Predpostavka, da tuje biokemičarije verjetno potrebujejo tekočo vodo, se morda zdi nekoliko zemeljsko usmerjena. Toda glede na kemijske možnosti, ki so na voljo od najbolj obilnih elementov v vesolju, bi se celo vesoljski znanstvenik z drugačno biokemijo verjetno strinjal, da se biokemija, ki temelji na vodi, večinoma obstaja drugje v vesolju - in bi bila najbolj verjetno osnova za razvoj inteligentnega življenja.
Glede na to, kar vemo o življenju in biokemiji, se zdi verjetno, da bo tuje biokemija potrebovala topilo (kot voda) in eno ali več elementarnih enot za svojo strukturo in delovanje (kot ogljik). Topila so pomembna za omogočanje kemičnih reakcij, pa tudi za fizični transport materialov - in v obeh okoliščinah se zdi, da je topilo v tekoči fazi ključnega pomena.
Lahko pričakujemo, da bodo najpogostejša biokemično uporabna topila iz najpogostejših elementov v vesolju - vodik, helij, kisik, neon, dušik, ogljik, silicij, magnezij, železo in žveplo.
Verjetno lahko pozabite na helij in neon - oba žlahtna plina sta v veliki meri kemijsko inertna in le redko tvorita kemične spojine, od katerih očitno nima lastnosti topila. Če pogledamo, kaj je ostalo, so polarna topila, ki so lahko na voljo za podporo biokemiji, najprej voda (H2O), nato amoniak (NH3) in vodikov sulfid (H2S). Nastanejo lahko tudi različna nepolarna topila, predvsem metan (CH4). Na splošno velja, da imajo polarna topila šibek električni naboj in lahko raztopijo večino stvari, topnih v vodi, medtem ko nepolarna topila nimajo naboja in delujejo bolj kot industrijska topila, ki jih poznamo na Zemlji, na primer terpentin.
Isaac Asimov, ki je bil, ko ni pisal znanstvene fantastike, biokemičar, je predlagal hipotetično biokemijo, kjer bi lahko poli-lipidi (v bistvu verige maščobnih molekul) nadomestili beljakovine v metanskem (ali drugem nepolarnem) topilu. Takšna biokemija bi lahko delovala na Saturnovi luni, Titanu.
Kljub temu je voda s seznama potencialno bogatih topil v vesolju najboljši kandidat za podporo zapletenega ekosistema. Konec koncev je verjetno tako rekoč najbolj obilno topilo - in njegova tekoča faza nastopi v višjem temperaturnem območju kot kateri koli drugi.
Zdi se smiselno domnevati, da bo biokemija v toplejšem okolju bolj dinamična in bo na voljo več energije za poganjanje biokemijskih reakcij. Tako dinamično okolje naj bi pomenilo, da lahko organizmi rastejo in se razmnožujejo (in se zato razvijajo) toliko hitreje.
Prednosti vode imajo tudi:
• imajo močne vodikove vezi, kar ji daje močno površinsko napetost (trikratno kot tekoči amoniak) - kar bi spodbudilo združevanje prebiotičnih spojin in razvoj membran;
• lahko tvorimo šibke nekovalentne vezi z drugimi spojinami - kar na primer podpira 3d strukturo beljakovin v biokemiji Zemlje; in
• lahko sodelujejo v reakcijah prenosa elektronov (ključna metoda proizvodnje energije v biokemiji Zemlje) z dajanjem vodikovega iona in ustreznega elektrona.
Predstavljamo vodikov fluorid (HF) kot alternativno stabilno topilo, ki lahko sodeluje tudi v reakcijah prenosa elektronov - s tekočo fazo med -80 oC in 20 oC pri atmosferskem tlaku 1 (zemlja, gladina morja). To je toplejše temperaturno območje od drugih topil, ki so, razen vode, verjetno obilno bogata. Vendar fluor sam po sebi ni zelo bogat in HF se bo ob prisotnosti vode spremenil v fluorovodikovo kislino.
H2S se lahko uporablja tudi za reakcije prenosa elektronov - tako jih uporabljajo nekatere zemeljske kemosintetske bakterije - vendar kot tekočina obstaja le v razmeroma ozkem in hladnem temperaturnem območju od -90 oC do -60 oC na 1 ozračje.
Te točke vsaj kažejo, da je tekoča voda najbolj statistično osnova za razvoj kompleksnih ekosistemov, ki lahko podpirajo inteligentno življenje. Čeprav so možne tudi druge biokemijske snovi, ki temeljijo na drugih topilih, so verjetno omejene na hladno, nizkoenergijsko okolje, kjer je stopnja razvoja biološke raznovrstnosti in evolucije lahko zelo počasna.
Izjema od tega pravila so lahko visokotlačna okolja, ki lahko vzdržujejo ta druga topila v tekoči fazi pri višjih temperaturah (kjer bi sicer obstajala kot plin pri tlaku 1 atmosfere).
Naslednji teden: Zakaj ogljik?
