จากปลาวาฬสีน้ำเงินที่ยิ่งใหญ่ไปจนถึง miniscule มากที่สุดพารามิเตอร์ชีวิตที่เรารู้ว่ามันมีรูปแบบที่แตกต่างกันอย่างมาก อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตทั้งหมดถูกสร้างขึ้นจากส่วนผสมองค์ประกอบสำคัญหกประการเดียวกัน ได้แก่ คาร์บอนไฮโดรเจนไนโตรเจนออกซิเจนฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ (CHNOPS)
ทำไมองค์ประกอบเหล่านั้น? เพื่อค้นหาความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิตปรึกษากับ Matthew Pasek นักชีวเคมีที่มหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดา
“ ก่อนอื่นคาร์บอนเข้าสู่พันธะกับอะตอมคาร์บอนอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดายซึ่งหมายความว่ามันเป็นโซ่ขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกที่ดีสำหรับอะตอมอื่น ๆ ที่จะผูกมัด” Pasek กล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่งอะตอมคาร์บอนเป็นหน่วยการสร้างที่สมบูรณ์แบบสำหรับโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ "สิ่งนี้ให้ความซับซ้อน"
แต่อะไรอธิบายส่วนผสมทางเคมีอีกห้าอย่างของชีวิต? “ สิ่งหนึ่งที่ทำให้ไนโตรเจน, ไฮโดรเจนและออกซิเจนดีคือพวกมันมีอยู่มากมาย” Pasek กล่าว "พวกเขายังแสดงผลกระทบของกรดเบสซึ่งช่วยให้พวกเขาเชื่อมต่อกับคาร์บอนเพื่อสร้างกรดอะมิโนไขมันไขมันและนิวเคลียสที่ DNA และ RNA สร้างขึ้น"
"ซัลเฟอร์ให้การสลับอิเล็กตรอน" Pasek กล่าวต่อ "โดยทั่วไปด้วยส่วนเกินของอิเล็กตรอนซัลไฟด์และซัลเฟตช่วยกระตุ้นปฏิกิริยาสิ่งมีชีวิตบางชนิดใช้ซีลีเนียมแทนซัลเฟอร์ในเอนไซม์ของพวกเขา แต่ไม่มากนัก"
สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุดฟอสฟอรัสมักพบในโมเลกุลฟอสเฟตมีความสำคัญต่อการเผาผลาญเนื่องจากโมเลกุลโพลีฟอสเฟตเช่น ATP (adenosine triphosphate) สามารถเก็บพลังงานจำนวนมากในพันธะเคมีของพวกเขา การทำลายพันธบัตรปล่อยพลังงาน ทำเช่นนี้พอพูดกลุ่มกล้ามเนื้อและคุณสามารถขยับแขนของคุณได้
ปลายปีที่แล้วนาซ่านักวิทยาศาสตร์ค้นพบข้อยกเว้นที่รู้จักเพียงอย่างเดียวเกี่ยวกับข้อกำหนดของฟอสฟอรัสในทะเลสาบแคลิฟอร์เนียที่อุดมไปด้วยสารหนู พวกเขาพบสายพันธุ์ของจุลินทรีย์สามารถทดแทนอะตอมของสารหนูได้สำหรับฟอสฟอรัสในโมเลกุลของพวกเขาเมื่อเสบียงของฟอสฟอรัสอยู่ในระดับต่ำ สารหนูมีลักษณะทางเคมีคล้ายกับฟอสฟอรัสทำให้เป็นพิษต่อรูปแบบชีวิตส่วนใหญ่เพราะมันรบกวนเส้นทางการเผาผลาญ
โดยสรุป "มีข้อยกเว้นเล็กน้อยสิ่งที่คุณต้องการสำหรับชีวิตคือ chnops รวมถึงเกลือและโลหะสองสามตัว" Pasek กล่าว "แน่นอนว่าส่วนผสมเหล่านั้นจะต้องอยู่ในโครงสร้างพันธะที่ถูกต้อง แต่สิ่งนี้ดูเหมือนจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติกรดอะมิโนเกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นเดียวกับน้ำตาลและไขมันและนิวเคลียส"
นั่นเป็นเรื่องจริงอย่างน้อยบนโลก สำหรับโครงสร้างโมเลกุลที่จำเป็นในการก่อตัวดาวเคราะห์จะต้องอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ที่เหมาะสมมันไม่สามารถร้อนหรือเย็นเกินไปสำหรับน้ำของเหลวที่จะมีอยู่ การมีน้ำจำนวนมากยังช่วยได้เพราะมันทำให้ส่วนผสมที่จะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ และชนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสารประกอบที่น่าสนใจ แรงโน้มถ่วงจะต้องถูกต้องเช่นกัน ในที่สุดสายฟ้าสามารถให้พลังงานที่จำเป็นมากในการกระตุ้นปฏิกิริยาที่จะนำไปสู่การผลิตกรดโมเลกุลที่ซับซ้อน, โปรตีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรต, RNA และ Dnathat ให้ชีวิต อย่างน้อยก็อย่างที่เรารู้
- ชีวิตเกิดขึ้นบนโลกได้อย่างไร?
- แบคทีเรียที่กินสารหนูเปิดโอกาสใหม่สำหรับชีวิตมนุษย์ต่างดาว
- Extremophiles: ชีวิตที่แปลกประหลาดที่สุดในโลก
มีคำถาม?ส่งอีเมลถึงเราและเราจะมองหาผู้เชี่ยวชาญที่สามารถแตกได้
ติดตาม Natalie Wolchover บน Twitter @ผู้ที่ได้รับการขนานนาม
