Hunter

E.T.: lenni vagy nem lenni?

Mire van szüksége egy a földitől eltérő életformának, helyettesíthetők egyáltalán a nálunk működő anyagok, mechanizmusok, a víz valóban csak egy szükséges rossz?

Az összes ismert élőlény, a parányi baktériumtól az emberig két alapvető kémiai összetevőn alapul, a szénen és a vízen. A szénnek megvan az a ritka képessége, hogy összekötve a nélkülözhetetlen elemeket, az élet számára létfontosságú komplex molekulákat alkosson. A közeg pedig, melyben ezek a molekulák lebegnek, nem más mint a víz, melyben az élet összes alapvető kémiai reakciója végbe megy.

Egyetlen más folyadékról sem sikerült még bebizonyítani, hogy képes teljes egészében helyettesíteni a vizet. A Marsra és a Vénuszra küldött szondák megerősítették ezt a nézetet, mivel a kiszáradt, víz nélküli környezetekben mindeddig nem sikerült rábukkanni a kis zöld emberkékre.

Évtizedek óta lebeg a levegőben azon eshetőség, hogy valahol a világegyetemben létezik egy olyan különös életforma, ami ammóniára vagy folyékony metánra szomjazik, sőt a legutóbbi kutatások azt sugallják, hogy a megfelelő környezetben az élet a Földön megszokottól teljesen eltérő kémiából is kialakulhat, ami új alapokra helyezheti a földönkívüli élet utáni kutatást, illetve segíthet az itteni élet eredetének alaposabb megismerésében.

Első nekifutásra azt mondhatnánk, hogy a földönkívüli élet a földihez hasonló lehet, ahogy ezt a tudósok is tették az utóbbi évtizedekben. Valóban ésszerűen hangzik, hogy a víz, a szén és néhány adott molekula, mint a proteinek és a DNS a legjobb választás egy életforma számára. A szén mint fentebb is említettük tökéletes alapul szolgál az összetett biomolekulák számára, a szénatomok láncait egyéb elemekkel, mint oxigénnel, nitrogénnel és hidrogénnel kombinálva pedig megkapjuk az élet nagy molekuláinak gerincét, az aminosavakat, fehérjéket és a DNS-t, továbbá az energia tárolásában, valamint a növények és rovarok szerkezetének kialakításában nagy szerepet játszó poliszacharidokat, a cukor egy összetett formáját.

A szén emellett a világegyetem egyik leggyakoribb eleme a hidrogén, a hélium és az oxigén után, tehát egy élet bőven meríthet belőle tartalékokat. A 93 természetesen előforduló elemből csak a szilíciumot választották ki, mint az élet alapjainak lehetséges alternatíváját, ilyen szilíciumalapú életet sejtenek a Szaturnusz holdján, a Titánon. Szerves molekulák, mint az aminosavak és sejtek által DNS-é, vagy proteinekké alakítható nukleobázisok bizonyítottan megtalálhatók a meteoritokban és igen nagy hőmérsékleti tartományt képesek elviselni -80-tól egészen +160 Celsius-fokig, így talán nem alaptalan a feltevés, hogy a szén bárhol lehet az élet alapja.

Ejtsünk szót azonban a vízről is, nem véletlen, hogy az űrügynökségek olyan nagy erőfeszítéseket tesznek azért, hogy megtalálják a környező bolygókon, égitesteken. A vízmolekulák tökéletesek a hidrogén atomok szállítására más molekulák számára, katalizátorként szolgálva a biológiai reakcióknál, mint például a cukor lebontásánál. Légköri nyomáson a víz elég széles hőmérséklet skálán marad folyékony, a biomolekulák véletlenszerű lebegtetésére alkalmas közeget nyújtva, amíg azok nem találkoznak olyan molekulával, amivel reakcióba léphetnek. A víz legkülönlegesebb képessége azonban a magas felületi feszültség és az alacsony viszkozitás kombinációja, aminek köszönhetően sokkal jobb tároló a nagy molekulák, például a proteinek számára, mint bármely más folyadék, miközben maga körül tudja tartani a kis molekulákat, a cukrokat, amíg el nem fogyasztja azokat.

