Может ли существо дышать угарным газом?

Что вам нужно, так это орган, который действует как биологический каталитический преобразователь.

И мне нравится эта идея. Ваш мир богат платиной! Ваша жизнь эволюционировала, чтобы не умереть, когда уровень платины в организме становится слишком высоким. И пораженные астронавты обнаружили, что у этого конкретного существа в пищеводе образовался естественный каталитический преобразователь. В результате существо действительно дышит углекислым газом.

Что не проблема! Потому что СО2 перемещается током крови к поверхности кожи, где хлорофилл (упрощенно) превращает его в сахар и О2.

Ваше существо будет очень красивого зеленого цвета. Зеленый, с зубами! И может потребоваться высокое соотношение площади поверхности к массе тела. Так что я думаю, что большая толстая лягушка выглядит лохом.

Конечно, я поторопился с выводом об использовании внеземной ссылки. Идея легко адаптируется к искусственному земному существу, которое, по мнению какого-то гениального двадцатилетнего человека, могло бы улучшить нашу умирающую Землю — вплоть до того момента, пока он не обнаружил, что оно размножается слишком быстро и ему нравится вкус крови! Включите стандартную музыку из фильмов ужасов 1950-х годов. Включите сцену, где двадцатилетний рыдает и говорит что-то вроде: «Я не знал! Я просто хотел сделать мир лучше!» и мы как Флинн.

Да, вроде

Вы, конечно, можете разработать органический метаболизм, при котором существо не будет нуждаться в кислороде и сможет существовать в атмосфере монооксида углерода. Однако это будет работать странно, потому что угарный газ не очень хорошо работает в органической химии. Он содержит редкую тройную связь и имеет энергию связи 1072 кДж/моль. Допустим, вы хотели взять кислород из окиси углерода. Человеку требуется около 16,9 моль кислорода в день, то есть около 18 мДж или всего 4333 калории. Хорошая новость заключается в том, что вы можете смешать углеродные радикалы с небольшим количеством воды, чтобы получить примерно полкилограмма сахара, и это вернет вам около 1900 калорий. На самом деле это то, что делают растения — они используют углекислый газ.оксида для производства сахара, и, учитывая, что углекислый газ намного проще в использовании, и вы получаете вдвое больше кислорода, это действительно эффективно! ...В отличие от нашей системы.

За исключением того, что все цифры, которые я вам только что дал, немного неверны. Органическая химия несовершенна, а это означает, что, несмотря на то, что все это возможно, вероятно, потребуется процесс более 18 мДж в день, чтобы отделить кислород от углерода и преобразовать углерод обратно в сахар, который, хотя теоретически должны быть бесплатными, для их управления также потребуется некоторое количество энергии, а это означает, что человеку с этими процессами может потребоваться дополнительно 3000 калорий в день или около того, и это будет выглядеть как очень модифицированная версия цикла Кальвина.

Почему я разрабатываю систему, которая просто дополняет использование кислорода, когда это так сложно? Ну, потому что кислород так хорош в органической химии. (Следует также отметить, что извлечение кислорода из воды имеет гораздо меньшую энергию связи и имеет больше смысла, но вы указали дышащий «окись углерода», так что...)

Если у ваших зверей, кем бы они ни были, метаболизм аэробный, им понадобится кислород. Вы, конечно, можете использовать CO как часть метаболического процесса, например. Монооксид углерода в качестве донора электронов для биологического восстановления сульфата , и есть полезные реакции с образованием водорода, когда вы соединяете его с водой, но нет реакций с производством энергии, в которых он может заменить кислород.

Анаэробные существа, может быть, даже такие сложные, как растения (или, по крайней мере, водоросли)? Конечно. Животные? Менее правдоподобно.

Самая большая проблема с угарным газом для животных заключается в том, что он связывается с гемоглобином с гораздо большим сродством, чем кислород. Хордовые - единственные животные, серьезно пострадавшие от него. Насекомые относительно невосприимчивы к нему, как и растения.

Самая большая проблема, с которой вы сталкиваетесь в атмосфере CO, — это его способность как окислять, так и восстанавливать. В смеси с кислородом будет гореть газ в печах, который раньше был смесью CO/H2 (синтез-газ), а CO будет гореть сам по себе. С другой стороны, в атмосфере метана метан превращается в воду (выделяя углерод и тепло). Ранняя Земля имела атмосферу метанового азота CO2 с возможными следовыми количествами CO.

Вполне возможно, что вещи живут в атмосфере с высоким процентом CO. Если вы хотите использовать его для метаболизма, имейте в виду, что все, что превращается в сахар, жир и т. Д., Вы получите только около 20% энергии. получить кислородный сапун.

ОП заявил в комментариях, что «это странная ситуация, фактически совершенно чуждая нам среда, которая только что начала существовать на Земле с этими формами жизни в них».

Проблема в том, что если мы говорим о земных формах жизни, отсюда туда не добраться . Наземные формы жизни эволюционировали, чтобы полагаться на кислородный метаболизм, и окись углерода эффективно склеивает работу, в частности, прилипая к цитохромоксидазе и предотвращая кислородный метаболизм . к анаэробному метаболизму.

Итак, если эти формы жизни внезапно не смогут метаболизировать СО, что не произойдет просто с одной мутацией, или они каким-то образом смогут справиться с высокими уровнями метаболических отходов, таких как молочная кислота или алкоголь, из анаэробного метаболизма, которые также не будут если это произойдет только с одной мутацией, вам не повезло. Вероятность множественных мутаций, позволяющих это сделать, исчезающе маловероятна.

Однако нет абсолютно никаких причин, по которым формы жизни, которые развились в мире с высоким уровнем CO, не могли эволюционировать, чтобы использовать CO в своем метаболизме, как для его производства, так и для потребления. Возможно, эти формы жизни имеют внеземное происхождение и преобразуют нашу среду, чтобы она больше соответствовала их собственной. Нет никаких причин, по которым формы жизни, способные метаболизировать CO, не могли бы выжить в отсутствие CO, имея только кислород и углекислый газ ... они просто производили бы свой собственный монооксид углерода.

Итак, я бы сказал, что эти «только что появляющиеся» формы жизни — это не столько мутирующие земные формы жизни, сколько прибывающие неземные формы жизни (которые могут выглядеть как земные формы жизни) .

Да, но не как прямая замена кислорода.

Угарный газ является сильным восстановителем; он хочет отдавать электроны, а не принимать их, и он легко воспламеняется. Однако газообразный CO существует в равновесии с CO2 и углеродом, и в правильных диапазонах температуры и давления для CO очень выгодно диспропорционировать, производя CO2 и C из двух молекул CO. Таким образом, ваше существо может генерировать энергию непосредственно из вдыхаемого газа, не нуждаясь в еде, если у него есть способ справиться с отходами элементарного углерода.

Предполагая, что мы остаемся как можно ближе к земной биологии (а не, скажем, проектируем инопланетян на основе железа, которые пьют карбонилы металлов), тогда существо может также использовать водородное брожение и реагировать полученный водород с углеродными радикалами для производства метана. , который дает вам немного дополнительной энергии, устраняет проблему выброса углекислого газа и косвенно связывает углекислый газ и потребление пищи.