Robert Sheckley - Kroki w nieznane. Tom 4

Istnieje wzgląd, który nakazuje zaliczyć do jednej wspólnej grupy struktury odpowiednie dla życia w środowisku wodoru i metanu, a do drugiej — w amoniaku oraz w wodzie. Chodzi o to, że woda reprezentuje substancje polarne — ładunki elektryczne w jej cząsteczkach są rozłożone niesymetrycznie. Polarny jest również amoniak, a niepolarne — metan i wodór.

Ciecze polarne rozpuszczają wyłącznie inne ciała polarne i odwrotnie. Dlatego w wodzie (i w amoniaku) rozpuszczają się białka, kwasy nukleinowe, także cukier, sól — ale nie lipidy (tłuszcze i oleje). Te rozpuszczają się za to w wodorze i w metanie.

Przystańmy w miejscu tabeli, gdzie czujemy się na swoim podwórku: w królestwie wody. Potem zejdziemy w mroźniejsze regiony, a na zakończenie przyjrzymy się krainom świecącego żaru.

W państwie wody — „życie jest formą istnienia ciał białkowych”, jak to stwierdził Engels. Przez nadchodzące stulecia chyba niczego nie dorzucimy do tego poglądu: zbyt gruntownie znamy chemizm różnorodnych procesów realnych w środowisku wodnym, aby się nagle okazało, że mogą tam powstawać jakieś wielkocząsteczkowe koloidy nie oparte na kombinacjach węgla z wodorem, tlenem i azotem. Wprawdzie z dwudziestu aminokwasów dałoby się stworzyć znacznie więcej rodzajów odrębnych białek niż ilość atomów w obszarze Wszechświata dostępnym naszym obserwacjom. Wyobraźmy też sobie bogatą kolekcję nieznanych odmian aminokwasów. Będą to wciąż jednak białka w ścisłym tego słowa znaczeniu.

Współczesne badania biochemiczne nie znajdują podstaw do przypuszczeń, że amoniak mniej nadaje się na płyn ustrojowy aniżeli woda. Zdaniem wybitnego autorytetu egzobiologii, radzieckiego astronoma J.S. Szkłowskiego — „w oparciu o amoniak można zbudować analogony «zwykłych» aminokwasów, a następnie dowolnie złożone odpowiedniki wszystkich możliwych związków białkowych”. Dalej Szkłowski stwierdza bez niedomówień: „Zupełnie prawdopodobne jest występowanie «amoniakalnych» analogonów kwasów nukleinowych, puryn i pirydyn. Całkiem możliwe są też «amoniakalne» analogony DNA i RNA z właściwym dla nich kodem dziedziczności.” („Wszechświat, życie, myśl”, PWN 1965, str. 241). Woda tylko dlatego wydaje się nam sposobniejsza do tej roli — bo życie „wodne” znamy, „amoniakalne” zaś pozostanie hipotezą do czasu odkrycia go na Jowiszu lub gdzie indziej.

W środowisku amoniakalnym, odpowiednikiem utleniania jest przyłączanie jonów azotowych lub azotowo-wodorowych, a końcowym produktem przemiany materii — amoniak i cyjan (zamiast wody i dwutlenku węgla). A więc organizmy amoniakalne, o ile istnieją — piją amoniak i oddychają azotem. Reakcje życiowe bynajmniej nie muszą się opierać na spalaniu tlenu.

Tlen i azot decydują o polarności cząsteczki białka. Stąd przewaga azotu w „białku amoniakalnym” niczego nie zmienia: pozostaje ono w dalszym ciągu polarne i rozpuszcza się w amoniaku.

Schodząc niżej po szczeblach zimna, kandydatem na płyn ustrojowy jest metan, a dolnym kresem wszelkich możliwości — wodór.

Rozważania o życiu w metanie lub wodorze już na początku natrafiają na zasadniczą trudność: obie te ciecze są niepolarne.

W kręgu znanych nam substancji, odgrywających istotną rolę w ciele zwierząt i roślin, niepolarne są lipidy. Czy one mogą stanowić fundamentalny budulec żyjących układów, zastępując białka i kwasy nukleinowe? Wydaje się, że tak. Dysponujemy empirycznym dowodem, że w pewnych wypadkach osiągają wyjątkową złożoność: w ludzkim mózgu występują tłuszczowe cząsteczki-olbrzymy, których rola dotąd nie została wyjaśniona.

