Углерод и другие химические элементы

Все живое состоит из соединений углерода, представляющих собой предмет изучения органической химии. Кроме углерода органические соединения включают ряд других элементов, однако из этого не следует, что наличие их всех является обязательным условием существования жизни в других уголках Вселенной. Кроме воды и углерода, пожалуй, главные претенденты на роль обязательных элементов — азот, сера и фосфор. В живой материи, как и во Вселенной в целом, содержится больше атомов водорода, чем атомов всех остальных элементов вместе взятых. Например, живая ткань бактерии E. coli состоит на 60% из водорода, на 27% из кислорода, на 11% из углерода и на 2% из азота. На другие ключевые элементы, прежде всего кальций, фосфор, серу, натрий и хлор, в совокупности приходится менее 1% атомов этой бактерии. Преобладание водорода и кислорода и их относительное количество отражают огромное значение соединения H₂O для живых систем. Четыре главных элемента жизни, Н, О, С и N, относятся к числу самых распространенных в Солнечной системе и в Галактике.

Из этих элементов жизнь строит стандартные комплексы биомолекул, которые затем собирает в необходимые ей длинные биохимические полимеры: белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды. Белки состоят из 20 аминокислот, нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, хранящие генетическую информацию, — из пяти нуклеиновых оснований, а полисахариды — из нескольких простых сахаров. Эти полимеры плюс ряд липидов (молекулы жиров и жироподобных веществ, такие как воски и стеролы) составляют материальную основу жизни. Ее программная основа — информация, хранящаяся в генах, — столь же обязательна для существования жизни и может быть прослежена вплоть до общего для всех ее форм предка.

Итак, сформулируем еще раз главный отличительный признак биохимии. Обычные в космосе элементы живая материя сгруппировала в относительно простые молекулы — мономеры, которые могут соединяться друг с другом, образуя более сложные биомолекулы. Аналогично мы лепим из повсеместно встречающейся глины кирпичи, из которых затем строим сложные архитектурные сооружения. Ныне основу поиска жизни в Солнечной системе составляет выявление именно таких биохимических комплексов, пусть даже остатков мертвых организмов, а не живых существ. Давайте оценим условия на других объектах нашей Солнечной системы с точки зрения указанных признаков пригодности для жизни.