кремниевая форма жизни что это
Учёные научно доказали существование кремниевых форм жизни
Нашу планету населяют разнообразные углеродные формы жизни. Называют их так потому, что состоят они из органических соединений, в которые в обязательном порядке входит углерод. На протяжении десятилетий учёные и особенно фантасты предполагали, что во вселенной могут существовать и другие формы жизни, например, кремниевые. Ведь кремний очень близок по многим свойствам к углероду. И вот, впервые в истории человеческой науки, учёные доказали, что живые клетки способны формировать углеродно-кремниевые связи.
В природе кремний в чистом виде не встречается. Это связано с тем, что элемент очень высокореактивен, поэтому быстро создаёт соединения с другими элементами. Чистый кремний существует лишь в лабораторных условиях. То же самое можно сказать и про кремниево-углеродные связи, известные в науке как «кремнийорганические». Подобные соединения производят в лабораторных условиях, а затем используют во множестве областей, включая медицину, электронику и другие. Кремний и углерод действительно очень похожи: оба элемента могут образовывать связи с четырьмя атомами одновременно, что делает их пригодными для формирования длинных цепочек молекул, таких как белки и ДНК.
Новое исследование, проведённое специалистами Калифорнийского технологического института под руководством знаменитой американской учёной Фрэнсис Арнольд, доказало, что живые клетки также способны создавать кремнийорганические связи. Исследователи использовали протеин под названием cytochrome c, выделенный из бактерии, найденной в горячих источниках Исландии, после чего внесли несколько изменений в его ДНК. Таким образом учёным удалось создать фермент, который избирательно создаёт кремний-углеродные связи. И этого впервые удалось добиться натуральным способом, без использования каких-либо химических катализаторов или других агрессивных веществ.
Что значит для науки это открытие? А значит оно, что природа способна адаптироваться и включать кремний в основу живых клеток. Таким образом, жизнь на нашей планете вполне могла возникнуть на основе кремния, а вовсе не углерода. Получается, что фантасты были правы и кремниевые формы жизни могут существовать. Если не на Земле, то на какой-то другой планете с подходящими для этого условиями. Открытие команды американских исследователей распахивает перед наукой дверь в совершенно новый мир. Теперь учёные смогут хотя бы отдалённо представить себе, какими могли бы стать кремниевые организмы, пойди эволюция на нашей планете совершенно другим путём.
Кремниевая форма жизни на Земле
Н аш мир таит множество загадок. Кто мы? Откуда появились? В теорию Дарвина сегодня верят всё меньше и меньше людей. И это порождает огромное количество догадок и самых смелых предположений. Одна из таких смелых теорий идея о том, что существует такая форма жизни, как кремниевая. Проще говоря, идея о возможности камня быть живым — жить, дышать, размножаться, двигаться и так далее.
На первый взгляд это кажется просто невероятным. Но, так или иначе, существуют множество доказательств существования кремниевой формы жизни. И, может быть, она не так развита и проявлена, как белковая, лишь потому, что на Земле нет достаточно комфортных условий для её процветания?
Кремниевая форма жизни — миф или реальность? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Находка в бухте Майя Бей
Не так давно в Таиланде, а именно в бухте Майя Бей, был обнаружен интересный артефакт. Некто Джей Дреммерс в начале 2018 года выложил в Интернет короткое видео, на котором якобы можно видеть окаменевшего гиганта, который лежит в этой бухте.
Можно было бы это списать на очередной пиар, паранойю и всё такое, но дальше произошло нечто интересное — власти Таиланда запретили въезд туристам в эту зону. Не слишком ли активная и радикальная реакция на простую шалость Интернет-блогера? Вот, собственно, этот шедевр:
Увидеть здесь гиганта можно с большой натяжкой, но гораздо интереснее бурное любопытство, которое проявили пользователи Сети, — всего за пару месяцев видео блогера набрало более миллиона просмотров, а власти Таиланда отреагировали столь радикально. Именно этот факт и заставляет задуматься: может быть, Джей Дреммерс и вправду наткнулся на некую тайну, о которой не принято говорить вслух?
