Liv baserat på kisel istället för kol - rimligt?

Ibland när vi påtalar de enorma kemiska hindren för att livets kemikalier – som t ex DNA, RNA, proteiner och lipider – skulle ha bildats spontant på en ung jord i samband med livets uppkomst, möts vi ibland av argumentet att vi tänker alltför snävt och ”jordcentrerat”. Liv, hävdar man, behöver inte alls vara kol-baserat som på jorden – det kan ha något annat grundämne som byggsten, till exempel kisel. Men hur ligger det till med det egentligen? Det ska vi se på i denna artikel.

Bland förespråkarna för kiselliv var framlidne kosmologen Stephen Hawking som tänkte sig att det kan finnas livsformer baserade på kisel och med flytande kväve i stället för vatten som lösningsmedel (vilket i så fall kräver temperaturer under -195°C).

Om sådana vetenskapliga auktoriteter påstår någonting så måste det ju vara sant, tänker vi ofta och köper konceptet. Tyvärr.

För det finns mycket som motsäger idén om en kiselvärld. Här följer några grundläggande kemiska fakta som illustrerar den saken.

Först ska sägas att det finns ungefär 1000 gånger mer kisel än kol på planeten jorden (i universum i dess helhet är kol däremot något vanligare än kisel). Något som skulle tala till kislets fördel är att kiselföreningar är mycket tåligare för höga temperaturer än motsvarande kolföreningar som helt enkelt går sönder eller brinner upp när de värms upp.

Bilden härintill visar det periodiska systemet med de 90 naturligt förekommande grundämnena och ytterligare ett antal kortlivade sådana som framställts på syntetisk väg. Kol (C) och kisel (Si) är inramade. Som synes står de intill varandra i samma lodräta rad. Det innebär att de har kemiska egenskaper som liknar varandra därför att de har liknande fördelning av sina elektroner.

Ett exempel på likheter är att en kiselatom precis som en kolatom kan binda till fyra andra atomer samt att de också kan länkas till varandra i kedjor. Det där sista är inte så vanligt, det är bara 7 grundämnen som kan det.

Men samtidigt är skillnaderna avsevärda. Den viktigaste är att kisel inte kan bilda på långt när lika många kemiska föreningar som kol. Man känner exempelvis till tiotusentals kolväteföreningar men bara 55 kiselväteföreningar.

Kolväteföreningar och kiselväteföreningar beter sig också väldigt olika i förhållande till vatten. Medan kolväten (som t ex bensin och olja) är olösliga i vatten och lägger sig som ett lager ovanpå detta så reagerar kiselväte omedelbart med vatten med en häftig kemisk reaktion. Det gör att ett eventuellt kiselliv – precis som Hawking föreslog – måste ha ett annat lösningsmedel än vatten (som ju är lösningsmedlet i allt levandes blod och kroppsvätskor).

Både kisel och kol förenar sig med syre. Då bildas föreningarna SiO₂ (kiseldioxid) respektive CO₂ (koldioxid). Man skulle kanske kunna tycka att dessa båda föreningar skulle ha liknande egenskaper, eftersom deras kemiska formler är så lika, men då bedrar man sig. Kiselatomerna attraherar syreatomerna i angränsande molekyler så starkt att SiO₂ är ett fast ämne (kvarts, ett av naturens hårdaste mineral) som måste upphettas till över 1700 °C för att smälta medan CO₂ är en gas (kolsyreis smälter vid -56,6 °C så den är i gasform redan vid rumstemperatur). Naturligtvis gör detta att ett kretslopp baserat på kisel skulle vara väldigt svårt att föreställa sig eftersom kislet i hög grad sitter fastlåst i berget i form av en mängd så kallade silikatmineral, medan koldioxiden transporteras med atmosfären och tas upp av växternas klyvöppningar där den sedan omvandlas till näring genom fotosyntes.

Kiselatomerna är betydligt större än kolatomer (diametern är 57% större). Det är orsaken till att bindningarna mellan två kiselatomer är mycket svagare än mellan två kolatomer och därför förekommer det nästan inga kedjor av kiselföreningar i naturen, medan samma natur vimlar av långa kedjor av kolföreningar, till exempel i form av de ämnen som bygger upp våra kroppar och allt annat levande. Det här är naturligtvis ett stort problem för hypoteser om kiselliv, eftersom allting tyder på att liv måste ha någon form av informationsöverföring. Och sådan kan inte ske genom lösa informationsenheter (symboler) utan det måste till sekvenser – alltså kedjor – av sådana.

Till sist kännetecknas det kolbaserade livet av att många av dess molekyler är kirala. Det innebär att molekylerna bildligt talat förekommer i en vänster- och en högerhandsform. I proteiner finns till exempel alltid vänsterhandens varianter av aminosyrorna och i DNA och RNA finns alltid högerhandens former av de ingående sockermolekylerna. Detta är av avgörande betydelse för ämnenas biologiska funktioner. Kiselföreningar däremot bildar ytterst få kirala molekyler och deras användbarhet för liv är därför begränsade även av den anledningen.

Naturligtvis kunde Gud ha skapat liv på hur många ställen som helst i universum, men om det vet vi ingenting. Det enda vi vet är att forskningen inte har en susning om hur det kolbaserade livet kan ha uppkommit. Och än mindre ett kiselbaserat. Och påstår de någonting annat är det lätt att visa att de talar osanning.

Vill du läsa mer om idéerna om kiselbaserat liv kan du läsa ett par engelska artiklar här och här.