Как могла развиваться жизнь под воздействием высокой температуры?

Редактировать: предположим, что конечная достигнутая температура составляет 90 ° C.

Почему?

Ах хорошо; Я собирался рассказать о том, как более высокая температура может вызвать кипение воды и испарение внутренних жидкостей, что приведет к образованию кровеносных сосудов, мозговой жидкости, плазмы, цитоплазмы; ровно 70% наших тел бесполезны.

Чтобы справиться с достаточно высокой температурой, чтобы ваши внутренности начали кипеть, можно было бы ожидать, что организмы разовьют механизмы повышения своего внутреннего давления; такие методы могут включать:

• Более толстая, жесткая шкура, чтобы предотвратить отек и увеличить давление.
• Более жесткие кровеносные сосуды, особенно капилляры; капилляры должны быть более суженными, что, возможно, снижает скорость диффузии кислорода.
• Более плотные ткани, такие как мышцы, возможно, ткани, похожие на сердечно-сосудистые мышцы, должны быть включены более широко.

Некоторые из вышеописанных адаптаций привели бы к другим эффектам, например, менее пористые капилляры могли бы привести к кислородному голоданию, а для противодействия этому существа могли бы чаще дышать анаэробно или сохранять движение (лениться).

Более плотные ткани также сделали бы существ тяжелее, что на самом деле сделало бы движение более энергозатратным процессом, поэтому организмы определенно хотели бы ограничить движение.

Организмы могут перестать потеть, чтобы снизить температуру тела; при таких температурах он почти ничего не изменит и будет просто потреблять воду.

Вместо этого им пришлось бы увеличить площадь своей поверхности, использовать систему, подобную ушам слона, с кровеносными сосудами близко к поверхности и огромной площадью поверхности.

Или у них могут вырасти спинные паруса, как у диметродона , которые могут быть по-разному наклонены для регулирования температуры. Например, если парус будет направлен прямо на солнце, температура будет ниже, но в тени вы захотите, чтобы парус был как можно более открытым. Подобные рассуждения могут привести к большим выдвижным придаткам, которые можно использовать для аналогичной цели.

Основываясь на структуре гипертермофильных клеток , можно было бы ожидать, что организмы, живущие при высоких температурах, будут довольно жирными, или что каждая клетка внутри такого организма будет защищена таким жиром.

У нас на земле уже есть экстремофилы — существа, приспособленные к невероятным условиям.

В частности , термофилы и гипертермофилы , которые могут выживать при температуре от 41 до 140 ° C.

Это показывает, что ничто не препятствует функционированию жизни при таких температурах, хотя, конечно, животные, приспособленные к этим условиям, обычно представляют собой небольшие организмы.

Как правило, существа либо адаптируются к окружающей среде, развиваясь, избегая проблем, либо и то, и другое.

Если бы поверхность стала более горячей, то возможным решением было бы опуститься ниже.

Например, копая землю достаточно глубоко, вы можете добраться до участка земли, который не находится достаточно близко к центру, чтобы быть горячим/теплым, но достаточно далеко от поверхности, чтобы солнечный свет/тепло не могли проникнуть внутрь. проникнуть внутрь, в результате чего появится прохладная часть подземелья, в которой можно жить.

В этом случае, вполне вероятно, что ваши существа станут очень хорошими копателями, с хорошим зрением при слабом освещении, возможно, лопатой, как лапы/руки. Или даже штамм гигантского червя, питающегося грязью... *дрожит*

Но что, если они хотят жить на поверхности? Как мы могли это сделать?

Самыми большими проблемами здесь являются: а) тепло и б) кипение жидкостей.

Ну, давайте применим немного handwavium здесь. Что, если бы у нас было существо, в «системе крови» которого не было H2O в качестве растворителя? Вместо этого, что, если бы у нас были существа, основанные на другой системе крови? Я не вижу причин, по которым существо, работающее на серной кислоте (H2SO4), не сможет выжить при высоких температурах. В конце концов, серная кислота остается жидкой при температуре от 10 до 338 градусов по Цельсию. Даже на Земле экстремофилы могут жить в чрезвычайно кислых условиях. Как отмечалось ранее, также нет причин, по которым они не могут работать в сильную жару. Это означает, что нет никаких причин, по которым это существо не может расти, достаточно, чтобы использовать эту кислоту в качестве нашей версии крови.

Конечно, если бы вы хотели существо, которое изначально не могло пережить сильную жару, это была бы другая проблема.