Останки кремниевой формы жизни — повсюду
Можно было бы закрыть глаза на этот инцидент, если бы подобные находки не встречались по всему миру.
Ни дать ни взять — гигантский череп человека. Можно, конечно, рассказывать о мастерице-природе, которая ветром и водой выточила подобный экспонат, но как-то верится в это с трудом. Варианта два: либо это создано человеком, либо это самостоятельная форма жизни.
И по ряду признаков, которые мы рассмотрим позже, можно сказать, что это скорее некий живой организм, чем искусственно созданные человеком памятники архитектуры и искусства. Существует мнение, что ранее климат на Земле был другим — более подходящим для кремниевой формы жизни, и именно она ранее преобладала на Земле, и именно её останки мы сегодня можем встречать повсюду.
Вот, к примеру, другой подобный экспонат — пенёк гигантского дерева:
Камень может жить и размножаться
В статье А. А. Боковикова «Открытие кремниевой формы жизни на Земле» подробно описаны признаки того, что эти каменные структуры вовсе не безжизненная материя, а вполне реальная форма жизни. Одним из объектов исследований стал агат. Учёный рассказывает о том, что исследования каменных структур агата позволяют увидеть признаки питания, линьки кожи и её регенерации, чётко отследить анатомию тела, увидеть залечивание ран, сколов, трещин, а также — увидеть различие полов между этими «живыми организмами», которыми, по мнению Боковикова, и являются агаты.
По его мнению, в агатах чётко видны различия полов. Полосатое тело камня — это мужской пол, а кристаллическое тело камня — это женский пол. Также обследование камней позволяет увидеть и процесс размножения. В камнях происходит процесс зарождения семян и последующий их выход из «родительского» тела. Также можно видеть и своего рода «пещеры», в которых зарождаются семена и из которых потом выходят наружу. Помимо этого, существуют и способы размножения агата отпочкованием и делением.
Таким образом, мы можем видеть, что камень действительно размножается всеми доступными другим биологическим видам способами. Дополнительными свидетельствами того, что агаты могут быть живыми, являются процессы захвата ими жизненного пространства, разнообразие видов и так далее. Более того, были выявлены даже болезни агата и борьба камня с ними. Проще говоря, всё как у обычных живых организмов белковой формы жизни.
Растущие камни в Румынии
Также в Интернете широко распространена информация о растущих камнях в Румынии. Они имеют удивительную форму, всё время растут, имеют своего рода «кожный покров».
И такой пример далеко не единственный. В Китае есть гора, которая в прямом смысле слова — «несёт яйца». Именно так. На поверхности горы постоянно образовываются новые камни в форме яиц, а затем отделяются и начинают расти самостоятельно:
Эти «яйца» сначала проступают на поверхности горы, затем созревают в течение примерно 30 лет, а затем отделяются от поверхности. По своему размеру отделившиеся камни похожи на яйца динозавров — имеют диаметр от 30 до 60 сантиметров, а вес — до 300 кг. И пример в Китае не единственный. По всему миру можно встретить яйцеобразные камни. Вы наверняка тоже встречали нечто подобное, но часто принято думать, что это отшлифованные морской водой камни, и неважно, что часто бывает так, что вблизи нет моря, логика проста — значит, оно тут было раньше. Но всё объясняется гораздо проще: камни не настолько мертвы, как мы привыкли думать, и тоже могут размножаться, при этом ничем не отличаясь от домашней курочки или любой другой птицы.
А это арктический остров Чампа, который усеян идеально круглыми камнями:
Но гораздо интереснее внутреннее строение этих каменных яиц. Вот, к примеру, находка из Казахстана, где каменное яйцо расколото пополам, и мы можем видеть, что идеальную округлую форму оно имеет не только снаружи, но и внутри. На разломе этого камня чётко видна его многослойная структура. И если внешнюю округлую форму ещё можно объяснить какими то природными явлениями вроде воды или ветра, то как же произошла эта шлифовка изнутри? На рисунке явно видно, что каменное яйцо кремниевой формы жизни во многом напоминает яйцо белковой формы жизни — видны «белок» и «желток»:
И это уже никак нельзя списать на какую бы то ни было случайность, так как ясно видно, что это не просто камень, а некая форма жизни.
