Возможны ли алмазные ягоды?

Растение могло бы произвести алмаз химическим путем, откладывая атомы углерода в правильное кристаллическое образование. Тепло и давление предназначены для геологических алмазов, они не имеют значения, когда вы имеете дело с атомами одновременно. У них нет причин делать это с точки зрения эволюции, но поскольку вы говорите о генной инженерии, это не имеет значения. Формирование алмазов таким образом будет ограничено только тем, сколько углерода может получить растение. Они могли бы выделить водород, кислород и т. д. из любого органического соединения, но, вероятно, было бы гораздо эффективнее снабжать его углеродом непосредственно в виде графита или древесного угля.

Проблема не в "алмазе", а в "ягоде". Из Википедии:

... ягода - это мясистый плод, полученный из одного цветка и содержащий одну завязь.

Которым бриллиант точно не является. Но с точки зрения алмазных деревьев с гроздьями драгоценных камней это возможно.

Вполне возможно! Преимущество биологии заключается в том, что она может микроуправлять химическими и механическими процессами. Это часто позволяет жизни достигать результатов, которых в настоящее время достигают люди с огромными камерами при невероятных температурах и давлениях. С достижениями в области генной инженерии мы сможем использовать это все больше и больше.

Теперь мы можем довольно легко производить синтетические алмазы, используя химическое осаждение из паровой фазы . Хотя растению было бы довольно сложно «обращаться» с газообразным углеродом из-за его экстремальной температуры, вместо этого растение могло бы высвобождать отдельные атомы углерода при высокой энергии. Конечно, это будет происходить одновременно по всей поверхности алмаза, и алмаз будет медленно расти, вероятно, в течение многих лет.

Обратите внимание, что сам алмаз не был бы «живым» — он определенно не обладал бы репродуктивной способностью. Однако, возможно, в него могут быть встроены живые клетки. Вполне возможно, что ферменты и/или клетки, окружающие алмаз во время его формирования, иногда попадали в него, особенно в случае «ранних прототипов» растения. Я ожидаю, что это проявится как помутнение алмазов. Предположительно, такие бриллианты могут стать модными благодаря знанию, что это вызвано живой материей, попавшей внутрь, и в этот момент генные инженеры могут намеренно манипулировать процессом, чтобы создать видимые узоры внутри бриллиантов.

Алмазы — это значительно больше, чем просто углерод. В соответствии с этим считается, что образование алмазов проходит четыре этапа:

1. Закопать углекислый газ на 100 миль вглубь Земли.
2. Нагрейте примерно до 2200 градусов по Фаренгейту.
3. Сожмите под давлением 725 000 фунтов на квадратный дюйм.
4. Быстро устремитесь к поверхности Земли, чтобы остыть.

Я совершенно уверен, что растения сгорают при температуре на несколько градусов ниже 2200 градусов по Фаренгейту.

Есть несколько методов, с помощью которых нам удалось получить синтетические алмазы, но оба они связаны с высокими температурами.

Точно не естественным путем - по той простой причине, что это совершенно нецелесообразно с эволюционной точки зрения.

Для образования алмаза требуется много энергии. Даже если процесс был атом за атомом, биология ловко предоставляла легко отделяемые заполнители, предотвращающие окисление поверхности (формируя слабые связи с углеродом алмаза, затем разрывая их и заменяя большим количеством атомов углерода, заставляя алмаз расти), прикрепляя каждый новый атому потребовалось бы много энергии; энергия, которую растение должно получать помимо поддержания собственного роста и жизненных процессов. Энергию лучше потратить на более полезные дела, например, стать выше, чтобы перерасти конкурирующие растения, или произвести больше семян, чтобы увеличить шанс найти для них плодородную почву.

Подобные искусственные виды OTOH были бы возможны. Я сомневаюсь, что он будет напоминать ягодные кусты, поскольку ему потребуется массивная листовая система для получения всей необходимой солнечной энергии и углекислого газа, массивная корневая система для обеспечения водой и питательными веществами массивной листовой системы, «скелет» для поддержки и того, и другого. алмазы не будут подвергаться воздействию воздуха, вместо этого они будут расти внутри фруктов, что предотвратит окисление и загрязнение поверхности роста.

Так что - замените свои бриллиантовые ягоды бриллиантовыми деревьями :)

Вопреки некоторым приведенным здесь ответам, нет никакой химической причины, по которой завод не мог бы производить алмазы (источник: степень бакалавра химии). Отдельные алкановые связи, из которых состоит алмаз, не представляют собой ничего особенного, и живые клетки постоянно создают и разрывают такие связи.

Методы искусственного синтеза работают с атомами в массе, в то время как биологические системы могут синтезировать молекулы более или менее атом за атомом, и по этой причине ограничения, затрудняющие синтез алмаза методами в массе, по большей части не имеют отношения к биохимии.

В качестве очень свободной аналогии представьте, что у вас есть мешок с кубиками Lego, и вы хотите соединить их все вместе в цельный блок. С точки зрения объемной химии это означает постоянное встряхивание («нагревание») и сжатие мешка, и кирпичи будут соединяться вместе до некоторой степени, потому что соединенное состояние более компактно («термодинамически стабильно»), но это займет больше времени, чем время жизни Вселенной, чтобы добраться до одного твердого блока, если только вы не трясли сумку очень, очень быстро. В качестве живой клетки вы просто открываете мешок и складываете кирпичи один за другим.

