실리콘 기반 유기체의 구성

위의 상황에 따라 일부 특수 생명체는 실리콘 유사 물질로 구성되어 있을 수 있습니다. 실리콘 기반 동물은 아래 Dickinson과 Schaller가 상상한 것처럼 살아있는 수정처럼 보일 것입니다.

실리콘 기반 식물 사이를 떠도는 실리콘 기반 동물입니다. 이 유기체의 구조적 부분은 유리 섬유 같은 실크 실로 서로 얽혀 있고 중간에 인장 근육으로 연결되어 유연하고, 섬세하고 심지어 얇고 투명한 구조.

이 수정 같은 생물은 매우 아름다워 보입니다. 만약 그들이 정상적인 온도에서 살아남을 수 있다면 아마도 지구상의 많은 사람들은 그러한 애완 동물을 집에 장식하는 것의 분명한 이점을 기꺼이 가질 것입니다. 탄소 기반 생명체인 박테리아와 기생충은 전혀 다른 이 생명체에 무력하기 때문에 박테리아와 기생충이 전염된다는 것이다. 그러나 실리콘 기반 생명체의 가능성은 여러 가지 결함으로 인해 위협받고 있습니다. (2.1) 실리콘 기반 유기체와 산소

큰 단점은 실리콘이 산소와 매우 강한 결합력을 가지고 있다는 것입니다. 지구상의 생명체가 호흡하는 동안 탄소가 산화되면 유기체에서 쉽게 제거되는 폐기물인 이산화탄소 가스가 형성됩니다. 그러나 실리카가 처음 형성될 때 결정 격자가 형성되기 때문에 실리콘의 산화는 고체를 형성합니다. 이때 형성되어 각 실리콘 원자가 4개의 산소 원자로 둘러싸여 있으며, 각 분자가 이산화탄소처럼 독립적으로 자유로워지는 것이 아닙니다. 이러한 고체 물질의 처리는 실리콘 기반 생명체의 호흡 과정에 큰 변화를 가져올 것입니다. . 실리카는 물이나 다른 액체에 용해되기 어려운 원자 화합물입니다.

또한, 건조하고 습한 환경에서 안정적으로 유지되는 탄소 사슬과 달리 실리콘 사슬과 실리콘-산소 결합은 물 속에서 불안정하고 쉽게 끊어집니다. 이것이 실리콘 기반 생명체의 가능성을 배제하지는 않지만, 다량의 액체 물이 있는 행성에서는 확실히 실리콘 기반 생명체가 배제될 것입니다.

2. 실리콘 기반 유기체의 화학반응(2.1-2.6)

(2.2) 실리콘 기반 유기체와 불화수소

실제로 존재한다면 불화수소(불화수소산)가 있어 이 가스를 완전히 흡입하고 이산화규소와 반응하여 사불화규소(가스)를 내뿜고 물을 배출하며, 실리콘 기반 식물은 사불화규소와 물을 통해 흡입합니다. "광합성" 일련의 반응을 거쳐 Wako는 불화수소를 생성하고 이는 다시 대기로 방출되어 "실리카 전분"을 생성합니다. 그러나 실리콘 기반 식물의 '광합성'에 대해서는 아직 구체적인 타당성 논의가 이뤄지지 않고 있다.

이산화규소가 기체 사불화규소를 생성하는 반응식은 다음과 같습니다.

SiO2(s) + 4 HF(aq) → SiF4(g) + 2H2O(l)

생성된 SiF4는 과량의 HF와 계속 반응하여 불화규산을 생성할 수 있습니다.

SiF4(g)+2HF(aq)=H2[SiF6](aq), 6HF+ SiO2= H2SiF6+2H2O 불화 규산은 이성분 강산입니다. 불화규산은 황산보다 더 산성이며 가열하면 분해되어 유독한 불소 가스를 방출합니다. 부식성이 높습니다.

