¿Es posible la vida basada en el silicio?

Answer 1

Si bien la ausencia de pruebas no es una prueba de la ausencia, sospecho que la vida basada en el silicio (la vida que principalmente utiliza el silicio como la columna vertebral de su química en lugar del carbono) simplemente no es posible.

Aunque el silicio puede formar cuatro enlaces químicos, como el carbono, en nuestro sistema solar no vemos la misma diversidad de productos químicos de silicio que las moléculas de carbono. Los cometas y los asteroides tienen aminoácidos y otras sustancias químicas complejas que se forman de forma abiótica cuando la luz UV del sol incide en sustancias químicas de carbono simples como el metano y el monóxido de carbono. Nunca he oído hablar de silicona u otras unidades de polímeros a base de silicona que se encuentran en el espacio.

Otro problema con la vida basada en el silicio es que los productos químicos de silicio tienden a ser sólidos con puntos de fusión muy altos. Se podría argumentar que esto simplemente significa que la vida basada en el silicio existiría a temperaturas más altas de lo que la vida basada en el carbono puede permitir, pero hay más en la química que en los puntos de fusión. A los tipos de temperaturas en que los polímeros de silicona como la silicona existen como un líquido (temperaturas superiores a 300 ° C), las reacciones químicas tienden a ser impulsadas por entropía en lugar de entalpía (como se describe en la fórmula de energía libre ΔG = ΔH – TΔS). Esto aumenta la cantidad de energía requerida para realizar reacciones que disminuyen la entropía, como la síntesis de proteínas y otras macromoléculas. Además, los enlaces químicos con el oxígeno se vuelven mucho menos estables a temperaturas muy altas porque en el momento en que el átomo de oxígeno recoge un hidrógeno adicional, forma agua, que luego se evapora como un gas.

Aún más problemático es el hecho de que los seres vivos están hechos de muchos elementos diferentes. La vida basada en carbono es solo alrededor del 50% de carbono (en masa), y la mayor parte del resto es hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. A las temperaturas y presiones que permiten una química compleja de polímeros de silicio, los químicos de nitrógeno y oxígeno (y la mayoría de los de carbono) son gases, lo que los hace muy difíciles de capturar y utilizar. Simplemente no puedo imaginar cómo un organismo a base de silicona podría evitar que todos esos químicos se evaporen de su cuerpo. Un hipotético organismo de base de silicio necesitaría usar elementos alternativos como los metales pesados, pero estos elementos son mucho menos comunes que los elementos más ligeros. La vida basada en el carbono evolucionó para usar elementos livianos porque son los más comunes en la superficie de la tierra.

Y, finalmente, está el hecho de que el carbono es un elemento común tanto en la Tierra como en el universo en general. Seguro que hay más silicio que carbono en la Tierra, pero siempre hay suficiente carbono para que la vida prospere en las rocas, las aguas y la atmósfera de la Tierra. El carbono es químicamente un mejor candidato para la base de la vida que el silicio y en ninguna parte del universo encontrará cantidades sustanciales de silicio sin que haya demasiado carbono también, por lo que cualquier mundo favorable a la formación de vida probablemente desarrollará una vida basada en el carbono que superaría cualquier vida basada en silicio que ya haya evolucionado.

Todo lo anterior proviene de mis observaciones y experiencias en bioquímica. Si descubriéramos un organismo a base de silicio, tendría que resolver todos los problemas anteriores y, si lo hiciera, la bioquímica sería muy diferente de lo que conocemos hoy en día.

Answer 2

Es importante señalar que las “siliconas” (polímeros de silicio-oxígeno) no son una respuesta a la inestabilidad de los silanos en presencia de oxígeno. Ver mi comentario sobre la respuesta de Logan R. Kearsley:

Lo que los aficionados olvidan es que todas las siliconas están basadas en carbono, aparte de la columna vertebral de SiO. Todos los grupos laterales son orgánicos. Si tuvieras grupos laterales de siloxano, no tendrías nada más que cuarzo.

De lo contrario, como Matt Harbowy, repetiré mi respuesta anterior.

