Sciovinismo del carbonio

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[[Immagine:Silicon-based lifeform.jpg|thumb|Rappresentazione artistica di una ipotetica forma di vita basata sul silicio]] In [[esobiologia]] lo '''[[sciovinismo]] del carbonio''' è il punto di vista secondo il quale il [[carbonio]] è necessariamente la base di tutta la [[vita]] sugli altri [[Pianeta|pianeti]], in quanto le sue proprietà chimiche e termodinamiche lo rendono di gran lunga superiore a tutti gli altri [[elemento chimico|elementi]]. Ci sono, comunque, diverse altre basi possibili per la vita, con diversi gradi di plausibilità. == Biochimica del Silicio == L'altra base proposta più comunemente è il [[silicio]], in quanto questo elemento ha alcune proprietà chimiche simili a quelle del carbonio, principalmente la configurazione elettronica dello strato di valenza. Il silicio ha comunque alcuni svantaggi come analogo del carbonio. Poiché gli atomi di silicio sono molto più grandi, hanno difficoltà a formare legami doppi o tripli. I [[silano|silani]] (composti idrogeno-silicio analoghi agli [[alcano|alcani]] o [[idrocarburo|idrocarburi]] saturi) sono altamente reattivi all'[[acqua]], e le lunghe catene di silani si decompongono spontaneamente. Le molecole che incorporano legami Si-O-Si (note collettivamente come [[silicone|siliconi]]) invece che legami Si-Si sono molto più stabili; la comune sabbia, le rocce silicee ed i silicati ne sono un esempio. Comunque, il [[diossido di silicio]] (che dovrebbe essere l'analogo del [[diossido di carbonio]]) è un solido cristallino estremamente poco solubile nell'arco di temperature in cui l'acqua è allo stato liquido, rendendo difficile che il silicio venga introdotto in sistemi biochimici a base acquosa, anche se da questo fosse possibile costruire la gamma necessaria di molecole biochimiche. In generale, lunghe catene complesse di molecole basate sul silicio sono più instabili delle loro controparti col carbonio. Infine, delle varie molecole identificate nello [[spazio interstellare]] fino al [[1998]], 84 sono basate sul carbonio e 8 sul silicio. Inoltre degli 8 composti a base di silicio, quattro comprendono anche il carbonio. Ciò suggerisce che esista una più grande varietà di composti complessi di carbonio nel cosmo, riducendo le fondamenta su cui costruire delle biologie a base di silicio. L'abbondanza cosmica del carbonio rispetto al silicio è di 3,5 a 1. È possibile che composti al silicio possano essere biologicamente utili in certe condizioni ambientali esotiche, o in congiunzione col carbonio o in un ruolo meno direttamente analogo ad esso. Semplice esempi del mondo reale sono le strutture scheletriche delle [[diatomea|diatomee]], dei [[radiolaria|radiolari]] e delle [[porifera|spugne]] silicee. == Biochimica del Boro == Anche il [[boro]] forma una classe di composti con catene relativamente lunghe con l'idrogeno [[borani]], il carbonio [[carborani]], l'azoto [[borazina|borazine]], la cui chimica è comunque sufficientemente nota per precluderne grandi prospettive come substrati per molecole di interesse biochimico. Tuttavia alcuni carborani ed altri composti borati come lo pseudo-amminoacido [[boronofenilalanina]] '''BPA''' stanno trovando impiego sempre maggiore nel settore radiofarmaceutico e radioterapico. == Biochimica dell'Azoto e del Fosforo == [[Azoto]] e [[fosforo]] offrono anch'essi possibilità come basi per molecole biochimiche. Il fosforo, a differenza del carbonio, può formare solo corte catene molecolari, tuttavia potrebbe essere potenzialmente adatto a formare complesse macromolecole. In forma elementale, a differenza del carbonio, il fosforo è molto reattivo. In combinazione con l'azoto, comunque, può formare legami fosforo-azoto (P-N) più stabili; composti che contengono questi legami possono formare un'ampia gamma di molecole, compresi degli anelli. L'[[atmosfera]] terrestre è composta all'incirca per il 78 % da azoto, ma questo non sarebbe probabilmente di grande utilità per una forma di vita basata sui legami P-N, in quanto l'azoto molecolare (N₂) è molto inerte e dispendioso