2. 실리콘 기반 유기체의 화학 반응(2.1-2.6)

(2.3) 실리콘 기반 유기체와 오르토규산

어떤 사람들은 이산화물이 실리콘이 물에 녹지 않는다고 생각하는 것은 잘못된 것입니다. 분말 형태의 실리카는 물과 반응하여 오르토규산을 형성할 수 있습니다. 실리카는 촉매 작용으로 물과 반응할 수도 있습니다. H2O + SiO2=H2SiO3 (규산) 2H2O + SiO2=H4SiO4 (물이 너무 많으면 오르토규산이 생성됩니다.)

2. 실리콘 기반 유기체의 화학반응 (2.1-2.6)

(2.4) 불화수소가 실리콘 기반 유기체에 미치는 피해. 불화수소에 대한 실리콘 기반의 생물학적 방어.

실리콘 기반 생명체가 불화수소를 호흡할 수 있다고 믿는 사람들도 있습니다.

불화수소는 실리콘 기반 유기체와 실리콘 기반 생명체에 독성이 있으며 실리콘과 규화물을 파괴할 수 있습니다. 불화수소는 불화수소산이라고도 합니다. 부식성이 매우 강하며 실리콘이 포함된 물체를 강하게 부식시키고 파괴할 수 있습니다. 이는 규소 및 규소 화합물과 반응하여 기체 사불화규소(유리를 부식시킬 수 있음)를 형성하지만 탄소 화합물, 플라스틱, 파라핀, 납, 금 및 백금에는 부식 효과가 없습니다. 수산화나트륨은 실리카와 반응하여 규산나트륨을 형성할 수 있습니다. 규산나트륨은 물에 쉽게 용해됩니다. 실리콘 기반 생명체는 몸에서 규산나트륨을 제거할 수 있습니다.

불화수소는 실리콘 기반 생명체의 피부를 매우 자극하고 부식시킵니다. 불산의 수소 이온은 실리콘 기반 생체 조직에 탈수 및 부식 효과를 가지며, 불소는 가장 활동적인 비금속 원소 중 하나입니다. 피부가 불산과 접촉한 후 불소 이온은 계속해서 해리되어 깊은 조직으로 침투하여 실리콘 기반 유기체의 세포막을 용해시켜 표피, 진피, 피하 조직, 심지어 근육층의 액화 및 괴사를 유발합니다. 불화물 이온은 또한 에놀라제의 활성을 방해하고 실리콘 기반 유기체의 피부 세포의 산소 흡수 능력을 억제할 수 있습니다.

실리콘 기반 생명체는 이산화탄소와 이산화황을 호흡할 수 있습니다. 화학 반응식: (메틸실란과 이산화황의 반응) 2SIH3CH3+7SO2=2CO2+2SIO2+7S+H2O (테트라메틸실란과 이산화황의 반응) SI(CH4)+9SO2=4CO2+SIO2+9S+H2O

실리콘 기반 생명체는 불화수소의 독성을 제거하기 위해 특수 촉매를 사용할 수 있습니다.

이 촉매는 불화수소가 실리카와만 반응하도록 합니다. 지구상에는 유황박테리아라는 일종의 유기체가 있습니다. 이 유기체는 묽은 황산에서 살 수 있으며, 성장을 위한 최적 pH 범위는 pH 2~3입니다. 대부분의 유기물은 황산에 의해 쉽게 파괴되는데, 유황박테리아는 촉매를 생성하여 황산에 의해 자신이 파괴되는 것을 방지할 수 있습니다. 실리콘 기반 유기체는 불화수소에 의해 파괴되는 것을 방지하는 촉매를 생성할 수도 있습니다.

2. 실리콘 기반 유기체의 화학 반응 (2.1-2.6)

