Was sind die Zutaten des Lebens?

Von den mächtigsten Blauwal, die meisten winzig Paramecium, Leben wie wir wissen, es nimmt dramatisch unterschiedliche Formen. Dennoch basieren alle Organismen aus den gleichen sechs wesentliche elementaren Zutaten: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel (CHNOPS).

Warum diese Elemente? Um dies herauszufinden, konsultiert die Geheimnisse des Lebens wenig Matthew Pasek, ein Biogeochemist an der University of South Florida.

"Zuerst tritt ab, Kohlenstoff leicht in Anleihen mit anderen Kohlenstoffatomen. Dies bedeutet, dass es große Ketten bildet, die als schöne Skelett für andere Atome zur Bindung zu handeln", sagte Pasek. Das heißt, sind Kohlenstoff-Atome die ideale Bausteine für große organische Moleküle. "Diese eignet sich für Komplexität."

Aber was erklärt die anderen fünf chemischen Bestandteile des Lebens? "Eine Sache, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff gut macht, dass sie reichlich vorhanden sind", sagte Pasek. "sie zeigen auch Säure-Base-Effekte, die ermöglicht es ihnen, die Verbindung mit Kohlenstoff zu Aminosäuren, Fette, Lipide und die Nucleobasen, aus denen DNA und RNA gebaut sind."

"Schwefel bietet Elektron Shuffle" weiter Pasek. "Im Grunde, helfen mit ihren Überschuss an Elektronen, Sulfiden und Sulfaten Reaktionen katalysieren. Einige Organismen verwenden Sie Selen anstelle von Schwefel in ihrer Enzyme, aber nicht viele."

Last, but not least unbedingt Phosphor, normalerweise gefunden in das Molekül Phosphat, Stoffwechsel, weil Polyphosphat Moleküle wie ATP (Adenosintriphosphat) in der Lage, eine riesige Menge an Energie in ihre chemischen Bindungen zu speichern. Die Bindung zu brechen, gibt seine Energie; tun dies oft genug in, sagen wir, eine Gruppe von Muskelzellen, und Sie können Ihren Arm bewegen.

Ende letzten Jahres entdeckten Wissenschaftler der NASA die einzige bekannte Ausnahme der Phosphor-Anforderung in einem Arsen-Reich-California-See. Sie fanden einen Stamm von Mikroben in der Lage, Arsen-Atome für Phosphor in ihre Moleküle zu ersetzen, wenn die Versorgung mit Phosphor niedrig sind. Arsen ist chemisch ähnlich wie Phosphor, so dass es giftig für die meisten Formen des Lebens, weil es Stoffwechselwege stört.

Fazit: "mit ein paar Ausnahmen, was Sie brauchen, denn das Leben CHNOPS, plus eine Prise Salz und ein paar Metalle," sagte Pasek. "Natürlich, diese Zutaten müssen unbedingt in die richtige Bindungsstruktur sein, aber dies scheint natürlich auftreten. Aminosäuren entstehen spontan, wie Zucker und Fette und Nucleobasen."

Das stimmt, zumindest auf der Erde. Für die notwendigen molekularen Strukturen zu bilden muss ein Planet genau die richtige Entfernung von der Sonne sein, die es nicht zu heiß oder zu kalt für flüssiges Wasser vorhanden sein kann. Eine reichliche Zufuhr von Wasser hilft auch, weil es es einfacher für die Zutaten macht zu bewegen und bilden interessante Verbindungen in einander stoßen. Schwerkraft muss auch genau richtig sein. Zu guter Letzt eine Prise Blitze bieten die notwendige Energie, um eine Reaktion zu katalysieren, die letztlich für die Produktion von komplexen Moleculesamino Säuren, Proteine, Fette, Kohlenhydrate führen wird, RNA und DNA eignen sich für die Herstellung von Leben. Zumindest wie wir sie kennen.

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