energeticamente per il suo fissaggio (alcune [[Plantae|piante]] terrestri come i [[legumi]] possono fissare l'azoto usando [[batterio|batteri]] [[simbiosi|simbiotici]] [[anaerobo|anaerobici]] contenuti nei noduli delle loro [[radice|radici]]). L'azoto viene fissato anche da enzimi a base di [[molibdeno]], tra cui la [[xantina ossidasi]]. Un'atmosfera di [[diossido d'azoto]] (NO₂) o di [[ammoniaca]] (NH₃) sarebbe più utile (l'azoto forma diversi ossidi con l'[[ossigeno]] (NO, N₂O, N₂O₄), i quali sarebbero tutti presenti in un'atmosfera ricca di diossido d'azoto. In un'atmosfera di diossido d'azoto, organismi analoghi alle piante basati sull'azoto-fosforo potrebbero assorbire diossido d'azoto dall'atmosfera e fosforo dal terreno. Il diossido d'azoto verrebbe ridotto, con la produzione nel processo di analoghi P-N degli [[zucchero|zuccheri]], e il rilascio di ossigeno di scarto nell'atmosfera. Gli analoghi P-N degli animali consumerebbero le piante e userebbero l'ossigeno atmosferico per metabolizzare gli analoghi P-N degli zuccheri, espirando diossido d'azoto e depositando fosforo (o materiali ricchi di fosforo) come rifiuti solidi. In un'atmosfera di ammoniaca, le piante P-N assorbirebbero [[ammoniaca]] dall'atmosfera e fosforo dal terreno, ossidando quindi l'ammoniaca per produrre zuccheri P-N e rilasciare [[idrogeno]] di scarto. Gli animali P-N diverrebbero i riduttori, inspirando idrogeno e convertendo gli zuccheri P-N in ammoniaca e fosforo. Questo è il percorso inverso di [[ossidazione]] e [[riduzione]] rispetto al mondo col diossido d'azoto, ed anche alla ben nota [[biochimica]] della Terra; sarebbe analogo ad una fornitura di carbonio dell'atmosfera terrestre in forma di [[metano]] invece che di [[diossido di carbonio]]. Il dibattito su questa ipotesi continua, in quanto diversi aspetti di un ciclo biologico P-N sarebbero energeticamente deficitari. Inoltre, azoto e fosforo non sono probabilmente disponibili nell'universo nei rapporti e quantità richiesti. Il carbonio, essendo prodotto di preferenza durante la [[fusione nucleare]] nel [[ciclo CNO]], è più abbondante e più probabile che si ritrovi in un dato luogo. == Altri elementi biochimici esotici == Il [[cloro]] viene talvolta proposto come alternativa biologica all'[[ossigeno]], sia nella biologia a base di carbonio, sia in biologie ipotetiche non basate sul carbonio. Comunque, il cloro è molto meno abbondante dell'ossigeno nell'universo, ed è quindi improbabile che si possa formare un pianeta con una concentrazione sufficientemente alta di cloro sulla sua superficie, tale da formare le basi di una biochimica. Il cloro sarebbe invece probabilmente legato in forma di [[sale|sali]] e altri composti inerti. Lo [[zolfo]] è anch'esso in grado di formare corte catene molecolari, ma, in forma elementale, soffre degli stessi problemi di alta reattività del fosforo e dei silani. ''[[La nuvola nera]]'' (''The Black Cloud''), il classico racconto di [[Fred Hoyle]], presenta una forma di vita consistente di una vasta nuvola di polvere interstellare, le singole particelle della quale interagiscono tramite segnalazioni elettromagnetiche analoghe all'interazione delle singole cellule di una forma di vita multicellulare terrestre. Ad un livello in qualche modo meno fantascientifico, la vita nella polvere interstellare è stata proposta come parte dell'ipotesi sulla [[panspermia]]. Le basse temperature e densità delle nubi interstellari sembrano implicare che i processi vitali opererebbero più lentamente lì che sulla Terra. ==Solventi diversi dall'acqua== In aggiunta ai composti di carbonio, tutte le forme di vita terrestri attualmente conosciute richiedono anche l'acqua come [[solvente]]. Anche se non fa strettamente parte dello "sciovinismo del carbonio", poiché l'acqua non lo contiene, viene talvolta dato per assunto che l'acqua sia l'unica sostanza chimica adatta a svolgere questo compito e quindi vi si applicano argomentazioni simili. Alcune delle proprietà dell'acqua che sono importanti per i processi vitali sono l'ampio arco di temperature nelle quali esiste allo stato