grihan | Загадочный элемент

В различных биохимических процессах человеческого организма участвует чуть-ли не половина таблицы Менделеева. У нас есть фтор в зубах, йод в щитовидке, кальций и в костях, фосфор в ДНК, железо в гемоглобине, сера в двух аминокислотах, магний, бор, селен, хром, марганец, кобальт, никель, цинк, молибден, стронций и ещё чего-то там в энзимах. И при этом чиорд побьери там натурально почти нет КРЕМНИЯ. (upd: если крысам (и людям тоже) давать еду без кремния - им будет херово. Но почему именно - неизвестно)

Что, никто не удивлён? А зря. В таблице кремний сидит прямиком под углеродом, который как известно главный элемент живого. С углеродом кремний делает довольно прочные связи, и ни сам по себе, ни в большинстве известных соединений вовсе не обладает какой-либо токсичностью, есть несколько кремнесодержащих лекарств разрешённых FDA. Более того, это второй по распостранённости (после кислорода) химический элемент на Земле. Неужели молекулы, постепенно самособираясь в первую клетку в лужице первичного бульончика, умудрились пренебречь элементом, которого вокруг как грязи? То есть кoторый собственно и является грязью?

А ведь кремний умеет много чего, чего углеро почти икогда не умеет - например легко давать пяти и шести координационные структуры, кремний может индуцировать некоторые органические реакции, как никто кроме него, имеет физические свойства, которые вовсю используются в полупроводниках, солнечных батареях, разделительных колоннах, итд, итп - полезная штука вобщем полюбому.

Пример реакции гексавалентного кремния отсюда
Углерод так не умеет

Может быть есть какая-то фундаментальная особенность, которая не даёт природе интегрировать его в биохимию? Как будто специально чтоб посмеяться над нами, тому существует почти единственное в своём роде опровержение: диатомные водоросли. Эти мелкие твари, составляющие вообще-то основную массу фитопланктона, умеют биохимически полимеризовать кремниевую кислоту и делать из неё себе красивейшие силиконовые ~~сиськи~~ панцири. (upd 2) Кроме них это умеют делать ещё 75% видов губок и парa видов радиолярий. Ещё кремний ограниченно используется в некоторых растениях. Вроде всё.

Разнообразие панцирей диатомей, иллюстрация из книги
Эрнста Геккеля «Kunstformen der Natur», 1904

Согласно имеющимся данным, диатомы эволюционировали из красных водорослей то ли в мелу, то ли в юрском периоде, то ли сами развив биохимию силики, то ли позаимствовав у кого-то соответствующие гены. В любом случае, скорее всего умение эффективно связывать соединения кремния распостранилось гораздо позже, чем скелеты из кальция. А то не исключено, что сегодня мы бы сами себе натурально наращивали силикон.

А ещё мне кажется, что отсутствие в природе развитой биохимии кремния является сильным аргументом в пользу того, что жизнь таки занесло на Землю метеоритами. Или инопланетянами.

Flat | Top-Level Comments Only

From:

profi.livejournal.com

1. вскоре после того, как я произвел минимум двести анализов, я
вдруг сделал открытие: получал ли я чистые вещества от Шварца или "грязь" от
Пуассона, я почти всегда обнаруживал кремний. Кремний в сочетании с другими
элементами назойливо фигурировал почти везде. То он входил в кислотный
остаток, то в радикал органического соединения, то встречался в качестве
комплексного иона в сочетании с другими элементами, но кремний был почти
всегда. Я сказал - почти, потому что было несколько анализов, в которых
кремний не обнаруживался, но зато там обнаруживался другой элемент четвертой
группы периодической системы Менделеева - германий.
Это было важное открытие, и я сделал его совершенно самостоятельно. Оно
чуть-чуть, как мне показалось, приблизило меня к ответу на мучивший меня
вопрос: чем занимаются здесь немцы. Когда же я убедился, что здесь исследуют
соединения кремния, мне вдруг все стало еще менее понятным, чем раньше. Как
химик, я знал свойства кремния и его соединений. Я мысленно перебирал в
своей памяти многие из них, и они, как я был почти уверен, не могли
представлять большого интереса. Соединения кремния - это песок, это
различные твердые минералы - кварцы, граниты, шпаты, это стекло, жидкое и
твердое, это материалы для режущих инструментов, вроде карборунда. Кремний -
это различные силикатные изделия: кирпич, фарфор, фаянс... Все это
давным-давно известные вещи. Стоило ли забираться в пустыню, чтобы тайком от
всего мира, исследовать соединения кремния?

А. Днепров. "Глиняный бог". Читали в детстве? :-)

2. Выбор эволюции между углеродом и кремнием мог быть совершенно случайным. А мог быть и НЕ случайным. Возможно предполагаемая биохимия кремния требовала слегка (или не слегка) другого температурного диапазона чем тот, который был в наличии на тот момент. Или радиохимические особенности какие-то были. А что насчет основанного на кремнии фотосинтетического аппарата? Все работатет так же, с той же эффективностью? Или?.. Ну и т.д. Картина настолько широкая и глубокая, что мы, конечно, можем недоумевать (почему не кремний?), но все равно это не может быть основанием для приянтия гипотезы об "импорте жизни".