Energética en una atmósfera reductora

Estoy trabajando en un proyecto de evolución especulativa, que tiene lugar en una atmósfera reductora compuesta principalmente de metano, nitrógeno gaseoso, hidrógeno gaseoso y dióxido de carbono, junto con amoníaco líquido como disolvente. Esta es una atmósfera bastante reductora, por lo que no sé de qué consumirán y crearán energía los organismos. He recibido un par de sugerencias como:

  • Utilizar acetileno como combustible e hidrogenarlo.
  • Metanogénesis
  • Hidracina (como combustible) a partir de amoníaco y gas hidrógeno
  • Diborano y amoníaco para crear borazina
  • Las personas en reddit también sugirieron reaccionar hidruros y agua (y también reducción a silanos), etc.

No las he rechazado todas, ¡pero me gustaría recibir más ideas (y especular sobre ellas)!

Lo que estoy buscando es una imagen bastante aproximada de cómo estas criaturas consumen y obtienen energía para hacer funcionar sus cuerpos. Las sugerencias fotosintéticas y heterótrofas están bien. Mis requisitos son los siguientes:

Sigue algo así como (para la fotosíntesis como heterótrofo simplemente funcionaría al revés, con diferentes intermediarios)

C H 4 + ( norte H 3 ) + X > y + j H 2 donde () denota opcional

es decir: usa metano (y opcionalmente, amoníaco) y otras cosas para crear una cantidad j de moléculas de hidrógeno y un análogo de azúcar que podría alimentar el cuerpo hidrogenándolo (y liberar metano junto con otros compuestos utilizados). Este análogo de azúcar sería necesario para liberar suficiente energía (al menos 1/6 de la energía liberada por los terrícolas) para alimentar a los organismos. Este análogo de azúcar debería poder utilizarse como un sólido

¡Gracias por leer!

No creo que el CO2 y el NH4 trabajen juntos, especialmente si hay agua presente, ya que reaccionarán para formar carbamato y carbonatos de amonio. El dióxido de carbono es ligeramente ácido y el amoníaco es fuertemente alcalino.
entonces casi no hay co2 en la atmosfera? eso estaría bien

Respuestas (2)

Usted propone acetileno como sustituto de la glucosa. Eso ha sido discutido en otra parte de esta pila. Sí, sí, muy bien.

Pero, ¿y el cianuro?

https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_cyanide CH4 + NH3 → HCN + 3H2

Los cianuros existen en Titán y presumiblemente en otros planetas con atmósferas reductoras como la suya y como la Tierra primitiva. La formación de CN es endotérmica.

Las entalpías estándar de formación de HCN(g) y P(CN)3(g) a 298,15 K se determinaron mediante cálculo orbital molecular ab initio como 137 ± 10 y 493 ± 15 kJ mol−1

y el cianuro abiogénico se forma a través de chispas (rayos), radiación ultravioleta y similares.

En su mundo, la biología aprovecha las fuentes de energía y captura la energía como cianuro. Luego, la energía puede liberarse mediante la hidrogenación del cianuro de nuevo a metano y amoníaco.

El cianuro no es una molécula de almacenamiento de energía intrínsecamente mejor que el acetileno. Pero el cianuro es más frío, porque la química del nitrógeno es la sustancia de la vida. El cianuro de vinilo puede hacer algunas de las cosas que hacen los fosfolípidos por nosotros.
Y de otra idea en esta pila que capturó mi imaginación: ¿ aumentar las melaninas con azul de Prusia?

azul de Prusia

Así es. La dulce simetría azul que es el azul de Prusia. Una forma de vida basada en cianuro podría almacenar sus cianuros como azul de Prusia. Pero más que eso: los compuestos de azul de Prusia con metales sustituidos (níquel, cobalto) son electroquímicamente activos. El cloroplasto equivalente de sus criaturas es un orgánulo azul basado en cianuro nucleado de metal que transfiere energía electroquímica ambiental en reacciones químicas.

pbs!

Azul de Prusia, sus análogos y sus materiales derivados para almacenamiento y conversión de energía electroquímica

¡Gracias por la respuesta! ¿También puede la vida reducir compuestos altamente oxidados como peróxido/nitrato/sulfato como grasas y carbohidratos al igual que oxidamos grasas y carbohidratos muy reducidos?
@TheMushroom: creo que los peróxidos son inestables y se cuidan solos, pero los sulfatos y los nitratos definitivamente se reducen con la vida. Tengo entendido que en nuestro mundo estas sustancias oxidadas se usan como oxidantes en lugar de usar oxígeno gaseoso; lea sobre las bacterias reductoras de nitrato.
Estoy pensando en mundos de amoníaco. Estoy pensando en cosas que usan energía para extraer hidrógenos del amoníaco, dejándolos con hidrógeno para reducir otras moléculas y gas N2 para que no hagan nada para siempre. Con el tiempo cambiarían el entorno de su mundo.

Puedes usar H 2 S , ya que es utilizado por las bacterias anaerobias en la Tierra

El sulfuro de hidrógeno es un participante central en el ciclo del azufre, el ciclo biogeoquímico del azufre en la Tierra.

En ausencia de oxígeno, las bacterias reductoras de azufre y reductoras de sulfato obtienen energía de la oxidación del hidrógeno o de moléculas orgánicas al reducir el azufre o sulfato elemental a sulfuro de hidrógeno. Otras bacterias liberan sulfuro de hidrógeno a partir de aminoácidos que contienen azufre; esto da lugar al olor a huevos podridos y contribuye al olor a flatulencia.

A medida que la materia orgánica se descompone en condiciones de bajo oxígeno (o hipoxia) (como en pantanos, lagos eutróficos o zonas muertas de los océanos), las bacterias sulfatorreductoras utilizarán los sulfatos presentes en el agua para oxidar la materia orgánica, produciendo sulfuro de hidrógeno como desperdiciar. Parte del sulfuro de hidrógeno reaccionará con los iones metálicos en el agua para producir sulfuros metálicos, que no son solubles en agua. Estos sulfuros metálicos, como el sulfuro ferroso FeS, suelen ser negros o marrones, lo que da lugar al color oscuro del lodo.

Varios grupos de bacterias pueden usar sulfuro de hidrógeno como combustible, oxidándolo a azufre elemental o sulfato usando oxígeno disuelto, óxidos metálicos (p. ej., oxihidróxidos de Fe y óxidos de Mn) o nitrato como aceptores de electrones.

Las bacterias del azufre púrpura y las bacterias del azufre verde utilizan sulfuro de hidrógeno como donante de electrones en la fotosíntesis, produciendo así azufre elemental. Este modo de fotosíntesis es más antiguo que el modo de las cianobacterias, las algas y las plantas, que utiliza el agua como donante de electrones y libera oxígeno.

La bioquímica del sulfuro de hidrógeno es una parte clave de la química del mundo del hierro y el azufre. En este modelo del origen de la vida en la Tierra, el sulfuro de hidrógeno producido geológicamente se postula como un donante de electrones que impulsa la reducción del dióxido de carbono.

¿Puedes usar h2s en una reacción como esta: H2S + 6CH4 --> C6H6 + 10H2 + S