¿Cómo hacer un microbio que pueda comer metal y respirar hidrógeno?

Hice un organismo llamado Skarlix para un proyecto de arte/xenobiología llamado Sagan 4.

El Skarlix es un organismo eucariota, algo parecido a una ameba, que "come" varios compuestos metálicos y "respira" (oxida) hidrógeno (p. ej., en forma de hidrógeno gaseoso, a menos que otros compuestos sean más plausibles). Su metabolismo se basa en parte en la breve descripción de Wikipedia para las bacterias knallgas. Sin embargo, creo que me equivoqué en algún punto de su descripción, probablemente porque no entendí la diferencia entre "comer" y "respirar" a nivel molecular.

Creo que "comer", a nivel celular, significa ganar energía para crecer. ¿Hay alguna manera de hacer que gane masa comiendo compuestos metálicos de algún tipo, pero usando hidrógeno de la misma manera que las células humanas usan oxígeno? Si no, ¿hay alguna manera de hacer que necesite muy poco o nada de oxígeno, "respirar" un elemento o químico alternativo y confiar en el metal en los sedimentos?

Más información: Este es un eucariota simple de vida libre, algo parecido a una ameba (en forma) que vive en sedimentos en el océano. Si bien no necesito entrar en detalles sobre los donantes y aceptores de electrones en su descripción, necesito saber si esta combinación metabólica es plausible. Si no, debería modificarlo. Idealmente, cualquier alteración no prohibiría a sus descendientes vivir plausiblemente en las entrañas de una criatura que consume alimentos muy ricos en hierro, o dentro de la sangre de una criatura con sangre a base de manganeso.

El Skarlix fue creado en una era equivalente al Precámbrico/Cámbrico Temprano en su planeta, después de un gran evento de extinción. Desde que se creó, se han desarrollado muchos microbios, incluidos probablemente los que producen compuestos de hidrógeno. Si bien emparejarlo con un microbio que consume hidrógeno tiene sentido, eso va demasiado lejos en su línea de tiempo para ser plausible. En cuanto a su dieta de "metales", eso quedó sin especificar en la descripción. Los primeros litótrofos en el proyecto Sagan 4 no tenían sus dietas exactas especificadas, presumiblemente por lo que incluso las personas que no están familiarizadas con la bioquímica litótrofa podrían abastecer el planeta con litótrofos. Cualquier metal que tenga sentido en esta situación es apropiado, excepto el cobre, que especifiqué que es demasiado venenoso para él. (No estoy seguro de la plausibilidad de eso, pero está atascado allí.

He agregado un par de etiquetas que deberían hacer que la pregunta apareciera en el feed de aquellos que pueden ayudar. Siéntase libre de revertir la edición si cree que es apropiado. Realice el recorrido y, cuando lo desee, puede navegar por el centro de ayuda para ver cómo trabajamos. Mientras tanto, bienvenido al sitio.
¿Por qué? Sí, puedes inventar cosas que se acerquen a lo que quieres. ¿Por qué necesitas detalles tan buenos en tu mundo hasta lo básico de la vida si obviamente no eres un experto? No te pongas las cosas difíciles. De todos modos, hay un par de opciones, explique dónde quiere ir con esto. ¿Por qué necesitas esta forma de vida? ¿Qué tipo de metales? ¿A qué te refieres exactamente con metal de todos modos? ¿Qué hace este microbio que es relevante para tu trama? Por cierto, podrías estar mejor con una simbiosis. Haz que un microbio coma metal y produzca hidrógeno y que otro lo consuma. eso es mas razonable
Metal ¿Metal o un elemento de la parte metálica de la tabla periódica?
No estoy seguro de lo que quieres decir con "metal metal", pero fui a especificar lo que quise decir en la descripción. Cualquier metal, según la tabla periódica, está bien para mis propósitos. (excepto cobre).
Ha agregado más detalles, pero en realidad no ha respondido a mis preguntas. ¿Adónde quieres llegar con esto? ¿Por qué entrar en detalles moleculares si no tiene planes de ir a ningún lado? Cualquiera con educación en química encontraría una solución muy rápidamente, lo que significa que no conoces muy bien el campo. No es bueno construir un mundo si haces las cosas solo porque aunque no sepas cómo
El proyecto de arte/xenobiología de Sagan 4 se trata de poblar un mundo con organismos alienígenas científicamente plausibles. Soy uno de los contribuyentes, y el Skarlix fue un microbio que creé para él. Sí "tengo un plan para ir a alguna parte", en el sentido de que me gustaría proporcionar descendientes para el Skarlix y permitir que otros produzcan descendientes para él también. Antes de que yo y cualquier otra persona podamos hacer descendientes de él, necesito saber si su metabolismo es científicamente plausible. La mayoría de los organismos que creo no requieren un conocimiento sofisticado de bioquímica, debido a mi falta de conocimiento.