liquido, un'alta capacità calorica utile per la regolazione della temperatura, un grande calore di vaporizzazione, e la capacità di sciogliere un'ampia gamma di composti. Ci sono altre sostanze con proprietà simili che sono talvolta state proposte come alternative. L'[[ammoniaca]], ottimo solvente anfiolitico a basse temperature, è forse la più comunemente proposta tra le alternative. Nella saga di ''Rocheworld'' di Forward, viene proposta una biochimica simile a quella terrestre che usa una miscela di acqua e ammoniaca come solvente. L'ammoniaca e le miscele acqua-ammoniaca rimangono liquide a temperature molto inferiori al punto di congelamento dell'acqua pura, quindi molte biochimiche potrebbero essere adatte a pianeti e lune che orbitano al di fuori della "zona di abitabilità" basata sull'acqua. Altri composti talvolta proposti sono [[metanolo]], [[solfuro d'idrogeno]] e [[cloruro d'idrogeno]]. Gli ultimi due soffrono di un'abbondanza cosmica relativamente bassa di zolfo e cloro, che tendono a legarsi in minerali solidi. Una miscela di idrocarburi, come i mari di metano/etano che potrebbero essere presenti sulla superficie di [[Titano (astronomia)|Titano]], potrebbero agire come solventi in un ampio arco di temperature, ma mancherebbero di [[polarità]]. Il romanzo ''Camelot 30K'' di [[Robert L. Forward]], descrive un ipotetico ecosistema esistente sulla superficie degli [[Cintura di Kuiper|oggetti della Cintura di Kuiper]], che si basa sulla chimica del non meglio specificato [[fluorocarbonio]], dove il [[difluoruro d'ossigeno]] sostituisce l'acqua come principale solvente. Gli organismi in questa ecologia si tengono caldi secernendo una pallina di [[uranio-235]] al loro interno e quindi moderando la sua fissione nucleare usando un carapace ricco di [[boro]] che li riveste. Va peraltro osservato come il gas di impiego industriale [[difluoruro d'ossigeno]] sia estremamente tossico e reattivo, mentre con il termine fluoro-carbonio si può fare riferimento ad un'ampia classe di composti polimerico noti come [[fluorocarburi]] o teflon, utilizzati in enorme quantità come lubrificanti, elastomeri, plastomeri e gas refrigeranti. </br> Gli oggetti della Cintura di Kuiper sono noti per essere ricchi di miscele di composti organici non ancora completamente identificati come le [[tholin|toline]], quindi l'esistenza di alcune forme di vita sulla loro superficie non è completamente implausibile - anche se certo senza arrivare a sviluppare reattori nucleari naturali interni come quelli ipotizzati da Forward. Il fluoro ha anch'esso una scarsa abbondanza cosmica, quindi il suo uso è parimenti probabile. In ''Heart Of The Comet'' di Gregory Benford, viene presentata una [[cometa]] con un convenzionale sistema basato su carbonio e acqua che si attiva vicino al [[perielio]] quando il Sole lo riscalda. == Vita artificiale == Un altro approccio alla biochimica alternativa è l'idea che le basi dell'evoluzione non abbiano bisogno di essere naturali ma possano invece essere create deliberatamente da un progettista intelligente, dando luogo ad una più ampia gamma di possibilità. Ad esempio, è in linea di principio possibile costruire un [[robot]] o un sistema di robot capaci di auto-replicarsi partendo da minerali grezzi e fonti naturali di energia, senza alcuna direttiva o aiuto esterno. Un tale sistema di macchine potrebbe essere considerato vivo, in quanto capace di evolvere attraverso mutazioni nei percorsi progettuali ereditati, ma non è in alcun modo necessario che sia costituito da composti a base di carbonio. La proposta più dettagliata finora avanzata per la vita meccanica prevedeva fabbriche lunari auto-replicanti, che erano composte principalmente di metalli raffinati e [[basalto]] fuso, poiché la Luna è estremamente povera di carbonio. Collegato alla vita di macchine macroscopiche è il concetto di [[nanotecnologia|nanotecnologie]] auto-replicanti, talvolta indicate come "[[grey goo]]" quando operano senza limitazioni programmate. Le nanotecnologie, come le macchine di dimensioni maggiori, potrebbero potenzialmente essere fatte da