Mindezen pozitívumok mellett sokan erősen megkérdőjelezik a víz szükségességét az élet számára, mondván, a földi élet vízfüggősége pusztán a véletlen műve. Dirk Schulze-Makuch, a Washington Állami Egyetem asztrobiológusa szerint a földi élet kénytelen volt alkalmazkodni a vízhez, mivel ez az egyetlen olyan folyadék bolygónkon, ami szinte kimeríthetetlen. Egy melegebb bolygón ugyanilyen alkalmasak lennének az élet ellátására a kénsav-óceánok, míg a hidegebb környezetekben a metanol, ammónia vagy akár a metán.

Annak ellenére, hogy az USA és Európa vízalapú élet után kutat a Marson, egyre több bizonyíték utal arra, hogy az életnek nincs szüksége vízre. Az ipari kemikáliákat előállító mérnökök elsőkézből tapasztalhatják, hogy a nélkülözhetetlen biológiai katalizátorok szénhidrogén folyadékokban is képesek kifejteni hatásukat. A víz nem minden tulajdonsága egyedi; több más folyadék, mint például a hidrogén-fluorid, a kénsav, az ammónia, de még a hidrogén-peroxid is szállítja a a sejtek tápanyag-emésztéséhez nélkülözhetetlen kémiai reakcióit segítő hidrogéniont, akárcsak a víz. Márpedig több jel is arra mutat, hogy a marsi talajban hidrogén-peroxid-alapú mikrobák lakoznak, míg a Vénusz felhői kénsavfogyasztó társaiknak kedvezhetnek.
"Pár évtizeddel ezelőtt még az a nézet uralkodott, hogy az enzimek egyáltalán nem működnek a vízen kívül más közegben" - magyarázta Douglas Clark, a Berkeley Egyetem biokémikusa a New Scientist magazinnak. "Bizonyos körülmények között az enzimek azonban nagyon is aktívak tudnak lenni más folyadékokban is, ami akkor igen meglepte a tudóstársadalmat"

Clark számos ipari oldószerrel is kísérletezett, többek közt acetonnal, dietil-éterrel, toluénnel és hexánnal is. Eredményei szerint egyes enzimek ugyanolyan hatékonyan működnek a felsorolt oldószerekben mint a vízben, bár azt a kutató is elismerte, hogy enzimjeiben akad néhány vízmolekula, tehát teljes egészében még nem sikerült elszakadni a víztől. Emellett az enzimeket sóval kell kezelni a megfelelő működés elérése érdekében, a só ionjai ugyanis egy töltéssel ellátott környezetet biztosítanak, ami pótolja a víz szinte teljes hiányát, tehát még nem tökéletesek, azonban azt sem szabad elfeledni, hogy ezek az enzimek 4 milliárd évnyi vizes evolúciónak a termékei.

A Caltech kutatói szintén bebizonyították, hogy bizonyos enzimek könnyedén képesek elvonatkoztatni a víztől. A kutatócsoport véletlenszerű mutációkat eszközölt a szubtilizin élesztő enzimen, majd a mutánsokat dimetilformamid koncentrátumba helyezték. Az enzimnek mindössze öt környi kiválasztódásra volt szüksége ahhoz, hogy új változata az eredetivel szemben 500-szoros aktivitást érjen el a fenti folyadékban. Az enzim aminosavjai csupán 5%-ban változtak.

Az élet számára alkalmas folyadékok közül talán a szén-dioxid a legfurcsább. A Földön gáz halmazállapotban fordul elő, de ha feltornásszuk a nyomást 90 atmoszféráig, ami a Neptunuszon vagy a Vénuszon tapasztalható, a CO2 egy kvázi-folyadékállapotba zuhan, amit a kémikusok szuperkritikusnak neveznek. Ha ezt a szuperkritikus CO2-t egy edénybe helyezzük, akkor ugyanolyan nehéznek tűnik, mint a víz, ha viszont belevetnénk magunkat egy ilyennel telített medencébe, akkor olyan érzésünk lenne mintha a levegőben úsznánk, mivel molekulái nem kötődnek olyan szorosan egymáshoz, mint a legtöbb folyadéké. A mérnökök ebben a folyadékban is letesztelték az enzimeket, melyek ugyanolyan hatékonysággal működtek mint hexánban vagy éterben.

