지구의 생명이 탄소 기반이라는 주된 이유는 탄소 원자의 독특한 특성 때문입니다. 탄소 원자는 다른 탄소 원자를 포함하여 다른 원자와 강한 결합을 형성 할 수 있으며, 이는 DNA 및 단백질과 같은 복잡한 분자를 형성 할 수 있습니다. 또한, 탄소 원자는 상대적으로 작으므로 생명을 유지하는 데 필요한 수백만의 복잡한 화학 결합 및 반응을 형성하는 데 이상적입니다. 마지막으로, 탄소는 지구에 풍부하여 처음부터 생명을 구축하기에 완벽한 요소입니다.
외계 생활의 존재에 대한 추측은 인류의 끝없는 경이로움의 다년생 거주자였습니다. 거기에 누군가가 있는지 확인하기 위해, 우리는 보이저스를 보냈고, 특정 별을 공부하는 것이 아니라 해안을 떠나 외부 우주의 광대 한 바다에서 다른 섬을 탐험하기 위해 보이저를 보냈습니다. 천체 물리학 자들은 또한 외계인 문명의 본질에 대해 (우리가 하나를 발견한다면) 궁금해했다.
만약 우리가 이미 겪었던 것에서 생명 형태의 생화학을 추론한다면, 우리는 그것이 탄소를 기반으로 할 것이라고 결론을 내릴 것입니다. 탄소 또는 공상 과학 소설은 정기적으로 탄소의 가장 가까운 사촌 인 실리콘을 묘사합니다. 그러나 Carl Sagan 은이 교구 적 관점 Carbon Chauvinism이라고 불렀습니다. 그는 우리가 상상력을 제한해서는 안된다고 믿었고 외계인의 삶이 지구상의 생명과 비슷하다는 가정을 조롱했습니다.
모든 다양성의 삶.
그럼에도 불구하고 지구상의 깎아 지른 지배력으로 인해 탄소는 우리의 최선의 추측으로 남아 있습니다. 그 점을 감안할 때, 탄소를 그렇게 특별하게 만드는 이유는 무엇입니까?
Life는 복잡합니다
식물이든 동물이든 모든 생명체는 복잡성의 구체화입니다. 최초의 자기 복제 유기체는 점점 더 많은 분자 복잡성을 통합함으로써 점점 더 복잡한 생물학적 기능을 발전시켰다. 여기서, 복잡성은 더 높은 형태의 생명을 유지하기 위해 필수적인 수백만 개의 복잡한 화학적 결합과 반응을 촉진하는 것을 말합니다. 아메바와 같은 원시 생명 형태는 개와 같은 높은 포유 동물보다 훨씬 적은 분자 복잡성을 촉진합니다.
분자 복잡성은 호흡, 배설, 소화 및 가장 중요한 재생산과 같은 기능의 합성을 가능하게했다. 이 중 어느 것도 탄소 없이는 불가능했을 것입니다. 탄소가 없으면 DNA, 단백질, 지질, 설탕, 지방, 근육 조직 또는 생명의 물건을 구성하는 다른 것들이 없었을 것입니다.
(사진 크레디트 :Pixabay)
사람에게 알려진 118 개의 요소를 고려할 때, 그 중 5-6만이 유기농 생명체를 건설하는 데 사용되는 이유는 이상합니다. 그들 중 가장 흔한 것은 물론 탄소이며, 장난은 화학의 전체 지점입니다. 카본의 특별한 열역학적 및 화학적 특성으로 다른 요소보다 우수합니다.
탄소 아미클
탄소 원자는 4 개의 원자가 전자를 가지므로 4 개의 단일 결합 (메탄), 2 개의 이중 결합 (이산화탄소) 및 삼중 결합 (아세틸렌, 용접 연료 및 플라스틱 합성을위한 원료)을 형성 할 수 있습니다. 그러나 탄소의 지배력은 이러한 복잡한 유대를 형성하는 능력이 아니라 오히려 그것이 형성하는 용이성과 플라이언의 결과입니다. 실제로, 주기율 테이블에서 탄소가 차지하는 컬럼에있는 모든 요소는 4 개의 원자가 전자를 가지고 있지만, 그들이 형성하는 결합의 안정성은 탄소에 비교할 수 없습니다.
DNA 이중 나선의 4 개의 기본 쌍 단편의 화학 구조. (사진 크레디트 :Thomas Shafee / Wikimedia Commons)
탄소 바로 아래에있는 원소 인 실리콘조차도 수많은 분자를 형성하지만 이중 결합 실리콘 분자는 이중 결합 탄소와 달리 일시적입니다. 불안정성은 결국 단일 결합 실리콘 원자로 갈라집니다. 생명을 유지하기위한 가장 중요한 분자 중 하나 인 탄화수소와 같은 탄소 분자는 쉽게 분해하기에는 너무 연약하지 않으며 가소성과 적응성을 막기에는 너무 엄격하지 않습니다. 이것은 효소가 탄소 분자를 쉽게 조작 할 수있게한다. 또한 실리콘과의 반응이 그다지 효율적이지는 않습니다. 이산화 실리콘은 이산화탄소와 비교하여 거대한 분자 (모래)이며 가스로 편안하게 존재합니다.
실리콘 기반의 삶은 어쨌든 지구에서 살아남을 수 없습니다. 실리콘은 탄소보다 반응성이 높으며 탄화수소를 연상시키는 분자의 긴 '사슬'을 형성 할 수 있지만 비교적 저온에서 산소와 격렬하게 반응 할 것입니다. 이것은 실리콘 체인이나 '실란'이 우리 대기 내에서 살아남을 수 없었 음을 의미합니다. 유기체가 탄화수소로 직접 에너지를 저장 한 경우에도 탄소 기반 수명은 살아남지 못했을 것입니다. 알칸은 매우 가연성 (휘발유 및 등유)이지만 탄소 기반 유기체는 에너지를 설탕, 지질, 알코올 및 기타 탄화수소로 저장하는 매우 다른 화학적 특성을 나타냅니다.
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파나마의 열대 우림에서 딸기 독 개구리. (신용 :Dirk Ercken/Shutterstock)
이러한 모든 특성은 단일 진술로 설명 할 수 있습니다. 탄소는 4 개의 원자가 전자를 가진 가장 작은 원자입니다. 그 크기는 그것을 만드는 이상적인 친구가됩니다. 한 지점의 채권은 다른 지점의 채권에 영향을받지 않습니다. 그러나 자연에 원자재 자체가 부족한 경우 생명은 제조가 불가능했을 것입니다. 탄소는 지구에 풍부하기 때문에 자연은 기회를 놓칠 수 없었습니다. 그것은 처음부터 생명을 구축하기 위해 속성을 활용했습니다!