materiali non contenenti carbonio (compreso qualsiasi elemento menzionato in precedenza). Sia i [[diamantoidi]] che i [[nanotubo di carbonio|nanotubi di carbonio]] sono comunemente proposti come materiali impiegabili nelle nanomacchine, ed entrambi sono forme del carbonio e quindi non possono servire idealmente come controesempio allo sciovinismo del carbonio. Ma nessuna di queste forme del carbonio viene usata dalle forme di vita che attualmente conosciamo, ed inoltre viene spesso proposto che strumenti nanotecnologici basati sul carbonio opererebbero senza l'ambiente acquatico richiesto dalle forme di vita a noi note, quindi queste potrebbero essere considerate una "base alternativa" per la vita. Qualsiasi altra delle basi menzionate in precedenza potrebbe servire come fondamento per una forma di vita artificiale. Questi esseri, benché non potrebbero evolversi senza l'aiuto di esseri basati sul carbonio (o altro), essendo "irriducibilmente complessi" potrebbero potenzialmente sconfiggere nella competizione o distruggere i loro creatori, se progettati in maniera sufficientemente robusta. Essi diventerebbero gli eredi del mondo in cui si sono evoluti i loro creatori, ed essere indistingubili, per la maggior parte degli osservatori esterni, dagli esseri nativi. Questa è la forma di [[creazionismo]] del [[progetto intelligente]] &mdash; la proposta secondo cui un creatore intelligente ha progettato gli esseri umani e ci ha posto qui di sua volontà. Dal punto di vista scientifico, la rilevanza di questa possibilità è che un'alta intelligenza in una specie di transizione può essere il mezzo con cui una base per la vita altrimenti impraticabile può avere inizio, dopo di che può continuare ad evolversi con mezzi più naturali. Dal punto di vista etico, questo potrebbe essere un argomento a favore dello [[sciovinismo]] del carbonio, o almeno per insegnarlo a qualsiasi forma di [[vita artificiale]] che gli esseri umani possano creare. ==Vita non-chimica e fisica esotica== Nel reame della fantascienza sono state occasionalmente proposte forme di vita che, benché spesso altamente speculative e non supportate da un rigoroso esame teorico, hanno avuto largo seguito nella narrativa. In [[Dragon's Egg]] e [[Starquake]], Robert Forward propone la vita sulla superficie di una [[stella di neutroni]] utilizzando la "chimica nucleare" sulla crosta di [[materia degenerata]]. Siccome questa vita utilizza l'[[Interazione nucleare forte]] invece dell'[[forza elettromagnetica|interazione elettromagnetica]], viene supposta come funzionante in modo milioni di volte più veloce della vita terrestre. ''Sundiver'', di [[David Brin]], è un esempio di fantascienza che propone una forma di vita che esiste nell'atmosfera di [[plasma (fisica)|plasma]] di una [[stella]], usando complessi campi magnetici auto-sostentanti. Simili tipi di vita [[plasmoide]] sono stati talvolta proposti come esistenti in altri luoghi, come la [[ionosfera]] planetaria o lo spazio interstellare, ma solitamente solo da teorici marginali (si veda [[fulmine globulare]] per un'ulteriore dissertazione). Gregory Benford, nel suo racconto ''Eater'', ha fatto esistere una forma di vita basata sul plasma in un [[disco di accrescimento]] di un [[buco nero primordiale]]. [[Stephen Baxter]] ha forse immaginato alcune delle più insolite forme di vita esotica nella sua serie ''Xeelee'', comprese forme di vita basate sui [[fotino|fotini]] [[supersimmetrico|supersimmetrici]] che si radunano dei pozzi gravitazionali delle stelle, e i Qax, che prosperano in qualsiasi forma di [[cella convettiva|celle convettive]]. == Voci correlate == * [[Esobiologia]] <!--* [[Sciovinismo]]--> ==Collegamenti esterni== * {{en}} [http://www.faqs.org/faqs/astronomy/faq/part6/section-16.html Astronomy FAQ] * {{en}} [http://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/ammonialife.html Vita a base di ammoniaca] * {{en}} [http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/siliconlife.html Vita a base di silicio] {{portale|astronomia}} [[Categoria:Esobiologia]]

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