A megfelelő folyadék azonban csak egy része a történetnek, a földi élet - leszámítva néhány vírust - dezoxiribonukleinsavat (DNS) használ az organizmusok felépítéséhez és működtetéséhez szükséges információ kódolásához. Vajon erre létezhet-e valamilyen alternatíva? Tárolható-e másként is a genetikai információ?

A DNS egy kettős spirál, úgy néz ki mint egy megcsavart létra. A létra minden foka egy molekulapárt, bázisokat képvisel, melyekből négy típus létezik, A (adenin), C (citozin), G (guanin) és T (timin), ezek alkotják az összes genetikai kód ábécéjét. A létra tartását dezoxiribóz cukrok biztosítják, melyeket töltéssel rendelkező foszfátcsoportok kötnek össze.

A biológusok módszeresen megváltoztatták a DNS-molekula különböző részeit, hogy felderítsék, szerkezetének mely részei szükségesek a megfelelő működéshez. Számos olyan részt sikerült azonosítaniuk, melyek megváltoztatása nem okoz kárt a molekulában, például a dezoxiribóz helyettesíthető más cukrokkal, illetve a bázisoknál is alkalmazhatók eltérő molekulák. Itt azonban véget is érnek a lehetőségek, állítja Steven Benner, a szintetikus biológia szakértője. Kísérletei kimutatták, hogy a foszfát csoport lecserélése egy töltés nélküli helyettesítőre katasztrófához vezet. A DNS-szál instabillá válik és összeomlik. Sokáig találgatták a foszfát szerepét, sokáig vitatták fontosságát, a kísérlet azonban kimutatta nélkülözhetetlenségét.

A töltés tartja szilárdan a DNS-t azáltal, hogy egy vízmolekulákból álló tartóállványt szervez lánca körül, nélkülük a DNS könnyedén egy gombolyaggá válik. Íme, máris újra nélkülözhetetlennek tűnik a víz, legalábbis az általunk ismert életnél. Ennek köszönhetően egy idegen DNS-e, illetve annak megfelelője, ami víz helyett ammóniát vagy mondjuk metánt alkalmaz, teljesen eltérő szerkezetet követel meg a stabilitás megtartásához. A foszfát helyett is valami másra volna szükség, szénhidrogén- vagy benzénmolekulákra, véli Jack Szostak, a Harvard molekuláris biológusa.

Többen is hiszik, hogy az élet, akárhol lakozzon is, genetikáját tekintve gyakorlatilag egyforma. Elképzelhetők kisebb különbségek, a biológiai kiválasztódás azonban rendkívül erős, melyből csak a legjobb kerülhet ki, tartja Norman Pace, a Coloradói Egyetem biokémikusa. A tudósok szerint az igazi különbségek elsősorban az egyszerű mikrobáknál ütköznének ki, egy igazán komplex földönkívüli élet már jóval több hasonlóságot mutatna a földivel. Peter Ward asztrobiológus szerint a komplexitáshoz idegrendszerre van szükség, az idegrendszernek pedig oxigénre.

A neuronok rendkívül energiaéhesek és bár az energiakinyerő molekulák a Földön képesek CO2 vagy vasásványok használatára az oxigén helyett, ezek legjobb esetben is csak fele annyi energiát adnak mint az oxigén, sőt időnként még az 5%-ot sem érik el. Egy világ, melyben a gerincesekéhez hasonló életforma kialakulhat leginkább oxigénlégkört és meleget igényel, utóbbi a gyors metabolizmushoz szükséges, itt azonban már nagyon valószínű hogy a víz is jelen lesz.

