¿Podría una criatura respirar monóxido de carbono?

Lo que necesitas es un órgano que actúe como catalizador biológico

Y me encanta la idea. ¡Tu mundo es rico en platino! Tu vida ha evolucionado para no morir cuando los niveles de platino en el cuerpo son demasiado altos. Y los astronautas sorprendidos descubrieron que esta criatura en particular había desarrollado un convertidor catalítico natural en su esófago. El resultado es que la criatura realmente está respirando dióxido de carbono.

¡Lo cual no es un problema! Porque el CO2 es movido por el torrente sanguíneo a la superficie de la piel donde la clorofila (simplistamente) lo convierte en azúcar y O2.

Tu criatura será de un verde muy bonito. ¡Verde, con dientes! Y podría necesitar una relación alta entre el área de superficie y el peso corporal. Así que estoy pensando en una rana grande y gorda que parece un tonto.

De acuerdo, llegué a la conclusión de usar una referencia fuera del mundo. La idea es fácilmente adaptable a una criatura terrestre diseñada que algún brillante veinteañero pensó que mejoraría nuestra Tierra moribunda, ¡hasta que descubre que se reproduce demasiado rápido y le gusta el sabor de la sangre! Cue el tema musical estándar de la película de terror de la década de 1950. Incluye una escena en la que el veinteañero solloce y diga algo como "¡No sabía! ¡Solo quería hacer del mundo un lugar mejor!". y estamos como Flynn.

Sí, algo así

Sin duda, se puede diseñar un metabolismo orgánico en el que una criatura no necesite respirar oxígeno y pueda subsistir en una atmósfera de monóxido de carbono. Sin embargo, esto va a funcionar de manera extraña, porque el monóxido de carbono en realidad no funciona bien en química orgánica. Alberga un triple enlace raro y tiene una energía de enlace de 1072 kJ/mol. Digamos que quisieras tomar el oxígeno del monóxido de carbono. Un ser humano necesita alrededor de 16,9 mol de oxígeno por día, lo que equivale a unos 18 mJ, o apenas 4333 calorías. La buena noticia es que puede combinar los radicales de carbono con un poco de agua extra para hacer alrededor de medio kilo de azúcar, y eso le devolverá alrededor de 1900 calorías. De hecho, esto es lo que hacen las plantas: usan carbono dióxido para hacer azúcar, y dado que el dióxido de carbono es mucho más fácil de usar y obtienes el doble de oxígeno, ¡es realmente eficiente! ... A diferencia de nuestro sistema.

Excepto que todos los números que te acabo de dar están ligeramente equivocados. La química orgánica no es perfecta, lo que significa que, a pesar de que todo esto es posible, probablemente se necesitará un proceso de más de 18 mJ por día para separar el oxígeno del carbono y reconfigurar el carbono nuevamente en azúcar, que, aunque teóricamente debería ser libre, también requerirá algo de energía para dirigirlo, lo que significa que un ser humano con estos procesos podría necesitar unas 3.000 calorías adicionales al día, más o menos, y parecerá una versión muy modificada del ciclo de Calvin.

¿Por qué estoy diseñando un sistema que solo complementa el uso de oxígeno cuando es tan difícil? Bueno, porque el oxígeno es así de bueno en química orgánica. (También debe tenerse en cuenta que extraer oxígeno del agua tiene una energía de enlace mucho más baja y tiene más sentido, pero especificó un respirador de 'monóxido de carbono', así que...)

Si tus bestias, sean lo que sean, tienen un metabolismo aeróbico, entonces necesitarán oxígeno. Ciertamente puede usar CO como parte de un proceso metabólico, por ejemplo. El monóxido de carbono como donante de electrones para la reducción biológica del sulfato , y existen reacciones útiles de producción de hidrógeno cuando se combina con agua, pero no hay reacciones de producción de energía en las que pueda sustituir al oxígeno.

¿Cosas anaeróbicas, tal vez incluso tan complejas como las plantas (o al menos las algas)? Seguro. animales? Menos plausible.