Если бы у нас было существо x, и x чувствовал бы себя комфортно при температуре 20 градусов, вероятным методом охлаждения было бы потоотделение. Однако, в случае достаточного повышения температуры, в конечном итоге это будет неэффективно, поскольку существо не сможет достаточно быстро остыть и будет просто тратить воду впустую. Но что, если это было маленькое существо? Маленькое существо с большими проблемами с нагревом могло бы взять пример с наших нынешних больших существ с большими проблемами с нагревом!

Подумайте о слонах. У них большие уши, чтобы использовать воздух и ветер для охлаждения крови. В зависимости от общей ситуации на планете (например, насколько много тени) это может быть возможно. Отрастив массивные уши большего размера, существо могло «хлопать» ими, чтобы остыть. Возможно, у него могут развиться тонкие мембраны с шипами, через которые проходят кровеносные сосуды с той же целью. Крылья летучей мыши, возможно, но без способности летать.

Но что, если это летающее существо?

Существо y — летун. Он не совсем... приземляется часто, потому что там есть хищники или что-то в этом роде. Как оно могло справиться с этим?

Он может научиться нырять сквозь облака или нырять в океаны/озера, чтобы охладиться. Таким образом, он должен был бы стать чрезвычайно водонепроницаемым. Теория здесь заключается в том, что вода должна отводить тепло от тела (если вода холоднее, чем существо). Равновесие в помощь!

Конечно, самым простым решением было бы, если бы существа мигрировали, когда стало слишком жарко, но это как бы избегает вопроса...

Хотя трудно точно сказать, как будут развиваться вещи с точки зрения структуры их тела и поведения, я могу предложить некоторое представление о том, что должно происходить на молекулярном уровне, чтобы жизнь эволюционировала и приспособилась к более высоким температурам.

Жизнь - это химия, верно? Это просто целая куча взаимосвязанных химических реакций, которые происходили в течение последних 3 миллиардов лет. Температура является важной переменной в каждой химической реакции. Одни реакции происходят при низких температурах, другие — при высоких. Важно отметить, что каждая химическая реакция в организме человека откалибрована для протекания в очень узком диапазоне температур. Каждый белок, который вырабатывает ваше тело, был разработан специально для этого диапазона. Белки состоят из длинных цепочек строительных блоков, называемых аминокислотами, которые складываются в уникальные трехмерные структуры, выполняющие определенные функции в организме. Оказывается, этот процесс складывания очень чувствителен к таким вещам, как pH и концентрация ионов, а также к температуре. Белки разворачиваются при более высоких температурах. Вот почему яичный белок из прозрачного становится белым, когда вы его готовите. Белки в жидкости теряют свою сложную трехмерную конфигурацию и принимают новую форму, которая оказывается непрозрачной. Это не означает, что все белки нестабильны при более высоких температурах. Термофилы, о которых упоминает Тим ​​Б., развили белки, которые могут складываться и функционировать при более высоких температурах, но для этого требуется много работы! В основном каждый ген в геноме организма кодирует белок (хотя есть многочисленные исключения). Подавляющее большинство белков больше не будут работать при температурах, значительно превышающих нормальную температуру тела организма. Это означает, что для того, чтобы эволюционировать, чтобы справиться с этими более высокими температурами, практически каждый ген в геноме (у человека их примерно 20 000) должен будет эволюционировать, чтобы справиться с этими более высокими температурами. Для некоторых белков, которые могут повлечь за собой лишь несколько изменений, повышающих его стабильность, но для других их конфигурация может никогда не быть стабильной при таких высоких температурах, и организму может потребоваться найти полный обходной путь для выполнения той же задачи. Я много антропоморфизирую, так что имейте в виду, что все это случайные мутации, происходящие на протяжении тысяч поколений. Это ни в коем случае не быстрый процесс.

Итак, чтобы справиться с повышенной температурой, геном человека должен существенно измениться. Большинство белков должны эволюционировать, чтобы быть стабильными при более высоких температурах. В то же время практически любой другой клеточный процесс также должен адаптироваться к этой новой температуре. Сворачивание РНК, мембраны и метаболические процессы должны быть модифицированы, чтобы работать при этих более высоких температурах.

Одна вещь, которую я хотел бы упомянуть в качестве отступления, заключается в том, что в организме есть специальные белки, которые вырабатываются, когда он слишком сильно нагревается. Эти белки теплового шока, как их называют, включают особый класс белков, называемый шаперонами. Это белки, которые помогают другим белкам складываться. Когда клетки становятся слишком горячими, они производят их в большом количестве, чтобы помочь своим другим белкам сворачиваться. Конечно, большинство существующих шаперонов, вероятно, разворачивались бы при 90°C, но шапероны могут быть частью адаптации организмов.