¿Cuáles son las buenas moléculas estructurales y de almacenamiento de energía que no liberan gas cuando se sintetizan?

Nicar es un mundo de carbono (formado a partir de un disco protoplanetario con más carbono que oxígeno, por lo que el agua es geológicamente inestable y el entorno químico se reduce fuertemente) con océanos de amoníaco y mucho metano atmosférico.

Si fuera más grande, sería un mundo perfecto para los respiradores de hidrógeno con bioquímica de disolvente de amoníaco. Pero... es demasiado pequeño para retener hidrógeno. Al igual que Marte, perderá hidrógeno con el tiempo, reduciendo el tamaño de sus océanos y haciéndolo menos habitable. Sin embargo, a diferencia de Marte, nunca puede desarrollar un ambiente oxidante, pero puede desarrollar una capa de hidrocarburos de bajo peso y menos hidrogenados, como el propano y el butano, que flotan en el amoníaco y retardan la evaporación.

Pero si la vida sigue haciendo lo obvio, y desgarrando el amoníaco y el metano como bloques de construcción, liberando el exceso de hidrógeno a la atmósfera, eventualmente todo se secará y el mundo morirá, al igual que Marte. Entonces, dado el acceso a amoníaco líquido y propano/butano, ¿cuáles son las reacciones razonables que la vida podría usar para construir moléculas de almacenamiento de energía (como azúcares) y moléculas estructurales (como lípidos y polisacáridos) que no darán como resultado la liberación de un exceso de hidrógeno?

Sabes que los azúcares se llaman carbo_hidratos_ por una razón, ¿verdad? Tal vez pueda moverse con una columna vertebral de polietileno, decorada con varios grupos (en lugar de solo hidrógeno, como el poliestireno). Dichos polímeros son bastante estables en un ambiente acuoso, necesitarás océanos hechos de fracciones de petróleo/petróleo, pero luego te encuentras con el problema de que no hay suficientes moléculas polares para crear dipolos que faciliten las "bio"reacciones. El carbono, como elemento reductor, es bastante bueno, necesita oxidantes fuertes para que se separe de lo que está unido (¿pruebe con cloro en lugar de oxígeno?) ¿Tal vez más UV también pueda ayudar?
@AdrianColomitchi Sí, lo sé. Ergo, la vida solvatada en amoníaco no usará azúcares reales, sino algún tipo de equivalente funcional nitrogenado. El cloro es un oxidante un poco malo, poco abundante, y no hay una razón realmente sólida para que los autótrofos lo liberen, por lo que me parece una extensión mayor que las moléculas C/N/H que pueden liberar energía a través de la descomposición.
Acerca de la abundancia de cloro: no es tan exagerado agitar manualmente una concentración más alta, pero estoy de acuerdo en que la química de Cl es una perra (una sola valencia no la hace tan versátil como el oxígeno). Sin embargo, en ausencia de agua (o con poca disponibilidad de ella), produce reactivos bastante interesantes que son altamente activos en química orgánica: reactivos de Gringard (alrededor de magnesio), cloruros de aluminio y zinc (ácidos de Lewis), muestra de cloruro de cobre I alguna reacción orgánica interesante también...
El amoníaco es un buen agente complejante para los metales de transición y es posible que los necesite en grandes cantidades en sus bioquímicas. La falta de oxígeno es un dolor de cabeza, tal vez si agrega azufre, algo interesante puede comenzar a suceder (pero la mayoría de los metales de transición forman sulfuros fuertes / insolubles, así que ... No sé, no parece como una pregunta fácil de responder).
@AdrianColomitchi Supongo que tendré que leer sobre la química del cloro, y la incorporación de más complejos metálicos y azufre está en el plan, pero no veo cómo los complejos metálicos serían relevantes para este problema específico. Las moléculas de nitrógeno tienden a tener una energía muy alta para empezar (p. ej., explosivos de azida); Solo necesito averiguar cuáles usar sin destruir los océanos, y los metales no tienden a unirse mucho con el hidrógeno.
No llegarás a sintetizar biogénicamente explosivos, eso es mucha energía, energía que cualquier organismo debería estar feliz de usar pacíficamente en el culturismo. ¿Para qué sirven los complejos metálicos? - lanzaderas de electrones (o mezclas). Con el oxígeno fuera de la ecuación, necesitará toda la ayuda que pueda obtener para mover los electrones entre las sustancias.
@AdrianColomitchi Por supuesto, en realidad no obtendrá explosivos; el punto es que los compuestos C / N pueden ser tan energéticos, por lo que la falta de oxígeno no debería ser un obstáculo para formar algo suficientemente energético. Y sí, los metales ciertamente serán útiles en la catálisis, pero si no son parte del producto final, pueden ignorarse en las ecuaciones de síntesis de alto nivel.
Por ejemplo, hemoglobina: 4 átomos de hierro para hacer el trabajo real y una proteína a su alrededor para convencer al hierro de que haga el trabajo rápidamente.
Sí, pero la hemoglobina no es una molécula de almacenamiento de energía ni una molécula estructural.