Для кремниевой формы жизни — слишком холодно.
Возникает вопрос: если кремниевая форма жизни существует, то почему же она ведёт себя столь малоактивно? Есть версия, что для кремниевой структуры наш климат слишком холодный. Можно привести пример и с белковой формой жизни. У живых существ белковой структуры есть такое состояние, как анабиоз, — это замедление или же вовсе приостановление всех процессов в теле под действием неблагоприятных условий окружающей среды — отсутствия тепла, воды, пищи и так далее.
Таким образом, можно предположить, что все живые существа кремниевой формы жизни просто находятся в своего рода анабиозе, поскольку климат нашей планеты для них не благоприятен. Поэтому их жизнедеятельность столь незаметна. Но если присмотреться, то становится очевидно, что мы — белковая форма жизни — на планете не одни.
Учёные, которые занимаются исследованиями этого вопроса, считают, что атмосфера Венеры более подходящая для такой формы жизни. Венера имеет атмосферу, состоящую из углекислого газа, а также атмосферное давление, которое в 92 раза больше, чем на Земле. Венера — самая горячая планета в солнечной системе, средняя температура +462 градуса. Считается, что именно высокая температура — наиболее благоприятная для такой формы жизни. А идеальной температурой кремниевого тела считается диапазон 1200–1300 градусов по Цельсию.
С этой точки зрения наша планета является слишком холодной для нормального существования кремниевой формы жизни. И если учесть, что всё-таки эта форма жизни проявлена на нашей планете, значит, ранее эти условия жизни для неё были, пока не произошли некие судьбоносные перемены.
Камни могут лечить
Целебные свойства сердолика известны ещё со времён египетских жрецов. А в древней Армении сердолик был обыденным средством для облегчения тяжёлых родов, также прибинтовывали этот камень к ранам и ушибам, что способствовало быстрому заживлению. Нервные болезни, лихорадка, колики в животе — со всем этим сердолик легко справляется.
В 1935 году Евгения Ивановна Багидина провела любопытное исследование: она прикрепила к фену для сушки волос 30-граммовый сердолик. И далее, включая фен, обрабатывала гнойные раны, получая противомикробный и ранозаживляющий эффект. Изобретение применялось в военных госпиталях и обычных больницах и везде имело невероятный эффект. Багидина, окрылённая успехами, уже было замахнулась на славу древних алхимиков, объявив сердолик едва ли не философским камнем, который безуспешно искали адепты алхимии. Она утверждала, что сердолик — это ключ к молодости и вечной жизни. Но произвести на свет легендарный эликсир жизни Багидиной было не суждено. Вскоре за свои достижения она была «щедро награждена» тюремным сроком.
Таким образом, камни могут лечить. И тут вопрос к скептикам: разве может мёртвая, лишённая жизни материя лечить? Лечить может только нечто живое, излучающее энергию. Давать жизнь может только источник жизни.
Однако вернёмся к вопросу высокой температуры кремниевой формы жизни. В Библии описан один интересный момент, когда некто Савл (впоследствии — апостол Павел) отправился в Дамаск, чтобы продолжать гонения на последователей Христа. И в пути внезапно он увидел перед собой яркий свет, который ослепил его, затем услышал голос, который дал ему наставления. Потом Савл пришёл в Дамаск, был исцелён Ананией и стал проповедовать учение Христа, дальше ещё было много чего интересного, но суть не в этом. Гораздо более интересен вопрос о том, что же это был за свет?
В контексте обсуждения кремниевой формы жизни, можно сказать, что, возможно, это было проявление кремниевой формы жизни в её привычной и изначальной форме. Как уже сказано выше, предположительно, нормальная температура кремниевых тел — около 1200 градусов. Возможно, свет, который увидел Савл, и был проявлением кремниевой формы жизни, которая решила выйти на контакт со злодеем и направить его на истинный путь.