Hol keressünk hát életet a Naprendszeren belül, tette fel a kérdést Douglas Fox, a New Scientist szerkesztője. Schulze-Makuch és kollégái a Titán felszínét tartják a legelképzelhetőbb helyszínnek. Szerintük a felszínen élhetnek mikrobák, melyek a magasabb légrétegben a napfény által termelt etén gázzal táplálkozhatnak és metánt bocsátanak ki, sejtjeik folyékony metánnal vagy etánnal lehetnek teliek. Ez jelentős eltéréseket mutat a földi élethez viszonyítva, éppen ezért mielőtt szondát küldenénk a holdra az élet felkutatására, először gyarapítani kellene a nem-biológiai kémiai reakciókról szerzett ismereteinket, hogy meg tudjuk majd különböztetni azokat az élet természetes jeleitől.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • AranyKéz #108
    Az univerzum tágulásának sebességéből és annak gyorsulásából/lassulásából, a kozmikus háttérsugárzásból, például ?
  • Digitalice #107
    Ha annyira okosak vagytok mondjátok meg, hogy hogyan számítják ki azt hogy körülbelül mikor lehetett az ősrobbanás?
  • BiroAndras #106
    "Téves következtetés. Más alapokon felépülő anyag -> alapvetően más szabályok. Az egyedüli, amiben biztosak lehetünk, hogy hat rá a gravitáció."

    Nem azt mondom, hogy ugyanolyan, mint a normál anyag, hanem hogy egyformán viselkedik mindenhol a világegyetemben.

    "Nem tudunk más fizikai v. kémiai kölcsönhatásról, csak a gravitációról."

    Az is valami.

    "Egyes szabályok megegyezhetnek, míg mások egész mások lehetnek."

    Nincs okunk feltételezni, hogy alapvetően különbözne. Nem kell folyton misztifikálni a dolgokat.

    "1. Tagadod talán, hogy a kvatnummechanikának vannak kihatásai a makrovilágra is?"

    Miért tagadnám?

    "2. Úgy tűnik, nem sikerült értelmezni, amit írtam."

    De.

    "Én arról beszélek, hogy pl. a klasszikus fizika törvényeinek nagyrészt ismerjük az alapjait, ellenben szerinted nem érdemes keresni összetett kvantummechanikai történések holjait és hogyanjait."

    Tévedés. Ugyanannyira ismerjük mindkettőt, de a kvantumfizikát nem értjük. A különbség csak a mi elménkben létezik. Pláne, hogy a klasszikus fizika mindenestől csak egy speciális esete a kvantumfizikának, amihez már sokkal jobban hozzászoktunk.

    "Miért ne lehetne, ha valaki tökéletes matematikai alapokon kidolgoz egy ilyet?"

    Nem valószínű. Tudtommal a húrelméletek se mondanak semmit a sötét anyagról.

    "Amennyiben helyes az ősrobbanás elmélete."

    Elégé biztos az.
  • Epikurosz #105
    A tudósok általában mások fejében megjelent gondolatokat fejlesztenek tovább, vagy éppenséggel cáfolnak.
    Ezért is nehéz néha eldöntetni, hogy adott területen ki volt az első.
    Ez fokozottan érvényes ma, amikor csapatmunka nélkül egy tapodtat sem lehet előrelépni.
  • dez #104
    "1. Mivel a szokványos anyagról tudjuk, hogy ugyanazok a törvények érvényesek rá mindenhol, elég valószínű, hogy minden más anyagra is."
    Téves következtetés. Más alapokon felépülő anyag -> alapvetően más szabályok. Az egyedüli, amiben biztosak lehetünk, hogy hat rá a gravitáció. (Vélhetően a téridő-torzulás által.)

    "2. A sötét anyag valamilyen szinten kölcsönhat a normál anyaggal, így ha másképp működne, akkor az nagy valószínűséggel jelentkezne a kölcsönhatásukban is, és ami alaposan átalakítaná a világegyetem képét (mivel sötét anyagból sokkal több van)."
    Nem tudunk más fizikai v. kémiai kölcsönhatásról, csak a gravitációról.

    "3. Nagyon sok fizikai jelenség matematikai szükségszerűség (pl. szimmetriák)."
    Egyes szabályok megegyezhetnek, míg mások egész mások lehetnek.