Respuestas (2)

Portadores de hidrógeno de hidruro organometálico.

Así como tenemos portadores organometálicos de oxígeno en nuestros propios sistemas biológicos (hemoglobina con el anillo hemo que contiene hierro), en un mundo donde el hidrógeno es energía, sus criaturas tendrán hidruros metálicos organometálicos.

De El poder de los hidruros

hidruros

Imagen recortada por mí para enfatizar los hidruros organometálicos biológicos. https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2542435120300866-sc1_lrg.jpg

Me gusta que el torpe primo de Iron, Nickel, sea invitado a esta fiesta. Aquí afirmo que el níquel es el Ni en NiCar.

Una molécula de hemoglobina puede recoger y soltar oxígeno muchos miles de veces durante su vida útil. Lo mismo ocurre con el valioso hidrógeno utilizado para impulsar a sus criaturas, en su circunstancia podría decirse que es más valioso que el oxígeno disponible libremente para nosotros.

Los hidruros metálicos se publicitan principalmente últimamente debido al interés en los sistemas de energía basados ​​en hidrógeno, las pilas de combustible y similares. Pero los hidruros metálicos también podrían funcionar en tu criatura.

Si está más interesado en el almacenamiento a largo plazo que en el hidrógeno fungible a corto plazo, entonces podría usar alcanos largos. Puede hacerlos con metano, obtiene 2 hidrógenos enlazados por cada carbono, y es fácil desaturar la cadena, rompiendo un hidrógeno y dejando un doble enlace carbono-carbono. No es tan exótico como los dulces análogos de anillos hemo, pero haría el trabajo con los materiales que tiene en su mundo.

Bueno, ahora solo necesito una referencia de qué color son, porque sabes que la gente preguntará de qué color es la sangre de los alienígenas.... ....

No sé por qué me tomó tanto tiempo darme cuenta de la respuesta, pero resulta que necesito plantearme un desafío:

Cuando el hidrógeno se pierda en el espacio, quedará nitrógeno en la atmósfera.

Como resultado, en realidad no importa si el ciclo de reacción que usan los fotosintetizadores para producir análogos de carbohidratos libera hidrógeno, porque cualquier hidrógeno producido cerca del suelo puede ser consumido inmediatamente, por el mismo organismo o por otros, para producir más ¡el amoníaco, que la vida está incentivada a hacer porque esa reacción en realidad libera energía! No es una tonelada de energía, pero lo suficiente como para ser de interés para los microbios anaeróbicos.

Como resultado, supongamos que usamos un análogo directo de la glucosa reemplazando todos los oxígenos con grupos NH, la ecuación de equilibrio neto terminará siendo algo así:

8 C4H10 (butano) + 4 NH3 + 16 N2 <=> 6 C6H18N6

O posiblemente esto:

6 CH3NH2 (metilamina) + 2 N2 <=> C6H18N6 + 4 NH3

O probablemente una mezcla de esas y algunas otras ecuaciones similares.

De todos modos, el resultado final es que, en última instancia, la energía no se almacena en la biosfera a través de la deshidrogenación, como sucedería en un mundo normal que respirara hidrógeno; más bien, la energía se almacena y la estructura se construye mediante la incorporación de nitrógeno , y la energía se libera liberando nitrógeno ; en el proceso, algunos hidrógenos se mezclan entre los hidrocarburos y el amoníaco (y las aminas de hidrocarburos), pero es realmente el nitrógeno el que está impulsando el metabolismo energético.

¿Cuáles son las buenas moléculas estructurales y de almacenamiento de energía que no liberan gas cuando se sintetizan?
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