Respuestas (2)

Respiramos oxígeno principalmente porque es altamente electronegativo y, por lo tanto, funciona como un atractor de electrones en el sistema de cadena de transporte de electrones de la producción de atp. Este es un sistema metabólico bastante específico y está lejos de ser fundamental, toneladas y toneladas de bacterias no tienen este tipo de sistema de energía (¡de hecho, incluso los humanos tienen varios otros además de este!)

De hecho, existen realmente bacterias terrestres que usan metales en sus sistemas metabólicos, y con frecuencia absorben azufre u oxígeno ambiental (o probablemente otras cosas, aunque tal vez no hidrógeno, el H2 es muy estable) como una forma de descomponer los metales en más utilizable. formularios

Realmente solo tienes que decidir qué tan detallado quieres obtener con esto. Describir completamente la química de un ciclo metabólico totalmente nuevo parece que sería bastante difícil, ciertamente está por encima de mi nivel de pago. Al mismo tiempo, no dudaría ni por un segundo de la plausibilidad de "una bacteria que metaboliza [algún metal] absorbiendo [algo de gas] en una atmósfera con poco oxígeno". Demonios, probablemente haya uno en la Tierra que encaje a la perfección.

Para completar esta respuesta con información más específica, puede ver un par de las siguientes cosas:

1: Microorganismos reductores de sulfato: https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfate-reducing_microorganisms : estos son ejemplos de bacterias que "respiran" sulfatos en lugar de oxígeno para impulsar su respiración. En otras palabras, utilizan sulfatos como aceptor final de electrones en su cadena de transporte de electrones. Sin embargo, estos son procariotas. Algunos de estos se llaman quimiolitoheterótrofos, que es la clase de bacteria aquí que reduce el material inorgánico en lugar del material orgánico, que es algo que está buscando. 2. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Dissimilatory_metal_reductionAquí hay un breve artículo que habla sobre cómo los microbios pueden "consumir" metales para producir energía. En su publicación, dijo que quería que el microbio consumiera metales para ganar masa, pero tenga en cuenta que, en su mayor parte, la masa de un solo microbio está naturalmente limitada por la diferencia del factor de escala entre el volumen (~masa) y el área de superficie (~máx. tasa de "comer"), por lo que para que una colonia de bacterias gane masa al consumir metales, solo necesita que se "consuma" un metal (generalmente esto significa corroído u oxidado) como parte del proceso metabólico de la colonia.

Esperaba encontrar un ejemplo de una bacteria terrestre específica que se ajustara a su criterio, pero no pude. Sin embargo, nada de lo que está pidiendo es demasiado 'fuera de este mundo' (yuk-yuk), ciertamente los elementos individuales que está pidiendo están bien representados y bastante bien entendidos.

Echemos un vistazo a lo que hacen los seres vivos que conocemos. Respiran oxígeno, lo combinan con el carbono de su dieta y luego exhalan dióxido de carbono. La reacción química de 2 partes de oxígeno con 1 parte de carbono es exotérmica. Lo que significa que el proceso libera energía y es por eso que podemos confiar en él en primer lugar.

Ahora echemos un vistazo a lo que quiere lograr. Un microbio que usa algo de metal + h2 para crear una nueva molécula y ganar energía en ese proceso.

Entonces, la pregunta se puede reformular a: ¿Hay algún metal que cuando se combina con h2 produzca una reacción exotérmica?

Ahora, lamentablemente, mi conocimiento de la química es miserable. Pero tal vez a alguien más se le ocurra una reacción exotérmica de h2 y algo de metal.

Los hidruros metálicos existen, por lo que definitivamente hay una vía de liberación de energía allí.
Los hidruros de hierro parecen poco prometedores. en.wikipedia.org/wiki/Iron_hydride No son particularmente estables, o son estables solo a grandes presiones y temperaturas extrañas. Tiende a sugerir que no son buenas fuentes de energía.
El níquel parece un poco más prometedor. en.wikipedia.org/wiki/Metal_hydride_fuel_cell Si puede hacer baterías con él, presumiblemente puede contener energía.
Hacer hidruros metálicos apenas tiene sentido, principalmente porque estoy seguro de que el operador no sabría qué hacer con ellos. Ahí es también donde pierdes el 99,9% de tu audiencia. No son un buen bloque de construcción para la vida. Debería ser mejor separar el hidrógeno y el metal. No es necesario que haya una reacción literal entre ambos. Consumir hidrógeno = energía y compuestos interesantes. Consumir metal = energía. ¿Por qué no hacer ambas cosas al mismo tiempo?
el comportamiento de calificación reciente de mis compañeros realmente me está quitando la gracia de esto
@elPolloLoco Tiendo a estar de acuerdo. Además, algunas partes de este lugar son peores que otras. Pero mira, respondiste con "quizás alguien más pueda", así que, como si te dirigieras con la barbilla.
@puppetsockreinstateMonica sí, tienes razón. Bueno, simplemente no responderé más cuando no tenga tiempo para investigarlo por completo. Lo cual probablemente no estaré motivado para hacerlo... no importa.
¿Cómo hacer un microbio que pueda comer metal y respirar hidrógeno?
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