Ta szansa jest zasługą zawartości atomów węgla, zawsze skorych do tworzenia dowolnie długich łańcuchów. Póki nie stwierdzimy, że gdzieś w Kosmosie kwitnie życie oparte na innym pierwiastku, mamy prawo nazywać węgiel jedynym swoistym „eliksirem życia”. To nie jest ciasny krąg możliwości: umiejętność łączenia się atomów węgla z innymi atomami w skomplikowane związki organiczne sprawia, że białka, jakie znamy, są zapewne tylko jednym z wariantów — próbka dostosowaną do fizykochemicznych warunków planet typu Ziemi.

Dosięgliśmy prawie dna zimna. Nawet w tak szokującym otoczeniu, o życiu mogą decydować substancje zupełnie swojskie, zbliżone do znanych nam tłuszczów.

W miarę tego, jak przenosimy się w strefy gorąca — portret zatraca znajome rysy. To dlatego, że koloidy ziemskich organizmów ulegają szybkiemu rozpadowi już we wrzącej wodzie.

Umówiliśmy się w tych rozważaniach, by ograniczyć poszukiwania form życia do związków węgla. Trzeba pomyśleć, jakie kombinacje jego atomów z innymi pierwiastkami dadzą struktury dostatecznie trwałe w wysokich temperaturach, by nie ulec zniszczeniu, zarazem wystarczająco nietrwałe dla nieustannego przebiegu metabolizmu.

Na globach gorących związki wodoru musiały się rozpaść, a on sam ulotnić w przestrzenie międzyplanetarne. Tymczasem zastąpienie wodoru natrafia na poważną trudność: jego atom jest najmniejszy ze wszystkich. To sprawia, że każdy łańcuch węglowy, dowolnie skomplikowany, może się ciasno otoczyć atomami wodoru.

Temu zadaniu podoła jeszcze tylko jeden pierwiastek: fluor. Od dawna o tym wiedziano, ale w tamtych czasach egzobiologią (jeszcze bezimienną) zarządzali fantaści, a uczeni niechętnie eksperymentowali z fluorem, gdyż odstręczała jego wybuchowa aktywność. Chemie fluoru opracowano dopiero podczas drugiej wojny światowej w związku z badaniami nad sześciofluorkiem uranu, nieodzownym przy produkcji bomb atomowych.

Wtedy poznano grupę węglofluorów pod wieloma względami przypominających węglowodory. Daleko im do przejawiania „elastyczności” i uniwersalności białek. Nie wynika to z „gorszych” właściwości fluoru, tylko z zadań, jakie chemia fluoroorganiczna stawia przed sobą. Podobne do nich takie związki wodoroorganiczne jak polietylen czy polistyren także nie naprowadziłyby przybyszów z obcych nam warunków biochemicznych na myśl, że istnieją połączenia węgla z wodorem przydatne dla konstruowania żywych organizmów.

Fluoroproteiny (tak chyba nazwiemy dotąd nie poznane „białka fluorowe”) w ziemskich temperaturach przejawiałyby znikomą aktywność. Natomiast na planetach typu Wenus przypuszczalnie byłyby zdolne podtrzymywać procesy życiowe nie gorzej niż białka w naszym kręgu biosferycznym.

Inną możliwością jest wprzęgnięcie w służbę „gorącego” życia atomów krzemu. Jak wspomniałem, przed kilkunastu laty modne było fantazjowanie o krzemoorganicznych potworach z Merkurego (wtedy Wenus wydawała się dla nich zbyt zimna). „Białko krzemowe” na ogół wyobrażano sobie jako wielkocząsteczkowe związki, w których węgiel został zastąpiony krzemem.

Ponieważ krzem jest czterowartościowy (tak samo jak węgiel), rzeczywiście łączy się on z wodorem dając silany, które tworzą długie łańcuchy w obrębie skał i znoszą temperaturę czerwonego żaru. Atomy krzemu występują tam na przemian z atomami tlenu i są obudowane ze wszystkich stron atomami wodoru. Jednak te związki wydają się mieć strukturę za mało subtelną, aby ewoluując w jakichkolwiek warunkach zdołały osiągnąć szczebel życia.

Warto rozważyć efekt zastąpienia atomami krzemu dwóch spośród czterech obecnych w tym łańcuchu atomów tlenu, z przyczepionymi tak samo atomami wodoru: otrzymamy silikony, odgrywające coraz donioślejszą rolę w przemyśle tworzyw sztucznych.

Właśnie tu można poszukiwać wielkiej szansy krzemu. Wydaje się, że na planetach gorących silikony, raz powstałe, w ciągu miliardów lat potrafią tak skomplikować swoją budowę, aby spełnić rolę, jaka na Ziemi przypadła białku. Jeśli krzem jest gdzieś we Wszechświecie budulcem życia, to chyba nie zamiast węgla, lecz w połączeniu z nim.