Hvaða frumefni og efnasambönd eru undirstaða lífs?

Jörðin er eini staðurinn þar sem við vitum að líf er til staðar. Þekking okkar á uppbyggingu lífvera byggist á rannsóknum á lífi eins og það kemur fyrir hér á jörðinni. Líf á öðrum hnöttum gæti verið talsvert frábrugðið lífi eins og við þekkjum það en í ljósi lífefnafræðinnar má samt gera ráð fyrir að ákveðin efni séu líklegri en önnur til að vera nauðsynleg undirstaða lífs.

Kolefni er eina frumefnið sem getur myndað sameindir af þeirri stærð sem nauðsynlegar eru fyrir ákveðin ferli í lífverum (eins og við þekkjum þær). Kolefnisfrumeind hefur 4 „tengipunkta“ og er því í lykilhlutverki við myndun stórra lífrænna sameinda vegna hæfileikans til þess að mynda sterk efnatengi við önnur kolefnisatóm og mynda þannig langar keðjur kolefnisatóma. Kolefni getur einnig myndað sterk efnatengi við aðra málmleysingja, svo sem vetni, nitur, súrefni, brennistein og halógena. Efnasambönd af þessu tagi nefnast kolefnisafleiður og þykja sérlega áhugaverð innan stjörnulíffræðinnar.

Svo heppilega vill til að kolefni myndast við kjarnasamruna í sólstjörnum sem eru áþekkar sólinni að stærð eða stærri. Frá því að alheimurinn myndaðist í miklahvelli hafa sólstjörnur sem gefið hafa upp öndina (annaðhvort sem hvítir dvergar eða sprengistjörnur) auðgað vetrarbrautir af kolefni og öðrum frumefnum sem eru þyngri en vetni og helíum.

Vatn (H2O) er annað efnasamband sem er a.m.k. mikilvægt, ef ekki nauðsynlegt, fyrir framþróun lífs. Stjörnulíffræðingar miða staðsetningu lífbelta umhverfis sólstjörnur við það hitastig sem er nauðsynlegt til þess að vatn haldist á fljótandi formi (þótt menn greini um hve breið lífbeltin séu).

Ástæðan fyrir því að vatn er í svona miklum metum er að það er svonefndur skautaður leysir. Það leysir upp sameindir sem eru nauðsynlegar fyrir vöxt og viðgang lífvera og skapar umhverfi þar sem efnaskipti geta átt sér stað. Vatn er fljótandi við hæfilegt hitastig fyrir lífverur. Það er ekki of kalt til þess að hindra efnaskipti og heldur ekki of heitt þannig að það komi í veg fyrir að mörg nauðsynleg efnatengi myndist í lífrænum sameindum.

Rannsóknir sýna að vatn er víða að finna í geimnum, jafnt í sólstjörnum og geimþokum í Vetrarbrautinni okkar sem í fjarlægum vetrarbrautum. Vetni er algengasta frumefnið í alheiminum og magn súrefnis hefur vaxið með hverri nýrri kynslóð sólstjarna en það myndast á svipaðan hátt og kolefni við kjarnasamruna í sólstjörnum. Sama gildir um flest þau efni sem talin voru upp að ofan og geta tengst kolefni í lífrænum samböndum (nitur, brennisteinn o.fl.).

Vísindamenn vita af öðrum efnum, s.s. ammoníaki (NH3), sem eru algeng í alheiminum og leysa upp sameindir á svipaðan hátt og vatn. Þau eru hins vegar fljótandi við mun lægra hitastig en vatn og efnahvörf gengu því trúlega of hægt fyrir sig til þess að líf gæti dafnað og þróast.

Til viðbótar við kolefni og súrefni (sem myndar vatn í slagtogi við vetni) mætti nefna önnur frumefni í lífrænum sameindum eins og nitur, brennistein og fosfór, sem myndast á svipaðan hátt og kolefni og súrefni við kjarnasamruna í sólstjörnu. Loks eru lífrænar sameindir, s.s. amínósýrur, prótín, lípíð og kjarnsýrur, sem eru grunnbyggingareiningar í lífverum á jörðinni.

Heimild: An Introduction to Astrobiology. Gilmour, Iain og Sephton, Mark A. (ritstj.). 2004. Cambridge University Press.



Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um stjörnulíffræði

Stjörnulíffræði á Stjörnufræðivefnum

Slóðir á aðra vefi: