¿Cómo sería la bioquímica de una criatura que habita en el vacío?

No es una respuesta, pero algunos consejos:

Una gran decisión que debe tomar es a qué temperatura vive su criatura. Una de las ventajas de la temperatura controlada es que no necesita una serie de diferentes sistemas enzimáticos para cada banda de temperaturas en las que vive. El metabolismo de los mamíferos es mucho más simple que el metabolismo de los anfibios debido a nuestra temperatura corporal controlada.

La temperatura será logarítmica: piense en términos de porcentajes de temperatura kelvin. Si su criatura usa helio líquido como fluido de circulación, vive entre 2 y 4 K. Si usa parafina, vive alrededor de 200K.

La temperatura determinará lo que puede ser un líquido. La vida sin un líquido que actúe como portador de cosas va más allá de nuestra experiencia que es solo un trabajo de conjeturas. Cada solvente tendrá un rango de temperatura en el que funcionará. El agua es una mala elección aquí. Sin presión se sublima de hielo a gas sin estado líquido. Entonces, necesita un líquido que tenga una presión de vapor más baja en comparación con su punto de congelación que el agua. A temperaturas frías, el propano podría funcionar, a temperaturas más altas, la gasolina o el combustible diesel podrían funcionar.

El Manual de caucho químico (a veces denominado "libro de números aleatorios" tiene puntos de congelación y ebullición de muchos líquidos, así como curvas de presión de vapor para un conjunto más pequeño.

El agua es muy polar y está cerca del 'solvente universal'. Todos los anteriores son no polares y tienen un conjunto limitado y muy diferente de cosas que disuelven. Si puede encontrar otro solvente polar que sea líquido en el vacío, la química será más fácil.

Con todos los líquidos, el punto de congelación puede reducirse y el punto de ebullición puede aumentarse por el material disuelto. Por lo tanto, una mezcla puede funcionar mejor que cualquier líquido solo.

Es posible que desee presurizar a la criatura. Si tiene una piel dura, puede mantener una presión interna suficiente para mantener algo líquido que de otro modo se evaporaría.

En cuanto a ganarse la vida: Algún tipo de fotosíntesis para convertir la luz en energía almacenada. O tiene dientes de diamante/carburo de tungsteno para roer asteroides, o una malla muy fina para atrapar pequeñas cantidades de polvo en el viento solar.

Un ecosistema es complejo. Necesita ciertos roles cumplidos, simplificados:

• productor primario: plantas, algo que se gana la vida con la luz.
• consumidor primario: herbívoro, algo que obtiene su energía al comerse a los productores
• predictor -- algo que se come a los consumidores.
• descomponedor: criaturas que reciclan los fragmentos en cosas que los productores primarios pueden usar.

También hay ciclos de nutrientes: el espacio es vasto. A menos que esté en un planeta sin atmósfera, debe lidiar con la forma en que los nutrientes pueden volver a entrar en una criatura.

Comencemos con un arconte autótrofo. La bacteriorrodopsina es un pigmento captador de energía utilizado por algunos de estos antiguos.

La bacteriorrodopsina es una proteína utilizada por Archaea, sobre todo por Halobacteria, una clase de Euryarchaeota. Actúa como una bomba de protones; es decir, captura la energía de la luz y la usa para mover protones a través de la membrana fuera de la célula. El gradiente de protones resultante se convierte posteriormente en energía química... La molécula de bacteriorrodopsina es de color púrpura y es más eficiente para absorber la luz verde (longitud de onda de 500-650 nm, con un máximo de absorción de 568 nm).

Esta es tecnología de captura de luz anterior al gran evento de oxigenación. Según tengo entendido, no hay oxígeno, azufre u otro subproducto. Es luz, una molécula y protones.

Me sorprendió la poca bioquímica metabólica que pude encontrar sobre dónde los organismos que usan bacteriorrodopsina obtienen carbono orgánico para construir sus cuerpos. Este artículo anterior proporciona evidencia circunstancial de que [las halobacterias pueden usar sus habilidades de captura de energía luminosa para fijar el CO2] pero no pude encontrar ninguna bioquímica sobre cómo logran esta hazaña. ( https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.4319/lo.1983.28.1.0033) Probablemente algunos puedan manejar CO, que habría sido una molécula más común en la tierra antigua. Tal vez sin las necesidades energéticas, encontrar carbono para usar con fines estructurales no fue un gran problema. Si no hay mucha competencia en un entorno pobre en nutrientes, y puede obtener su energía directamente de la luz, tal vez pueda obtener suficiente carbono orgánico natural para usarlo únicamente para procesos anabólicos.

Estos habitantes del espacio vivirán en cometas. Los cometas tienen todos los elementos necesarios para la vida arqueobacteriana.

https://universe-review.ca/F07-planets08.htm

https://pubs.acs.org/cen/news/84/i29/8429notw1.html

Una observación sorprendente es que los cometas contienen una mezcla de materiales que se forman a temperaturas muy variables. El hallazgo sugiere que los materiales se crearon por separado y de alguna manera se mezclaron mientras formaban un cometa.

Lisse comenta que "es realmente genial ver que los materiales que encontramos son todos simples y lo que uno esperaría si vaporizara todo en el sistema solar hoy, luego deje que se enfríe lentamente, mientras revuelve".

La superficie de un cometa no será apta para la vida: demasiada radiación y el vacío la hervirán. Estas cosas vivirán en el cometa, tal vez refugiándose detrás de componentes sólidos más grandes (como la corteza rocosa delantera) que pueden protegerlos de la radiación fuerte. La luz visible que les llegue será la que no sea absorbida sino dispersada por el hielo, por lo que se desplazará a longitudes de onda más cortas; azules y verdes. Puedes ver este efecto en esta cueva glaciar donde se filtran las longitudes de onda más largas.

Es pronto para este tipo de investigación, pero hay indicios de que los organismos adaptados para recolectar energía de luz de longitud de onda corta son una parte importante de los ecosistemas de hielo marino profundo.

Bacterias portadoras de proteorrodopsina en el hielo marino antártico

La radiación solar, que regula la producción y el crecimiento de SIMCO (22), está muy dispersa en el hielo marino y predomina la luz azul más energética (16). Sin embargo, dada la abundancia de microalgas en los 5 a 10 cm inferiores del hielo fijo anual, la única luz disponible para los fotótrofos procarióticos en el fondo del hielo estará en la banda de onda verde (31). La distribución disjunta de PR absorbentes de verde y azul a lo largo de una distancia de más de 300 km descubierta en nuestro estudio sugiere una respuesta al entorno de luz e indica además que estos organismos pueden ser funcionales en el hielo y no simplemente quedar atrapados allí durante la formación de hielo. . Si esto es cierto, pueden desempeñar un papel importante en el ecosistema microbiano del hielo marino, ya sea como un medio de recolección de energía o mediante un papel sensorial.

Esto no es una construcción de mundo especialmente creativa: cometa en lugar de hielo marino, arqueobacterias haciendo lo que hacen en un cometa en lugar de hacerlo en el hielo marino. Uno podría ser más creativo haciendo que las arqueas formen parte de un organismo colonial a lo largo de las líneas de un moho mucilaginoso; tal vez los componentes de captura de energía que miran hacia adelante no tengan ADN, por lo que no mutarán. Si el organismo tiene la capacidad de detectar la luz, podría dirigir su cometa hasta cierto punto exponiendo materiales volátiles de un lado u otro, empujando así al cometa en su camino para recolectar nutrientes de manera óptima. La criatura se apagaría durante el largo y oscuro viaje en el extremo más alejado de la órbita del cometa. Las esporas se desprenderían de la cola, con la esperanza de ser interceptadas algún día por otro cometa que pase.

En lo que respecta a la composición, el silicio y el carbono son los componentes básicos más probables para la vida. En el espacio, el silicio es más común y se puede encontrar en rocas espaciales. El carbono también se puede encontrar en rocas espaciales, pero es menos común y forma rocas con menos frecuencia. Cualquier otro elemento además de estos dos parece bastante improbable, ya que solo estos dos forman enlaces fácilmente para la construcción de vida y se pueden encontrar en cantidades considerables en el espacio.

Entonces, sea cual sea su criatura, probablemente sea imprescindible una forma especializada de descomponer rocas a base de silicio e incorporar el material.

Cada tipo de vida requiere una forma de solvente para funcionar. Agua, amoníaco, metano, ácido sulfúrico, etc. Pero, ¿qué tal usar el vacío como solvente?