Также можно вспомнить историю о том, как пророк Моисей разговаривал с горящим кустом, который, как сказано в Библии, «горел, но не сгорал». Опять-таки, похожая история — говорящий яркий свет. Кстати, в обоих случаях на светящийся объект было больно смотреть. И ещё одна особенность: в первом случае, когда речь шла о грешнике, тот и вовсе ослеп, а во втором — Моисею просто было больно смотреть. То есть чем выше уровень духовного развития счастливчика, который столкнулся с кремниевым телом, тем меньше плачевных последствий он получит.
Из этого можно сделать вывод, что кремниевая структура — это более совершенная форма жизни. Исходя из этого, библейские истории могут иметь под собой реальную основу, и кремниевые тела вполне могли существовать на нашей планете в более благостные времена, теперь же лишь изредка выходят на связь. Также, скорее всего, эти существа были более высокого роста и размера, и находки тех или иных камней, напоминающих человеческие тела или их фрагменты, — яркое тому подтверждение.
В русских народных сказках описываются богатыри совсем нечеловеческого размера. И тут действует принцип «дыма без огня не бывает», да про сказки так и говорится: «сказка ложь, да в ней намёк». К примеру, описывается, что Илья Муромец (немаленького роста) вместе с конём умещался на ладони Святогора. И вряд ли это просто преувеличение или какая-то сомнительная метафора.
Ну и напоследок загадка уже нашего времени: перемещение камней в Долине Смерти в США — явный пример того, что камни могут быть живыми. Почему это происходит? Учитывая, что температура на планете постепенно повышается, вполне возможно, что условия жизни за Земле постепенно меняются в сторону более благоприятных для кремниевой формы существования, а это позволяет им переходить к более активной форме жизнедеятельности.
Кремниевую жизнь можно синтезировать на Земле
Жизненная форма на основе кремниевой органики. Рендер: Lei Chen and Yan Liang (BeautyOfScience.com) для Калифорнийского технологического института в Пасадене
Кремний составляет почти 30% массы земной коры, это второй по распространённости химический элемент на Земле. Несмотря на это, до сих пор не обнаружено ни одного живого организма, способного формировать углеродно-кремниевые химические связи. По каким-то причинам в природе органические смеси на основе кремния не встречаются, хотя это отличные материалы, которые синтезированы и используются в промышленности и медицине. Например, в исследованиях новых лекарств углерод заменяют на кремний, чтобы обойти патентные ограничения на стандартные формулы с углеродом. В химии тоже используются органические полимеры на основе кремния. Их применяют в сельском хозяйстве и полупроводниковой промышленности.
Хотя кремний в избытке присутствует в земной коре, синтезировать органический кремниевый полимер стандартными методами очень непросто. Это многоступенчатый технический процесс, который в некоторых случаях требует использования катализаторов из драгоценных металлов (родий, иридий), низкой температуры, а также галогенсодержащих растворителей.
Процедура очень сложная, так что учёные задумывались о том, чтобы для такой задачи лучше всего будет использовать генетически модифицированный биологический фермент. Известно, что ферменты способны осуществлять различные химические реакции с высокой точностью и эффективностью гораздо выше, чем у стандартных методов химического синтеза. В этой роли фермент выполняет роль биокатализатора. Его легко включить в ряд других техник биомедицины.
Фермент для создания кремниевой органики — дешёвый способ, позволяющий использовать ресурсы из окружающей среды. Процесс будет идти в естественных условиях без дополнительных усилий и помощи извне.
Учёные из Калифорнийского технологического института в Пасадене предположили, что для такой задачи лучше всего подойдут гемопротеины, которые в оригинальном виде в живом организме содержат небелковые компоненты: железо или магний. К такого рода белкам относятся гемоглобин и его производные, хлорофилл-содержащие белки и ферменты и др.