Es altamente, muy poco probable y probablemente no podría formar moléculas grandes estables. Ciertamente, no podría superar las células individuales, porque las estructuras de cadena larga de silicio e hidrógeno son violentamente incompatibles con el oxígeno (y el agua, edición agregada) .

Vea la respuesta de Matt Harbowy a ¿Cuáles serían los efectos fisiológicos si tuviéramos átomos de silicio en lugar de átomos de carbono en nuestro cuerpo?

“Ni siquiera es una cuestión de ‘sí, pero ¿y si?’ La idea de que son análogos es absurda. El silicio y el hidrógeno son completamente incompatibles con una atmósfera oxidante, a menos que te guste que todo sea cristalino o en llamas “.

Ver también

La respuesta de Daniel James Berger a ¿Es posible que el silicio reemplace el carbono por compuestos orgánicos en un ambiente con menos gravedad?

La respuesta de Daniel James Berger a ¿En qué elementos de la vida se puede basar además del carbono?

La respuesta de Daniel James Berger a Cuando buscamos vida en el espacio exterior, ¿por qué buscamos señales que hagan posible la vida en la Tierra? ¿No es posible que diferentes formas de vida tengan diferentes requisitos de rango de temperatura, recursos, etc.?

El último se repite en su totalidad:

El silicio no puede asumir el papel químico del carbono por varias razones:

• El silicio, a diferencia del carbono, no puede formar enlaces múltiples estables, por lo que no puede soportar fácilmente las reacciones de transferencia de electrones a larga distancia, como la fotosíntesis.
• El silicio, a diferencia del carbono, no forma enlaces razonablemente estables con el hidrógeno, el elemento más común en el universo. Eso significa que no puede tener cadenas finitas de silicio reducido, cubiertas con hidrógeno, análogas a los lípidos; por lo tanto, no puedes tener bicapas lipídicas; por lo tanto, no puedes tener células.
• El enlace del oxígeno al oxígeno, el tercer elemento más común en el universo, es abrumadoramente fuerte en comparación con los enlaces silicio-silicio o silicio-hidrógeno. Esto, también, es diferente al carbono.

La afinidad del oxígeno por el oxígeno, y su incapacidad para formar enlaces múltiples estables, significa que el silicio siempre está atado en dióxido de silicio o silicatos y, como tal, químicamente inerte. El carbono en el universo (fuera de las estrellas) está presente en gran medida como monóxido de carbono, que es químicamente reactivo y se puede transformar en otros tipos de compuestos con relativa facilidad.

Por último, el silicio no es tan común como el carbono en el universo. Hay estrellas que emiten activamente carbono en sus vientos estelares durante millones de años; Hay estrellas que emiten activamente oxígeno durante millones de años. No hay estrellas que emitan activamente silicio; Solo se libera en supernovas, que son raras.

Vea una respuesta que escribí en otro sitio hace algún tiempo (Re: ¿Por qué es el carbono el ÚNICO elemento para enlazar en largas cadenas?), O busque el ensayo de Isaac Asimov “El Único y Único”.

Answer 3

Es imposible

de la respuesta de Matt Harbowy a ¿Cuáles serían los efectos fisiológicos si tuviéramos átomos de silicio en lugar de átomos de carbono en nuestro cuerpo?

En primer lugar, no puede haber ninguno de los análogos de silicio de ADN / proteínas / carbohidratos.

• Algunas de las primeras formas de vida procesaban compuestos orgánicos simples como el dióxido de carbono, el metano, el agua y el oxígeno.

