Carbono vs silício

Obrigado pela A2A.

Abordei isso amplamente na seguinte resposta:

Resposta de Adi Nako a Vida extraterrestre: Como seria uma forma de vida baseada em silício?

Existem muitas diferenças fundamentais na química dos átomos de carbono e silício que impossibilitam a vida com base no silício.

Isso não existiria. A vida baseada em silício é uma idéia de ficção científica da década de 1950, elaborada por alguém que não conhecia química o suficiente. As energias envolvidas nas reações de silício são inadequadas.

A cada poucas semanas, a mesma pergunta é feita no Quora.

Para que a vida seja baseada em silício, a vida teria se originado em algum outro líquido, não na água. Sabemos que a vida se originou na água como algas. É muito difícil conceber que outro líquido que não a água possa geminar a vida à base de silício. O líquido deve ser neutro e de preferência deve estar disponível em quantidade suficiente. Os possíveis candidatos podem ser CHCl3 ou CCl4, que são líquidos com baixo ponto de ebulição. Outros processos podem ser semelhantes aos da química do carbono, mas nossos corpos seriam feitos de hidrogênio e oxigênio de silício. Nossos corpos talvez sejam semi transparentes como resultado de silício e oxigênio. Podemos absorver parte da radiação solar no espectro visível e ter que usar roupas especiais para nos proteger.

Embora ambos sejam quadrivalentes, existem muitas diferenças no comportamento desses elementos. Por exemplo, quando o carbono é oxidado, o produto, dióxido de carbono, é um gás. Isso permite que o elemento seja móvel. O dióxido de silício é um sólido sólido (quartzo), portanto não migraria bem para o meio ambiente e, se fosse um produto de "respiração", seu acúmulo seria problemático. Haveria muitas outras diferenças também.

É concebível que a vida baseada em silício possa existir em um ambiente muito diferente, talvez a uma temperatura mais alta. Mas essa vida seria muito diferente de tudo o que sabemos. Até a genética teria que ser um código químico desconhecido completamente diferente. É interessante especular.

É altamente, muito improvável e provavelmente não seria capaz de formar grandes moléculas estáveis. Certamente não seria capaz de passar por células únicas, porque estruturas de silício-hidrogênio de cadeia longa são violentamente incompatíveis com o oxigênio.

Veja a resposta de Matt Harbowy a Quais seriam os efeitos fisiológicos se tivéssemos átomos de silício no lugar de átomos de carbono em nosso corpo?

“Não é nem uma questão de 'sim, mas e se?' A ideia de que eles são análogos é absurda. O silício e o hidrogênio são completamente incompatíveis com uma atmosfera oxidante, a menos que você goste de tudo, seja cristalino ou em chamas. ”

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Daniel James Berger answer to É possível que o silício substitua o carbono por compostos orgânicos em um ambiente com menos gravidade?

Resposta de Daniel James Berger para Quais são os elementos em que a vida pode se basear além do carbono?

Resposta de Daniel James Berger para Quando procuramos a vida no espaço sideral, por que procuramos sinais que tornam a vida possível na Terra? Não é possível que diferentes formas de vida tenham requisitos diferentes de faixa de temperatura, recursos etc.?

Uma visão mais esperançosa: a resposta de Zohar Steinberg a Quais são alguns dos elementos em que a vida pode se basear além do carbono?

É impossível.

da resposta de Matt Harbowy a Quais seriam os efeitos fisiológicos se tivéssemos átomos de silício no lugar de átomos de carbono em nosso corpo?