По идее, модифицированный гемопротеин мог бы стать катализатором для внедрения карбена (соединения двухвалентного углерода) в кремниево-водородную химическую связи. Таким образом произошло бы связывание кремния с органической белковой цепочкой. Учёные испытали несколько земных организмов, в организме которых присутствует данный гемопротеин — и нашли наиболее подходящий организм. Такой оказалась бактерия-экстремофил Rhodothermus marinus, которая обитает в гейзерах Исландии.
Учёные взяли у бактерии Rhodothermus marinus гем-содержащий белок цитохром с — и внедрили его в кишечную палочку (E.coli), стандартную бактерию для таких генных опытов. Поначалу E.coli с гемопротеином не очень хорошо справлялась с задачей, но через три поколения мутаций эффективность образования кремниево-углеродных связей значительно увеличилась.
После трёх поколений направленных мутаций такой биокатализатор стал в 15 раз раз эффективнее, чем любой синтетический катализатор для синтеза кремний-органических полимеров.
На видео: структура небольшого гем-содержащего белка цитохром с у бактерии Rhodothermus marinus. В центральном районе виден атом железа красного цвета. Исследователи модифицировали аминокислоты в районе, обозначенном розовым цветом, чтобы этот гемопротеин смог работать в качестве катализатора для формирования кремниево-углеродных связей
Перед исследователями стояла задача удешевить и оптимизировать производство кремниевых органических полимеров, которые нужны промышленности. Они не ставили задачу создать кремниевую или кремний-углеродную жизнь. Но невольно учёные сделали первый шаг на этом пути. Генно-модифицированные бактерии способны создавать кремний-углеродные связи в живых клетках. Теоретически, с их помощью можно выращивать живые организмы на основе углеродно-кремниевой биохимии, как и предполагалось в научной фантастике.
В поисках жизни во Вселенной: может быть, стоит обратить внимание на кремниевую форму?
Космос
Кремниевое существо в представлении художника
Учёные постоянно пытаются найти жизнь за пределами Земли в других звёздных системах, а также подыскать планеты, напоминающие нашу. Во Вселенной свыше ста миллиардов галактик. В Млечном Пути около 400 миллиардов звёзд, и 7 % из них – жёлтые карлики, примерно такие же, как и наше Солнце. Согласно последним данным от 2020 года, только лишь в нашей родной галактике насчитывается примерно 6 миллиардов планет, похожих на Землю! А сколько таких планет во всей Вселенной. Судя по этим фактам, весьма наивно полагать, что мы – единственные живые существа. Но, как бы то ни было, до сих пор никаких свидетельств обитаемости той или иной планеты не было обнаружено, да и сделать это весьма трудно, ведь все эти миры невообразимо далеки от нас, но что, если мы просто не там ищем?
Мы ищем жизнь, похожую на нашу, и которая могла бы существовать в аналогичных условиях: для её существования необходимы вода, комфортная температура, защита от радиации, источник света, определённый состав воздуха, наличие минералов. Наша жизнь является углеродной, причём, эта углеродная форма жизни, начиная от примитивных бактерий и заканчивая людьми, имеет одну и ту же базовую биохимию. Углерод – прекрасный строительный материал. Его особые химические свойства позволяют делать из него длинные молекулярные цепи, которые могут быть разветвлёнными, и уже, говоря простым языком, к этим углеродным ветвям прикрепляются другие элементы, формируя, таким образом сложные молекулы, из которых и складываются живые организмы, словно по кирпичикам. Но только ли возможна жизнь на углероде?
Кремниевая форма жизни выглядела бы примерно так
Элемент кремний имеет химические свойства, похожие на углерод, и он кстати, в 135 раз встречается чаще, чем углерод на нашей планете, но почему же в борьбе за право быть основой жизни победил углерод?