    "Csak éppen a kvantumfizika alapvetően más mérettartományban működik. És a kvantumfizika határértékként tartalmazza a klasszikus fizikát (ha a Planck álandó tart a nullához)."
    1. Tagadod talán, hogy a kvatnummechanikának vannak kihatásai a makrovilágra is? Butaság lenne.
    2. Úgy tűnik, nem sikerült értelmezni, amit írtam.

    "Nem ezt mondtam. Csak hétköznapi racionalitás szabályai nem érvényesek rá, de mivel az agyunk csak azzal működik, nem tudjuk felfogni a kvantumfizikát."
    Erről is beszéltünk, de itt nem erre gondoltam. Erőltesd meg a memóriádat! (Mellesleg te csak a logikai-analítikus-deduktív bal agyféltekéről beszélsz. A nagyrészt jobb agyféltekei tudatalatti képességeiről nem sok fogalmad van. Lásd erről bővebben pl. itt. Agyfélteke dominancia teszt itt.)

    "Ez pedig nem a kvantumfizika sajátsága, hanem a természet törvényeié."
    Én arról beszélek, hogy pl. a klasszikus fizika törvényeinek nagyrészt ismerjük az alapjait, ellenben szerinted nem érdemes keresni összetett kvantummechanikai történések holjait és hogyanjait.

    "Nem valaki."
    Nem véletlenül volt idézőjelben. De mellesleg ezt nem tudhatjuk.

    "Lehetséges, de a látható világegyetem az egyetlen egy eset."
    Mi most itt a sötét anyagról beszélünk, ami látható annyiban, hogy érzékeljük a gravitációs hatását. Tehát tudjuk, hogy van, de hogy milyen formában, arról fogalmunk sincs.

    "De mivel hogy a sötét anyagról csak annyit tudunk, hogy van gravitációs tere, nem sokra megyünk a fantáziálással. Sci-fi regény lehet belőle, de tudományos publikáció nem."
    Miért ne lehetne, ha valaki tökéletes matematikai alapokon kidolgoz egy ilyet?

    "- a sötét anyag is csak 13 milliárd éves."
    Amennyiben helyes az ősrobbanás elmélete. Amúgy ez "nem sok"...

    "- az evolúció egy matematikai model, független az anyagtól, így bármiből is alakul ki az élet, egy jó nagy halom szabály érvényes lesz rá, amit itt a Földön megtanultunk (kivéve persze ha mesterséges életről van szó, de ahhoz meg nem is kell sötét anyag)."
    Ezzel nagyjából egyetértek.
  • BiroAndras #103
    "Igen, a normál anyagra vonatkozóak... De ki tudja, az ismeretlen építőkövekből, és/vagy ismeretlen szabályrendszeren alapulóan felépülő anyag esetén miféle fizikai törvények érvényesülnek."

    1. Mivel a szokványos anyagról tudjuk, hogy ugyanazok a törvények érvényesek rá mindenhol, elég valószínű, hogy minden más anyagra is.
    2. A sötét anyag valamilyen szinten kölcsönhat a normál anyaggal, így ha másképp működne, akkor az nagy valószínűséggel jelentkezne a kölcsönhatásukban is, és ami alaposan átalakítaná a világegyetem képét (mivel sötét anyagból sokkal több van).
    3. Nagyon sok fizikai jelenség matematikai szükségszerűség (pl. szimmetriák).

    "Lásd akár a kvantummechanikát"

    Csak éppen a kvantumfizika alapvetően más mérettartományban működik. És a kvantumfizika határértékként tartalmazza a klasszikus fizikát (ha a Planck álandó tart a nullához).

    "Előbbiről magad mondtad, hogy bármilyen különleges törvények is vannak, nem érdemes a racionális "hátterét" keresni, mert olyan nincs is."

    Nem ezt mondtam. Csak hétköznapi racionalitás szabályai nem érvényesek rá, de mivel az agyunk csak azzal működik, nem tudjuk felfogni a kvantumfizikát.

    "Egyszerűen csak így-és-így van, és kész."

    Ez pedig nem a kvantumfizika sajátsága, hanem a természet törvényeié.

