Az a feltételezés, hogy az idegen biokémiához valószínűleg folyékony vízre van szükség, kissé Föld-központúnak tűnhet. De figyelembe véve az univerzum legnagyobb mennyiségben előforduló elemeiből elérhető kémiai lehetőségeket, még egy más biokémiával rendelkező idegen tudós is valószínűleg egyetértene azzal, hogy a víz-oldószer alapú biokémia több mint valószínű, hogy máshol is előfordul az univerzumban – és ez lenne a legtöbb. Az intelligens élet kialakulásának valószínű alapja.
Az életről és a biokémiáról ismereteink alapján valószínűnek tűnik, hogy egy idegen biokémiának szüksége lesz oldószerre (például vízre) és egy vagy több elemi egységre a szerkezetéhez és működéséhez (például szén). Az oldószerek fontosak a kémiai reakciók lehetővé tételéhez, valamint az anyagok fizikai szállításához – és mindkét esetben létfontosságúnak tűnik, hogy az oldószer folyékony fázisában legyen.
Arra számíthatunk, hogy a közönséges biokémiailag hasznos oldószerek nagy valószínűséggel a világegyetem leggyakoribb elemeiből képződnek – ezek a hidrogén, hélium, oxigén, neon, nitrogén, szén, szilícium, magnézium, vas és kén, ebben a sorrendben.
Valószínűleg elfelejtheti a héliumot és a neont – mindkettő nemesgáz, kémiailag nagyrészt közömbösek, és csak ritkán képeznek olyan kémiai vegyületeket, amelyeknek nyilvánvalóan egyike sem rendelkezik oldószeres tulajdonságokkal. Ha megnézzük, mi maradt meg, a poláros oldószerek, amelyek a biokémia támogatására a legkönnyebben hozzáférhetők, elsősorban a víz (H2O), majd ammónia (NH3) és hidrogén-szulfid (H2S). Különféle apoláris oldószerek is képződhetnek, nevezetesen metán (CH4). Általánosságban elmondható, hogy a poláris oldószerek gyenge elektromos töltéssel rendelkeznek, és a legtöbb vízben oldódó dolgot fel tudják oldani, míg a nem poláris oldószereknek nincs töltésük, és inkább úgy viselkednek, mint a Földön ismert ipari oldószerek, mint pl. terpentin .
Isaac Asimov, aki amikor nem sci-fit írt, biokémikus volt, egy hipotetikus biokémiát javasolt, amelyben polilipidek (lényegében zsírmolekulák láncai) helyettesíthetik a fehérjéket metánban (vagy más nem poláris) oldószerben. Egy ilyen biokémia működhet a Szaturnusz holdján, a Titánon.
Mindazonáltal az univerzumban potenciálisan nagy mennyiségben előforduló oldószerek listájából a víz tűnik a legjobb jelöltnek egy összetett ökoszisztéma támogatására. Valószínűleg egyébként is ez a legtöbb univerzálisan előforduló oldószer – és a folyékony fázisa magasabb hőmérsékleti tartományban fordul elő, mint a többi.
Ésszerűnek tűnik azt feltételezni, hogy a biokémia dinamikusabb lesz melegebb környezetben, ahol több energia áll rendelkezésre a biokémiai reakciók elindításához. Egy ilyen dinamikus környezet azt jelenti, hogy az organizmusok sokkal gyorsabban tudnak növekedni és szaporodni (és ezáltal fejlődni).
A víznek a következő előnyei is vannak:
• erős hidrogénkötésekkel rendelkezik, amelyek erős felületi feszültséget adnak (háromszorosa a folyékony ammóniának) – ami elősegíti a prebiotikus vegyületek aggregációját és a membránok kialakulását;
• képes gyenge, nem kovalens kötéseket kialakítani más vegyületekkel – ami például támogatja a fehérjék 3d szerkezetét a Föld biokémiájában; és
• képes részt venni elektrontranszport reakciók (az energiatermelés kulcsfontosságú módszere a földi biokémiában), egy hidrogénion és a megfelelő elektron adományozásával.
A víz poláris természete – és oldószerként működik. Köszönetnyilvánítás: Addison-Wesley.
A hidrogén-fluoridot (HF) javasolták alternatív stabil oldószerként, amely elektrontranszport reakciókban is részt vehet – -80 közötti folyadékfázisban.vagyC és 20vagyC 1 atmoszféra nyomáson (földi, tengerszinti). Ez egy melegebb hőmérséklet-tartomány, mint a többi oldószer, amely valószínűleg általánosan nagy mennyiségben fordul elő, kivéve a vizet. Maga a fluor azonban nem túl bőséges elem, és a HF víz jelenlétében hidrogén-fluorsavvá alakul.
H2Az S elektrontranszport reakciókhoz is használható – és így használják egyes földi alapúak kemoszintetikus baktériumok – de folyadékként csak a viszonylag szűk és hideg -90-es hőmérsékleti tartományban létezikvagyC-tól -60-igvagyC 1 atmoszférán.
Ezek a pontok legalábbis azt támasztják alá, hogy a folyékony víz statisztikailag a legvalószínűbb alapja az intelligens életet fenntartani képes összetett ökoszisztémák kialakulásának. Bár más oldószereken alapuló biokémia is lehetséges – úgy tűnik, hogy ezek a hideg, alacsony energiafogyasztású környezetekre korlátozódnak, ahol a biológiai sokféleség és az evolúció fejlődési üteme nagyon lassú lehet.
E szabály alól az egyetlen kivételt a nagynyomású környezet képezheti, amely magasabb hőmérsékleten képes fenntartani a többi oldószert folyadékfázisban (ahol egyébként 1 atmoszféra nyomású gáz formájában léteznének).
Jövő héten:Miért Carbon?
További irodalom:
Meadows et al. A lakható környezet és az élet keresése az univerzumban.
Wikipédia A biokémia hipotetikus típusai .