Всё дело в том, что углеродные связи – самые прочные в земных и привычных нам условиях. Если молекулы строятся из него, то это, как говорится «на века». Гипотетически, если, например, человек попробует пробраться в центр Земли, где невообразимое давление, то оно бы выжало все атомы из тела, и всё, что от него останется – это один крошечный алмаз (самое твёрдое вещество на Земле), а алмаз – это и есть углерод, связи которого самые прочные. В обычных же условиях углерод связывается с другими атомами, выстраивая, тем самым, живые организмы. Кремний же в наших условиях не является таким прочным, его химические связи более слабые, поэтому, не имея прочного фундамента, кремниевые организмы быстро бы распадались. Кремний не так пластичен, как углерод, поэтому, несмотря на его более чем достаточное количество, на его основе не могут строиться такие разнообразные длинные цепи молекул, как на углероде – углеродные связи в два раза прочнее кремниевых! А в воде цепи кремния и вовсе не устойчивы – они распадаются на части.
И растения были бы из кристаллов.
Кроме этого, в земной атмосфере достаточно большое количество кислорода. Углерод в сочетании с кислородом образует углекислый газ, который без труда может сочетаться с другими соединениями. Именно поэтому мы вдыхаем воздух, состоящий из разных атомов, а выдыхаем углекислый газ, так как вдыхаемый кислород и углерод в составе воздуха соединяются внутри нас в процессе дыхания. Когда кремний вступает в реакцию с кислородом, то получается знакомый многим камень – розовый кварц. Это твёрдое вещество, достаточно тяжёлое (камень, конечно же, с воздухом не сравнишь!), поэтому ему намного труднее взаимодействовать с другими соединениями. Если бы кремниевые существа жили на Земле, они бы каждый раз выдыхали частички розового кварца!
Но это на Земле. Да, на планетах, вроде нашей, углеродная форма жизни, несомненно возьмёт верх над другими формами, так как его связи очень прочные и они прекрасно образуют собой длинные цепочки молекул. Но ведь планет во Вселенной великое множество! Где бы могли прижиться гипотетические кремниевые существа?
Гипотетический житель Венеры
В интернете вы можете найти занятную историю американского вулканолога Говарда Шарпа, который проводил исследования вместе со своей группой на Аляске в 1997 году. Экспедиция наблюдала довольно сильное извержение вулкана – в разные стороны из жерла летели куски расплавленных земных недр и осколки горных пород. Когда всё стихло, учёные уже собрались было возвращаться в лагерь, но местные жители рассказали Говарду Шарпу, что они не заметили самого интересного – вулкан выплюнул живой камень! Разумеется, учёные отправились взглянуть на эту диковину. Вот, что описывают многочисленные источники: «Это был темно-коричневый с гладкой поверхностью овальный валун около метра в длину. По виду он мало чем отличался от других валунов, но он двигался. Это было заметно по борозде, которая тянулась за ним. При этом Шарп сразу обратил внимание, что камень не мог сползать по почве под действием своего веса: здесь рельеф шел немного на подъем, и камень двигался вверх, издавая странный глухой звук. Зафиксировать видеокамерой движение камня было невозможно, поскольку оно было слишком медленным: примерно 2 сантиметра за 5 минут. К тому же, движение замедлялось по мере того, как камень остывал.
А что, если легенды об огненных саламандрах правдивы?
Шарп и его помощники наблюдали за удивительным валуном всю ночь. Камень продвигался сначала на юго-восток, потом изменил направление и двинулся на юг. «Все это время меня не отпускало чувство, будто передо мной живое существо», — писал исследователь, прибавляя, что движение камня невозможно было объяснить ничем, даже вибрацией почвы, поскольку двигался только он один. Все остальные камни, находившиеся поблизости, были неподвижными.
На рассвете пар от камня уже не шел, звук затих и движение почти прекратилось. Шарп уехал в лагерь и вернулся через восемь часов. За это время валун проделал путь в полтора метра, о чем говорил след на почве. Камень был практически холодным и звуков не издавал» (по материалам статьи Игоря Волознёва).
Вот такая удивительная история! Говард Шарп решил отколоть небольшой кусочек от этого странного валуна для дальнейших исследований, однако анализ не выявил никаких странностей. Кремниевая жизнь, если и существует, то выглядит как создания из камней или кристаллов. В наших обычных условиях эти создания замерзают и погибают, но зато могут обитать там, куда углеродный землянин и не сунется!