• SiO2 es un sólido, CO2 es un gas.
• El silano es un gas como el metano, pero arde espontáneamente en el aire. También liberará espontáneamente el hidrógeno.
• Se cree que el silicio es incapaz de formar dobles enlaces (los silanos solo forman orbitales moleculares híbridos SP3). Esto descarta los análogos de silicio del benceno, cafeína, bases de ADN y algunos aminoácidos.
• Silanoles, el equivalente de alcohol etílico, forma polímeros ramificados complicados en condiciones normales, y es mejor conocido por su forma común, el gel de sílice.
• El ácido silícico, el análogo de silicio del vinagre, es en realidad un silanol, ya que el silicio no forma dobles enlaces carboxilo. Los enlaces en SiO2 son probablemente más como enlaces simples, y SiO2 es solo SiO2 “neto”, formando cristales de cuarzo.
• Sin doble enlace silicio-oxígeno, sin aminoácidos. Sin aminoácidos, sin proteínas. No hay proteínas, no hay vida.
• Usted podría estar pensando, bueno, si bajamos uno por Si, ¿qué hay de bajar uno por oxígeno también? No hay tanta suerte: el sulfuro de silicio es tan aburrido, polimérico y no gaseoso como el dióxido de silicio.

Imagen: silanoles.

Imagen: Abundancia de elementos en la corteza terrestre.

Por cada ~ tres mil átomos de silicio en el planeta, hay un átomo de carbono. La química del silicio es la de las rocas y las piedras, completamente a diferencia de la sopa de hidrocarburos. Si la vida evolucionara a partir del silicio, tendría 3000 veces más posibilidades. El carbono es el decimoquinto elemento más común y, sin embargo, generalmente se limita a la delgada película delgada de la superficie del planeta.

Tomemos, por ejemplo, la diferencia entre nitrógeno y fósforo, o la diferencia entre hidrógeno y litio, o flúor. Solo porque “una fila hacia abajo” es un dispositivo famoso para la ciencia ficción y hace que las capas de electrones sean análogas, no significa que la química sea similar o análoga en modo alguno. Sería similar a intercambiar nitrógeno por fósforo, aunque ambos son esenciales para las formas de vida basadas en el carbono, su función no es intercambiable.

A pesar de muchos años de intentar hacer que el arsénico cambie por fósforo (que es al menos diez veces menos absurdo que el silicio por carbono, en términos del rango de posibles estructuras químicas e isómeros), ni siquiera tenemos pruebas convincentes de que los extremófilos en la Tierra Se puede usar arsénico en lugar de fósforo.

Ni siquiera es una pregunta de “sí, pero ¿y si?” La idea de que son análogos es absurda. El silicio y el hidrógeno son completamente incompatibles con una atmósfera oxidante, a menos que te guste que todo sea cristalino o en llamas.

Véase también: Fire and Flame 36 – Silane – Video Dailymotion

vea también: ¿Por qué el dióxido de carbono y el dióxido de silicio tienen estructuras totalmente diferentes?

Answer 4

Eso es un “tal vez” definitivo. No lo sabemos Si existiera, tendría que funcionar de manera muy diferente a la vida basada en el carbono, pero eso no significa que sea imposible.

Hay dos formas principales de construir macromoléculas, como la biología, a partir del silicio. El primero es utilizar compuestos de silano, silicio e hidrógeno análogos a los hidrocarburos. Los silanos son mucho menos estables que los hidrocarburos, por lo que la vida basada en ellos probablemente tendría que operar a temperaturas criogénicas, en un disolvente no acuoso. Debido al tamaño más grande del silicio, tampoco son tan diversos estructuralmente como los hidrocarburos, pero eso puede o no ser algo con lo que se pueda trabajar.

El segundo es usar cadenas de siliconas de moléculas alternas de silicio y oxígeno. El uso de espaciadores de oxígeno ayuda a reducir la aglomeración de los átomos de silicio de gran tamaño (en comparación con el carbono), lo que permite estructuras más complejas y una mayor flexibilidad y estabilidad. Es posible que reconozca la silicona de cosas como implantes blandos de agrandamiento de senos e implementos flexibles para hornear resistentes al calor. Las siliconas pueden disolverse, pero a diferencia de los hidrocarburos, el ácido sulfúrico no los descompone, por lo que pueden constituir una buena base para la vida en mundos como Venus, donde hay muy poca agua, pero el ácido sulfúrico puede servir como un biosolvente alternativo.

Answer 5

El azufre muestra una tendencia similar a formar cadenas de polímeros, pero creo que tendría que estar en un ambiente que tuviera menos oxígeno libre. Así que no, probablemente no sea silicona.