El mayor problema con el monóxido de carbono para los animales es que se une a la hemoglobina con una afinidad mucho mayor que el oxígeno. Los cordados son los únicos animales gravemente dañados por ella. Los insectos son relativamente inmunes a ella, al igual que las plantas.

El mayor problema que tiene con una atmósfera de CO es su capacidad tanto para oxidarse como para reducirse. En una mezcla con oxígeno, se quemará, de hecho, el gas en las estufas solía ser una mezcla de CO/H2 (Syngas) y el CO se quemará solo. Por otro lado, en una atmósfera de metano, reducirá el metano en agua (liberando carbono y calor). La Tierra primitiva tenía una atmósfera de metano nitrógeno CO2 con posibles trazas de CO.

Es perfectamente posible que las cosas vivan en una atmósfera con un alto porcentaje de CO. Si desea usarlo para el metabolismo, tenga en cuenta que, sea lo que sea que se convierta en azúcar, grasa, etc., solo obtendrá alrededor del 20% de la energía que obtendría. obtener con un respirador de oxígeno.

El OP ha declarado en comentarios que "es una situación extraña, efectivamente, entornos completamente extraños para nosotros que recién comenzamos, existiendo en la tierra, con estas formas de vida en ellos".

El problema es que si estamos hablando de formas de vida terrestres, no se puede llegar desde aquí . Las formas de vida terrestres han evolucionado para depender del metabolismo del oxígeno, y el monóxido de carbono entorpece el trabajo de manera efectiva, específicamente, adhiriéndose a la citocromo oxidasa y evitando el metabolismo del oxígeno . Una vez que eso sucede, el metabolismo aeróbico se detiene hasta que se puede eliminar el CO y las células deben retroceder. al metabolismo anaeróbico.

Entonces, a menos que estas formas de vida puedan metabolizar repentinamente el CO, lo que no sucederá con una sola mutación, o de alguna manera pueden hacer frente a altos niveles de desechos metabólicos como el ácido láctico o el alcohol del metabolismo anaeróbico, lo que también no sucederá. No solo sucede con una sola mutación, no tienes suerte. La probabilidad de que múltiples mutaciones permitan esto es extremadamente improbable.

Sin embargo, no hay absolutamente ninguna razón por la que las formas de vida que evolucionaron en un mundo con altos niveles de CO no pudieran haber evolucionado para poder utilizar el CO en su metabolismo, tanto para producirlo como para consumirlo. Quizás estas formas de vida sean de origen extraterrestre y estén convirtiendo nuestro entorno para que se asemeje más al suyo. No hay ninguna razón por la cual las formas de vida capaces de metabolizar CO no puedan sobrevivir en ausencia de CO, con solo oxígeno y dióxido de carbono ... simplemente producirían su propio monóxido de carbono.

Por lo tanto, diría que estas formas de vida que "simplemente aparecen" no son tanto formas de vida terrestres que mutan como formas de vida no terrestres (que pueden parecerse a formas de vida terrestres) que llegan .

Sí, pero no como reemplazo directo del oxígeno.

El monóxido de carbono es un fuerte agente reductor; quiere donar electrones, no aceptarlos, y es bastante inflamable. Sin embargo, el gas CO existe en equilibrio con el CO2 y el carbono, y en los rangos correctos de temperatura y presión es energéticamente muy favorable para que el CO se desproporcione, produciendo CO2 y C a partir de 2 moléculas de CO. Por lo tanto, su criatura puede generar energía directamente del gas que inhala, sin necesidad de alimentos, siempre que tenga una forma de lidiar con los desechos de carbono elemental.

Suponiendo que nos acerquemos lo más posible a la biología terrestre (en lugar de, por ejemplo, diseñar extraterrestres a base de hierro que beban carbonilos metálicos), entonces la criatura también podría usar la fermentación hidrogenada y hacer reaccionar el hidrógeno resultante con radicales de carbono para producir metano. , que le proporciona un poco de energía adicional, elimina el problema del desecho de carbono e indirectamente conecta el gas CO y la ingesta de alimentos.