ЗАМЕНА УГЛЕРОДА

Ученые немало высказывались на тему возможности построения органических молекул с помощью других атомов, но на практике доказать эту возможность на данный момент не удалось.

Кремний

Среди наиболее вероятных претендентов на роль структурообразующего атома в альтернативной биохимии называют кремний. Он находится в IV группе периодической таблицы, в той же что и углерод, эти два элемента во многом схожи. Кремний четырехвалентен, как и углерод, а значит, он тоже обладает необходимым качеством симметрии. Его атомы способны образовывать циклические структуры и длинные цепочки, которые служат остовом многих биологических молекул. Однако атомы кремния имеют бо́льшую массу и радиус, сложнее образуют двойную или тройную ковалентную связь, что, возможно, в данном случае будет мешать.

Силаны, представляющие соединение кремния и водорода, которые будут являться аналогом алканов (соединений углерода и водорода), отличаются куда меньшей устойчивостью цепочки атомов кремния, а так же повышенной реакционноспособностью. Плотность, температуры кипения и плавления силанов выше, чем у соответствующих углеводородов. В то же время, силиконы — полимеры, включающие цепочки чередующихся атомов кремния и кислорода, являются более устойчивыми. В частности, силиконовым полимерам свойственна значительная жаропрочность. На этом основании предполагается, что органические соединения на основе кремния могут существовать на планетах со средней температурой, значительно превышающей земную. Кроме того, связь между атомами кремния неустойчива в присутствии воды, аммиака или кислорода, поэтому роль универсального растворителя в этом случае будут играть соединения со значительно большей температурой кипения и плавления. Такими соединениями могут стать серная кислота, сульфиды фосфора и такое абсолютно неизученное соединение, как Н3PS4-серный аналог ортофосфорной кислоты, получающийся из фосфористого водорода и H2S.

В целом же, сложные молекулы с кремниево-кислородной цепью менее устойчивы по сравнению с углеродными аналогами. К тому же, соединения кремния не настолько разнообразны по строению, как белки.

Другая проблема заключается в том, что диоксид кремния (основной компонент песка), который является аналогом углекислого газа, представляет собой твердое, плохорастворимое вещество. Это создаст трудности для поступления кремния в биологические системы, основанные на растворах, даже если окажется возможным существование биологических молекул на его основе.

Кроме того, во всем разнообразии молекул, которые были обнаружены в межзвездной среде, 84 основаны на углероде и лишь 8 — на кремнии. Более того, из этих 8 соединений, 4 также включают в состав углерод. Примерное соотношение космического углерода к кремнию — 10 к 1. Это дает основание предполагать, что сложные углеродные соединения более распространены во Вселенной, уменьшая шанс формирования биологических молекул на основе кремния, по крайней мере, в тех условиях, что можно ожидать на поверхности планет.

На Земле, как и на других планетах земной группы, много кремния и очень мало углерода. Однако, земная жизнь развилась на основе углерода. Это, вероятно, свидетельствует в пользу того, что этот элемент куда более подходит для формирования биохимических процессов на планетах, подобных нашей. ............