer, da ste izvanzemaljski silikonski organizam, možda ne tražite našu biokemiju, ali činjenica da ste stalno iznova viđali točno iste duljine lanaca mogla bi vas navesti na činjenicu da bi ti prokleti ugljični lanci zapravo mogli biti osnova membrane organizma.

Horta, izmišljeni oblik života na bazi silicija u svemiru Zvjezdanih staza. Slika iz Star Trek: The Original Series © 1967 Paramount Pictures

dorminey-GDJE SU OVDJE NAJVEĆE KONCENTRACIJE SILICIJA?
U PIJESKU?

Bernstein— U pijesku ili kamenu. Na Zemlji ima doslovno megatona silikatnih minerala.

dorminey-JE LI JE IKADA NETKO TVRDIO DA JE OVDJE NA ZEMLJI OTKRIVANJE SAMOPNAVLJAJUĆIH PRIMJERA SILICIJA?

Bernstein— Postojale su ideje o mineralima koji drže informacije baš kao što DNK drži informacije. DNK drži informacije u lancu koji se čita s jednog kraja na drugi. Nasuprot tome, mineral bi mogao držati informaciju u dvije dimenzije [na svojoj površini]. Kristal raste kada novi atomi stignu na površinu, gradeći sloj po sloj. Dakle, kada bi se kristalna ploča odcijepila i potom počela rasti, to bi bilo poput rođenja novog organizma i prenosilo bi informacije s generacije na generaciju. Ali je li replicirani kristal živ? Do danas ne mislim da zapravo postoje dokazi da minerali prenose ovakve informacije.

dorminey-JE LI SRŽ PROBLEMA KOJI BI SE ŽIVOT NA SILICIJU TAKO SPORO REPLICIRAO DA GA NIKAD NE MOŽE NASTANITI U DINAMIČKOM SVEMRU?

Bernstein— Ne mislim da bi bilo koji oblik života od silikona mogao biti biološka prijetnja za nas. Da su visoke tehnologije, mogli bi pojesti naše zgrade ili pucati na nas, ali ne vidim kako bi nas mogli zaraziti. Trčimo vruće i brzo se krećemo. Ako to ne učinimo, stvari će nas uhvatiti i pojesti.

Ako su i oni čvršći od nas i što god se njima hrani, također je sporo i bazirano na Siliciju, možda biti spori nije važno.

dorminey-KOJI BI BILI POTPISI ŽIVOTA TEMELJENOG SILICIJUM?

Bernstein— Ako nisu tehnološki, bilo bi ih vrlo teško otkriti. Mogli bismo tražiti nestabilne, neočekivane molekule silicija; neka molekula visoke energije koja ne bi trebala biti tu, ili molekularni lanci iste duljine.

dorminey-MISLITE LI DA ŽIVOT NA SILICIJU MOŽDA POSTOJATI NEGdje vani?

Bernstein— Možda biste duboko ispod površine planeta u nekom vrlo vrućem okolišu bogatom vodikom, siromašnom kisikom, imali ovu složenu kemiju silana. Tamo bi možda silani stvarali reverzibilne silicijeve veze sa selenom ili telurom.

dorminey-DA SE TAKAV ŽIVOT TEMELJEN SILICIJU ISKRIO, KOJA BI BILA NJEGOVA EVOLUCIJSKA ZAVRŠNICA?

Bernstein— Ako bi mogao evoluirati nakon faze protističkog [mikroorganizma], onda mislim da bi mogao razviti inteligenciju. Nemam pojma kolika je vjerojatnost da će se inteligencija razviti, ali mogu vjerovati u kristale silicija koji prenose informacije od sloja do sloja ili u silicijsku umjetnu inteligenciju, ali ne očekujem da ću vidjeti silikonske majmune koji igraju svoj ekvivalent 'Angry Birds' na svojim Silicijumskim telefonima.

dorminey-DA JE SILICIJSKI ŽIVOT EVOLIRAO, BI LI NJEGOVI ŽIVOTNI VIJEK BIO MNOGO DUŽI OD NJEGOVIH ANALOGA NA BAZI Ugljika?

Bernstein— Replicirani mineral koji sam ranije opisao živio bi vrlo, vrlo sporo na površini Zemlje. Ali možda negdje mnogo toplije, njegov životni vijek bi bio kraći. To je zato što je vjerojatno životni vijek povezan s tempom vaše kemije, koji ovisi o temperaturi.

dorminey-KONAČNO, ŠTO BI UGROŽILO ŽIVOT KOJI SE NE BAZIRAN NA UGLJIKU?

Bernstein— Fizičke ozljede sigurno. Vjerojatno biste mogli uzeti čekić za to?

Ali naša biokemija ne bi bila patogen za to; nismo ih mogli 'zaraziti' kao što je bio slučaj u 'Ratu svjetova'.