Al visualizar el funcionamiento internacional de las células, a menudo vemos diferentes moléculas, enzimas y máquinas flotando libremente a través de un fondo transparente, mientras que a menudo se omite la presencia del agua. Esto se conoce como el modelo de agua implícita.

La presencia de un solvente líquido logra principalmente estas dos cosas: ayuda a organizar estructuras similares en lo que respecta a la polaridad y ayuda a que las moléculas se difundan.

Sin embargo, el autoensamblaje, el plegado, el acoplamiento y la disposición de las moléculas también pueden ocurrir en un entorno gaseoso, que a menudo necesita un vacío (muy alto). Por ejemplo, deposición de haces moleculares, deposición/limpieza/síntesis de plasma y formación de buckyballs, aerogeles y otras construcciones químicas exóticas. De hecho, los nanobots originales y los ensambladores moleculares REQUIEREN un vacío muy alto para funcionar.

Hay dos rutas posibles: la mecanosíntesis diamantina y el autoensamblaje gaseoso.

Para el primer tipo de vida, imagine las grietas y/u otros contactos de una roca/mineral adecuado en el vacío: las rocas se muelen entre sí debido a alguna fuerza periódica, por ejemplo, expansión térmica o actividad sísmica.

Las partículas pequeñas adsorben ciertas moléculas, guiadas por un patrón grabado en las rocas, la partícula agrega moléculas en secuencia, formando los componentes básicos de la vida. Ahora, los patrones mismos podrían ser copiados por algún otro proceso, por ejemplo, una molécula que tenga una forma de conector en ambos extremos, que funcionaría como la aguja de un tocadiscos, grabando el patrón de un cristal a otro, y viceversa. viceversa Si uno de los patrones resulta ser el que hace estos pines de replicación por algún proceso, se volverá más dominante, y esto produciría algún error, reclutando más moléculas y comenzando a ensamblar los componentes de los propios patrones. Creando una forma de vida Diamondoid.

Para el segundo tipo de vida, piense en el modelo de agua implícita, pero cambie el espacio "Solvente" con el vacío real del espacio.

Considere un lugar muy caliente para mantener la mayoría de los materiales gaseosos y sin gravedad para hacer que las moléculas caigan a un lado del recipiente, y este espacio se llena con un gas a baja presión. Ahora, las moléculas dentro de ese espacio podrían producir tres tipos de interacción: electrostática, dispersión de Londres e interacciones Pi-Pi: la primera hace que las cargas diferentes se atraigan entre sí, las otras dos hacen que la superficie similar se atraiga entre sí. La baja presión y la alta temperatura ayudan a que las moléculas se difundan entre sí, tal como lo haría un solvente para una vida más "normal".

En este espacio, los polímeros irradiarán calor, chocarán con moléculas pequeñas (gases) y, en consecuencia, asumirán una forma específica o se plegarán. Las transiciones vibratorias enfriarían las moléculas y los polímeros recién formados se doblarían. Los polímeros plegados luego catalizarían una amplia variedad de reacciones, muchas de las cuales se sabe que ocurren en una fase gaseosa. Uno de estos polímeros consta de unidades que formaron una forma que es complementaria entre sí, adamantanos, PAH y otros tipos de productos químicos que formarían puentes de hidrógeno. (los enlaces de hidrógeno no requieren (técnicamente) un solvente)

Algunos de estos polímeros catalizarían la polimerización del propio polímero a través de la forma complementaria de las moléculas, formando la primera molécula autorreplicante dentro de este entorno. (Tenga en cuenta que la mayoría de los solventes no proteicos dentro de la celda moderna tienen concentraciones de mmols a umols por litro, corresponde a presiones de unos pocos cientos de torrs de presión) luego, otras moléculas, luego, el primer ensamblador molecular basado en polimerización (no necesariamente el ribosoma), encapsule la mezcla resultante con algún tipo de barrera polimérica, y obtendrá casi exactamente el mismo tipo de vida que sus células cotidianas, con todo, desde análogos de ADN hasta análogos de proteínas, excepto que el fondo de agua implícito de la célula se reemplaza con un fondo de vacío (en realidad gaseoso de baja presión y alta temperatura) en gravedad cero.