(2.5) 실리콘 기반 유기체와 고분자 규화물

실리콘-실리콘 단일체이기 때문에 결합(Si-Si)이 불안정하므로 디실란(SiH3-SiH3)도 불안정합니다. 디실란(SiH3-SiH3)은 탄화수소보다 불안정하며, 저온에서 서서히 모노실란과 수소로 분해되고, 300~500°C에서는 SiH4, SinHm, H2로 분해되며, 빛에서도 분해됩니다. 실리콘은 헤테로사슬 고분자 화합물만 형성할 수 있습니다. 규소 원자 외에도 규소 기반 헤테로사슬 중합체의 주쇄에는 탄소, 산소, 질소, 황, 알루미늄 및 붕소와 같은 다른 원소도 포함되어 있습니다. 유기규소 폴리머의 주 사슬(또는 골격)은 실리콘과 산소가 교대로 구성된 폴리머입니다. 폴리실록산 또는 폴리실라놀이라고도 합니다. 실리콘은 헤테로사슬 중합체 화합물만 형성할 수 있기 때문에 실리콘 기반 생명체가 생성하는 대사산물, 폐기물 및 산화물은 매우 복잡합니다. 이는 실리콘 기반 생명체가 촉매로서 더 많은 효소를 필요로 함을 의미합니다. 각 효소의 길이는 약 50nm이며, 세포가 너무 작아서 충분한 효소를 담을 수 없습니다. 실리콘 기반 유기체의 세포는 탄소 기반 유기체의 세포보다 큽니다. 세포가 더 크면 상대적인 표면적은 더 작습니다. 세포의 상대적 표면적이 작을수록 물질이 세포막으로 들어갈 수 있는 속도도 작아집니다. 따라서 실리콘 기반 유기체의 신진대사는 탄소 기반 유기체의 신진대사보다 느립니다. 실리콘 기반 유기체는 신축성 있는 기포를 사용하여 물질이 세포막으로 들어가는 속도를 높일 수 있습니다. 신축형 액포는 단세포 실리콘 기반 유기체의 수분 조절 소기관으로 리드미컬하게 팽창 및 수축할 수 있으며 배설 기능도 가지고 있습니다.

2. 실리콘 기반 유기체의 화학 반응(2.1-2.6)

(2.6) 실리콘 기반 유기체와 규화물의 광학 활성

그것은 생명체이기 때문에 외부 환경으로부터 에너지를 수집, 저장 및 활용하는 데 필요합니다. 탄소 기반 유기체에서 에너지를 저장하는 가장 기본적인 화합물은 탄수화물입니다. 탄수화물에서는 탄소 원자가 단일 결합으로 사슬로 연결되어 있으며, 탄수화물의 일련의 효소 제어 산화 단계가 에너지를 방출하여 물과 이산화탄소를 폐기물로 생성합니다. 이들 효소는 분자의 모양과 좌우 회전에 따라 특정 반응을 촉매하는 크고 복잡한 분자입니다. 여기서 언급하는 좌우 회전은 분자에 포함된 탄소의 비대칭성으로 인해 분자가 나타나게 됩니다. 왼쪽 또는 오른쪽. 탄소 기반 유기체의 대부분의 물질은 이러한 특성을 나타내며, 효소가 탄소 기반 유기체의 다양한 대사 과정을 인식하고 조절할 수 있는 것은 바로 이 특성입니다.

그러나 실리콘, 실록산, 실라잔은 탄소만큼 왼손잡이와 오른손잡이 특성을 가진 화합물을 많이 생산하지 못하며, 이로 인해 필요한 상호 연결된 연쇄 반응이 많이 발생하기도 어렵습니다. 삶을 지원하는 요소.

어떤 사람들은 실리콘이 탄소만큼 왼손잡이와 오른손잡이 특성을 가진 화합물을 많이 생산할 수 없다고 생각합니다. 실리콘 소재는 탄소처럼 왼손 및 오른손 특성을 지닌 수많은 화합물을 생성할 수 있습니다. 유기규소 물질은 Si-C 결합을 포함하고 적어도 하나의 유기기가 규소 원자에 직접 연결되어 있는 화합물을 의미합니다. 실리콘-산소 결합을 포함하면 왼손 및 오른손 특성을 지닌 수많은 화합물을 생성할 수도 있습니다. 실리콘-산소 사슬은 고유한 고유한 구조적 유연성을 가지고 있습니다.