    "Mintha "valaki" úgy döntött volna, ez legyen így, az meg úgy."

    Nem valaki.

    "Nos hát, a másik esetben (illetve ki tudja, hogy összesen hány eset van...) meg egész mást találhatott ki"

    Lehetséges, de a látható világegyetem az egyetlen egy eset.

    ""Az már érdekesebb kérdés, hogy létezhet-e a sötét anyagon alapuló élet."
    Naná, hogy érdekes! :) Lehet izzítani a fantáziát!"

    De mivel hogy a sötét anyagról csak annyit tudunk, hogy van gravitációs tere, nem sokra megyünk a fantáziálással. Sci-fi regény lehet belőle, de tudományos publikáció nem.

    "Az #52-re gondolsz? Nem tudom, azoknak mi közük ehhez."

    #55-re.
    Konkrétan arra, hogy:
    - a sötét anyag is csak 13 milliárd éves.
    - az evolúció egy matematikai model, független az anyagtól, így bármiből is alakul ki az élet, egy jó nagy halom szabály érvényes lesz rá, amit itt a Földön megtanultunk (kivéve persze ha mesterséges életről van szó, de ahhoz meg nem is kell sötét anyag).
  • AranyKéz #102
    << csak éppen a "Kis Pista" okoskodására senki sem kiváncsi >>

    Naná hogy nem. Nem úgy van az hogy jól megmondod hogy van bezony ítí, oszt mindenki ujjong.
  • stremix #101
    Sokszor hallok olyat a "tudósoktól" h "-régebben az volt a nézet h...", de sokszor tapasztalom h mire előrébb lépnek a szakemberek, addig már rég eszébe jutott több átlagembernek a következő lépés, csak éppen a "Kis Pista" okoskodására senki sem kiváncsi.
  • Grifidos #100
    A világűr végtelen...
    Ehez csak annyit fűznék hozzá, hogy azoknak adnék Nóbel-dijat akik a Man in black filmek levezető videóit kitalálták. Nekik sikerült szerintem megmutatni a világegyetem fogalmát. A mi primitív kis bolygónk galaktikus méretekben gondolkodva lehet, hogy nem más mint egy proton valami galaktikus eb bolhájának talpán lévő porszemnek.

    Sajna nem emlékszem ki mondta : "A világegyetem mérete az emberi elme számára nem felfogható"
  • Cuchulainn #99
    Nem azért de kissé behatárolónak érzem a cikket. Például:
    A DNS feladata az információ tárolása. Ezt azért tudja megtenni mert elég komplex és stabil molekula FÖLDI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT! Egy sokkal hidegebb, vagy sokkal melegebb világon más struktúrák lennének stabilak, egyáltalán nem szükséges ugyanaz a szerkezet, csak az információtartalomnak kell ugyannnyinak lennie.
    Ugyanez a helyzet az enzimekkel. Azért van rájuk szükség, mert a mi életünkhöz szükséges reakciók nem játszódnak le földi körülmények között megfelelő gyorsasággal. Egy egészen más környezetben, egy savtóban, lávatengerben jégtömbben teljesen másfajta reakciók képesek lejátszódni így azokat másfajta enzimeknek kell majd katalizálni. Az, hogy a szén az egyetlen atom amely elég nagy mennyiségű komplex molekulát tud alkotni szintén elsősorban a földi körülményekre érvényes.
    Az egyes anyagok stabilitása, reakciókészsége mind mind a környező hőmérséklet, nyomás és egyéb fizikai körülmények függvénye. Ha a körülmények gyökeresen eltérnek, akkor másfajta élet létrejötte lesz előnyös.

    "Peter Ward asztrobiológus szerint a komplexitáshoz idegrendszerre van szükség, az idegrendszernek pedig oxigénre."
    Szintén nagyon durva általánosítás. Egy lassabb kémiai reakciókon alapuló életforma ingerületvezető rendszere lehet lassabb. Nem szükséges elérnie a mi reakcióidőnket, mivel a környezetében lezajló változások is sokkal lassabbak. Egy ugyanolyan komplex szerkezet jöhet létre alacsonyabb energiaigénnyel.