Primeiro: não pode haver nenhum dos análogos de silício de DNA / proteínas / carboidratos.
  • Algumas das formas mais antigas de vida processavam compostos orgânicos simples como dióxido de carbono, metano, água e oxigênio.
  • SiO2 é um sólido, CO2 é um gás.
  • O silano é um gás como o metano, mas é espontaneamente queimado no ar. Também liberará espontaneamente hidrogênio.
  • Pensa-se que o silício é incapaz de formar ligações duplas (os silanos formam apenas orbitais moleculares híbridos SP3). Isso exclui análogos de silício de benzeno, cafeína, bases de DNA e alguns aminoácidos.
  • Os silanóis, o equivalente ao álcool etílico, formam polímeros ramificados complicados em condições normais e são mais conhecidos por sua forma comum, sílica gel.
  • O ácido silícico, o análogo de silício do vinagre, é na verdade um silanol, uma vez que o silício não forma ligações duplas de carboxila. As ligações no SiO2 provavelmente são mais como ligações simples, e o SiO2 é apenas SiO2 "líquido", formando cristais de quartzo.
  • sem ligação dupla de silício-oxigênio, sem aminoácidos. Sem aminoácidos, sem proteínas. Sem proteínas, sem vida.
  • Você pode estar pensando, bem, se reduzimos um para Si, que tal diminuir também um oxigênio? Sem sorte: o sulfeto de silício é tão chato, polimérico e não gasoso quanto o dióxido de silício.
imagem: silanols.
image: Abundância de elementos na crosta terrestre
Para cada ~ três mil átomos de silício no planeta, existe um átomo de carbono. A química do silício é a de rochas e pedras, completamente diferente da sopa de hidrocarbonetos. Se a vida evoluísse a partir do silício, tinha 3000 vezes mais chances. O carbono é o 15º elemento mais comum e, no entanto, geralmente se limita ao biofilme fino e viscoso na superfície do planeta.
Tomemos, por exemplo, a diferença entre nitrogênio e fósforo, ou a diferença entre hidrogênio e lítio ou flúor. Só porque "uma fileira para baixo" é um dispositivo famoso para ficção científica e torna os invólucros de elétrons análogos, não significa que a química seja de algum modo semelhante ou análoga. Seria semelhante à troca de nitrogênio por fósforo - embora ambos sejam essenciais para formas de vida baseadas em carbono, seu papel não é intercambiável.
Apesar de muitos anos tentando fazer com que o arsênico troque o fósforo (que é pelo menos dez vezes menos absurdo que o silício pelo carbono, em termos da variedade de possíveis estruturas e isômeros químicos), nem sequer temos evidências convincentes de que os extremófilos na Terra pode usar arsênico no lugar de fósforo.
Não é nem uma questão de "sim, mas e se?" A ideia de que eles são análogos é absurda. O silício e o hidrogênio são completamente incompatíveis com uma atmosfera oxidante, a menos que você goste de tudo, seja cristalino ou em chamas.
veja também: Fire and Flame 36 - Silane - Dailymotion de vídeo
veja também: Por que o dióxido de carbono e o dióxido de silício têm estruturas completamente diferentes?

Eu sei que houve um "sentimento" de que a vida baseada em silício possa existir em algum lugar do universo. Até a série de TV The Big Bang Theory mostra Sheldon construindo um modelo para o DNA baseado em Si.

No entanto, sou cético.

O carbono "funciona" para nós organismos baseados em carbono porque pode formar ligações com N, O, P, S e outros elementos. Esses títulos são relativamente estáveis. É por isso que somos quimicamente estáveis ​​- mais ou menos.

Vamos olhar para o DNA, por exemplo. É feito de nucleosídeos e fosfatos, dispostos de tal maneira que os “degraus” da “escada” de DNA podem ser produzidos por ligação de hidrogênio.

Para a vida baseada em Si, mudar apenas o carbono para silício não seria suficiente, pois as propriedades de C e Si, embora similares em alguns aspectos, são bastante diferentes.

A principal razão - Si tem orbitais 3D. Se o Si estiver ligado a N ou O, ele exibirá a ligação traseira - um recurso totalmente invisível no caso do carbono.

Além disso, as energias das ligações, a termodinâmica dos processos biológicos, as estruturas das enzimas (as ligações baseadas em Si serão mais longas e mais altas em energia do que as ligações baseadas em C) e assim por diante serão notavelmente diferentes.

Concluindo, continuo sendo cético, mas ainda não posso provar que isso não é possível. Portanto, pode ser possível.