아마도 먼 미래에 실리콘 기반 생명체가 탄생하게 될 것입니다. 우주에서 새롭게 진화한 생명체가 탄소 기반 생명체를 대체합니다. 하지만 그것은 우리에게서 아주 멀리 떨어져 있을 것입니다. 현재 우리가 사용하는 컴퓨터는 실리콘을 칩으로 사용한다. 이 컴퓨터가 더욱 발전해 스마트 컴퓨터로 발전한다면 실리콘 기반의 삶이 될 것이다. 네트워크 세계는 실리콘 기반 세계일 수도 있습니다. 그러나 생명은 지능으로 정의되지 않습니다. 왜냐하면 바이러스에는 지능이 없고 단지 장점만을 추구하고 단점을 피하기 때문입니다. 기존 컴퓨터의 "지능"은 이러한 종류의 생명을 완전히 능가할 수 있지만 바이러스는 의심할 여지 없이 생명이지만 컴퓨터는 그렇지 않습니다. 이 주장은 삶에 대한 잘못된 정의에 기초하고 있습니다.

실리콘 기반 유기체가 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하여 생명 활동을 유지할 수 있다는 추측도 있습니다. 그것이 삶의 정의에 부합하는지 의문이다. (5.1-5.3)

(5.1) 금속 세포와 금속 생명체

SF 작가들이 "실리콘 기반 생명체"를 구상했을 때 실험실의 "금속 세포" 이미 활력 징후가 있고 진화 추세가 처음으로 드러납니다. 탄소 원소의 원자가 결합이 가장 높은 유기 물질과 달리, 이 "무기 생명"의 기초는 금속 텅스텐의 헤테로다중산 음이온입니다. 6족 원소는 산소와 배위하여 다면체(가칭 산 라디칼로 이해됨)를 형성할 수 있습니다. 그런 다음 탈수 및 응축하여 아래 바퀴 모양의 {Mo176}과 같은 산소 원자를 사용하여 거대한 구조를 형성합니다. 이 거대한 음이온은 계속해서 다른 산소 함유 산을 응축하고 수용할 수 있으며, 살아있는 세포처럼 강산 용액에서 거품 같은 구조로 자가 조직될 수 있습니다. 이는 우리의 생물학이 생명 과학의 작은 부분에 불과하다는 것을 의미할 수 있습니다. .

Cronin과 그의 동료들은 큰 금속 산화물 분자에서 음전하를 띤 이온을 추출하여 염 용액을 형성함으로써 더 작은 양전하를 띤 수소 또는 나트륨 이온을 결합시켰습니다. 유기 이온을 하전시키면 더 작은 음전하 이온의 이동성을 억제할 수 있습니다.

이 두 가지 염 용액이 혼합되면 큰 금속 산화물 분자 중 일부가 교환되어 더 이상 더 큰 유기 이온을 형성하지 않습니다. 이 새로운 용액은 물에 용해되지 않았습니다. 침전된 물질은 주입된 용액을 둘러싸는 껍질처럼 작용했습니다. Cronin은 침전된 물질을 거품형 무기 화학 세포(iCHELL)라고 부르며 훨씬 더 많은 특성을 가지고 있다고 말합니다. iCHELL은 금속 산화물 백본을 변형함으로써 천연 세포막의 특성을 갖습니다. 예를 들어, iCHELL을 기반으로 하는 구멍 모양의 산화물 구조는 크기에 따라 화학 물질이 세포에 선택적으로 들어가고 나갈 수 있도록 하는 다공성 막으로 사용될 수 있습니다. 생물학적 세포막. 이를 통해 세포막은 iCHELL 세포의 주요 특징인 일련의 화학 반응을 제어할 수 있습니다.

동시에 연구팀은 거품 속에 거품을 만들어 생체 세포의 내부 구조를 모사한 막을 만드는 연구도 진행 중이다. 일부 산화 분자를 감광성 염료에 연결함으로써 iCHELL 세포에 광합성을 주입할 수 있습니다. 크로닌은 초기 실험 결과에 의해 형성된 세포막이 광합성의 초기 상태인 수소 이온, 수소 전자, 산소 분자로 물을 분해할 수 있다고 말했다.

크로닌은 양성자를 펌핑하여 세포막 전체에 분포시켜 양성자 기울기를 설정할 수 있다고 말했습니다. 이는 빛으로부터 에너지를 얻는 핵심 단계입니다. 살아있는 유기체가 이러한 단계를 완료할 수 있다면 식물과 유사한 대사 기능을 갖춘 자급자족 세포를 구축하게 됩니다.