Биохимия — это не волшебство, и такая организованная работа требует термодинамических издержек. В приведенной выше аналогии живая клетка сначала должна производить сложные специализированные ферменты, чтобы сжимать и соединять кубики Lego, и эта фоновая работа в целом потребует много энергии. Разница, однако, в том, что энергия не расходуется сразу, так что это не обязательно подразумевает высокие температуры или давления.

С точки зрения эволюционной биологии, у растения должна быть веская причина для развития этой функции (эволюция не тратит энергию впустую). Даже тогда вы могли бы спорить, осуществимо ли это вообще с точки зрения энергетических ландшафтов; см., например, дискуссию об эволюции и колесах.

Если бы это была генно-инженерная функция, вопрос не в том, можно ли это сделать, а в том, насколько это будет сложно. Возможно, ответ «безумно сложный», но это тот вопрос, на который вы не сможете ответить, пока кто-нибудь не сделает это.

В «Глубине неба » Виндж небрежно упомянул пласты, несущие алмазные формы . Вы также можете подумать о диатомовых водорослях , которые производят клеточную стенку из кремнезема, буквально стекла.

Я думаю, вполне вероятно, что микроорганизмы могут создавать структуры из кристаллического алмаза или углеродного волокна различными способами, которыми реальная жизнь создает неорганические оболочки внутри или вокруг себя. Винге использовал формы, а не более привычные диатомовые водоросли, я думаю, потому, что панцирь (панцирь) похож на морскую ракушку, выдавленную вокруг клетки. Но диатомовые водоросли производят стекло в своих клеточных стенках, поэтому вы можете представить себе механизм, в котором оно создается в полностью закрытой камере, а затем внешняя оболочка становится одноразовой, оставляя защитную оболочку навстречу суровой среде.

Другие указывали на то, что нанотехнология или «жизнь» могут правдоподобно откладывать кристаллы атом за атомом, но я думаю, что углеродное волокно более реалистично: посмотрите, как на самом деле производится углеродное волокно: начните с органической молекулы, которая имеет очень обычную углеродную шестиугольную основу, и затем удаляя все лишние атомы, оставляя только углеродные шестиугольники.

Но хочу отметить, что эти структуры будут не цельными кристаллами горного алмаза, а редкой филигранью и тонкими стенками, как панцири диатомовых водорослей.

Какая может быть польза от чего-то вроде диатомовой земли, состоящей из алмаза, а не кремнезема? Очевидно, что это абразивы, но можно ли сделать полезный композитный материал?

Если бы такая вещь существовала в природе, технологическое общество выяснило бы, как нанотехнологии работают внутри клетки, и применило бы идеи к синтетическим процессам; или используйте селекционное размножение для получения водорослей, которые отращивают длинные волокна.

В качестве дополнения к ответу лжеца для алмазного плода я представляю плод, похожий на грецкий орех, с мясистым внешним слоем, твердым средним слоем и живой частью семени в центре.

Внешний слой предотвратит связывание водорода и кислорода с углеродом, в то время как будет откладываться больше слоев углерода. Разрез во внешнем слое потенциально может нарушить процесс отложения углерода во время роста плода.

Алмазный слой, как и скорлупа грецкого ореха, нуждается в шве; слабая линия, по которой расколется оболочка, когда из семени прорастет живая внутренняя часть. Шов должен быть намного слабее алмаза, так как ни один росток не сможет пробить даже тонкий слой алмаза. Оболочка может расти с несколькими швами или только с одним, в зависимости от растения. Ему также понадобится путь для поступления питательных веществ внутрь скорлупы, который может быть швом или отверстием. В зависимости от того, как раскололась скорлупа, у вас могут получиться бриллианты в форме чаши… не идеальные.

Внутренней части потребуется достаточно пищи для роста, пока росток не приложит достаточно силы, чтобы расколоть скорлупу по шву. Таким образом, он, вероятно, будет близок к размеру грецкого ореха или даже размером с кокосовый орех.

Одна потенциальная проблема заключается в том, что хотя алмаз и твердый, он не гибкий. Большая часть растительного вещества является гибкой, потому что растения всегда меняют свою форму. Алмазный плод должен вырасти до своего полного размера , прежде чем он начнет выращивать алмазный слой.

Последняя вещь. Бриллианты «ценны» из-за рыночных манипуляций. Есть гораздо более красивые камни и гораздо более редкие камни. Их дефицит на рынке драгоценных камней является искусственным дефицитом. Промышленные алмазы ценны из-за своей твердости, но они широко распространены и уже могут быть изготовлены. Затраты на разработку завода по выращиванию алмазов намного превысят ценность, полученную от производства алмазов с помощью растений как для ювелирных изделий, так и для промышленного использования. Более вероятно, что эксцентричный миллиардер будет финансировать разработку, чем алмазная компания.

Хотя это не была бы ягода, я могу придумать причину эволюции алмаза: растение с алмазными иглами внутри было бы сродни ядовитому, но существу было бы еще труднее развить сопротивление.

Я сомневаюсь, что есть какой-то эволюционный путь, ведущий к этому.