이 실험은 아직 초기 단계이며, 현재 일부 합성생물학자들은 의견을 유보하고 있다. 스페인 발렌시아 대학의 마누엘 폴카(Manuel Polca)는 "크로닌이 개발한 금속 세포 폼은 이 세포가 자기 재생산과 진화를 추진할 수 있는 DNA 유사 물질을 운반할 수 없다면 아직 완전한 생명체의 특성을 갖고 있다고 말할 수 없다"고 말했다. Ning은 이것이 이론상 가능하다고 응답했으며, 지난해 실험을 통해 금속 옥소메탈레이트를 서로의 주형으로 사용하면 자가 복제가 이루어질 수 있음을 보여주었습니다.

7개월 간의 실험을 통해 Cronin은 이제 이러한 금속 셀 폼을 대량 생산하고 이를 다양한 pH 값으로 채워진 시험관 용기에 주입할 수 있게 되었습니다. 그는 이러한 혼합 환경에서 생존 가능성을 테스트할 수 있기를 바라고 있습니다. pH가 너무 낮으면 일부 세포가 용해되어 죽습니다.

크로닌의 실험이 맞다면 아마도 우주에 생명체의 존재 범위는 더 넓어질 것이다. 일본 도쿄대 스가와라 다다시 교수는 “이번 실험 결과는 생명체가 모두 탄소 구조에 기초한 것은 아니라는 점을 보여준다”며 “수성의 물질 구조는 지구와 매우 다르다”고 말했다. 크로닌의 이번 연구는 실리콘 기반 생명체와 탄소 기반 생명체 이외의 새로운 분야를 개척한다.

(5.2) 헬륨 생물학, 가스 생물, 전파 에너지 생물

그러나 SF 작가들은 여전히 ​​생명의 다양성에 만족하지 못하고 각자의 작품에서 상상력을 마음껏 발휘하고 있습니다. 곰곰히 생각해보면 삶의 세계는 전혀 무리가 없는 것 같습니다. 일부 작가들은 극도로 추운 일부 행성에 액체 헬륨을 기반으로 하고 초전도 전류로 연결된 생명체가 있을 수 있다고 상상합니다. 성간 가스와 먼지를 다루고 전파를 통해 신경 신호를 전달합니다. 홀의 공상 과학 소설은 이 점에서 걸작입니다. 상상력이 풍부한 일부 작가는 심지어 외계 생명체가 가능할 수도 있다고 생각합니다. 화학적 기초가 전혀 필요하지 않습니다. 전자파 빔과 같은 순수한 에너지의 생명체가 될 수 있습니다.

5. 규소 기반 생명체와 탄소 기반 생명체 이외의 생명체(5.1-5.3)

(5.3) 중성자별 유기체

가장 흥미로운 것 공상과학 작가 포워드(Forward)가 쓴 유명한 "드래곤 알(Dragon Egg)"로, 중성자별 표면의 생물을 묘사하는 훌륭하게 고안된 작품입니다. 이 중성자별은 직경이 20km에 불과하지만 표면 중력은 지구의 670억 배, 자기장은 지구의 1조 배, 표면 온도는 섭씨 8,000도 이상에 이른다. 이런 환경에서 어떤 생물이 살아남을 수 있을까요? "퇴화핵물질"로 구성된 유기체이다. 소위 "축퇴"는 원자 외부의 전자가 핵 안으로 압착되어 모든 원자가 서로 매우 가까워 초밀도 물질을 형성할 수 있음을 의미합니다. 중성자별의 생물은 키가 약 0.5mm, 직경이 0.5cm, 무게가 70kg 정도입니다. 이는 퇴화된 물질로 구성되어 있기 때문입니다.

게다가 이들의 신진대사는 화학반응이 아닌 핵반응을 기반으로 하기 때문에 모든 변화(출생, 노화, 질병, 사망, 사고 등)의 속도가 인간보다 100만배 빠르다!