Бръсначът на Окам: Защо именно от въглерод и вода

Медиакафе и блогът "Бръсначът на Окам" продължават рубриката, която се надяваме да следите всеки вторник: предоставяне по лесно четаем, но пълноценен начин на различни теории от математиката, биологията, физиката и други свързани дисциплини. Продължаваме темата за произхода на живота тази седмица, като основната тема е средата, нужна за развитие на живот, а основният въпрос "Защо точно въглерод и вода":

Причината е в температурните условия на Земята и първичната ѝ атмосфера: Метанът и амонякът са в газообразно състояние и не могат да са разтворители, а полимерните молекули на основа силиций са твърде инертни при тези условия.

Въглеродната основа

Предимства на въглерода:

    • Най-разпространения от всички тежки химически елементи във Вселената.

 

    • Сравнително малки размери на атома (R=0.077нанометра) – за сравнение атома на силиция е R=0.117. Малките размери позволяват на дългите въглеродни вериги да се огъват, свиват и удължават, да се затварят в пръстени, да реагират гъвкаво на външните условия

 

    • Формира биополимери, благодарение на 4-валентността си и способността за ковалентни връзки. В органичните молекули атомите на въглерода са обвързани един с друг с 2, 4 или 6 електрона и образуват помежду си единични, двойни и тройни връзки и винаги има възможност да се присъединят атоми от други елементи.

 

  • Образува стабилни химически съединения, чиято структура не се разрушава лесно.

 

C6
C Въглеродът е елемент номер 6 от таблицата на Менделеев. Има 6 електрона разположени в два слоя. На вътрешния слой 2, а на външния – 4, от които двойка на s-орбитала и двойка на р-орбитала.
12,011
2s22p2

 

Тези орбитали се различават със стойността на квантовото число l. На s-орбиталата е равно на нула, на р-орбиталата – на единица. То определя механичния момент на електрона при негово движение около ядрото. Разликата в механичния момент и спина води до разцепване на енергията на електроните и пространствената им ориентация. Когато постъпи енергия от около 2 eV в въглеродния атом, 4 електрона от орбитали 2S и 2P се преустройват в състояние SP3. Защото горния слой на електроните при въглерода е запълнен наполовина, то той едновременно проявява свойства на 4-валентен и анион, и катион. Вследствие на това въглеродът образува предимно ковалентни, а не йонни връзки.
Тъй като химическите връзки на въглерода са практически равноправни, то направлението им е такова, че всички ъгли между посоките на връзките са еднакви. При това формата на електронните облаци на s и р-електроните става хибридна и се разполагат под тетраедричен ъгъл, равен на 109°28'. Този ъгъл е оптимален, обезпечаващ максимално взаимно отдалечаване и минимална енергия на отблъскване на асиметричните хибридни облаци със своите удебелени части, което обезпечава минимум енергия на системата.

 

Животът е одушевена вода

Високото водно съдържание в нашето тяло кара много биолози да предполагат, че животът на Земята е възникнал в океана. Процентното съдържанието на такива елементи като калций и калий в морската вода е близко до това в кръвта и тъканите. През 19-ти век френския физиолог Клод Бернард изказва предположението, че живите системи се стремят тяхната вътрешна среда да има сходство с познатите условия от ранната история на живота.

  Всички организми на нашата планета са свързани с водата. Физиологът Р. Дюбуа (1818—1896) казва, че организмът представлява одушевена вода – eau animale. Количеството й в живите организми, с изключение на спорите и някои семена, се колебае от 60 до 99,7% от теглото. При висшите животни най-наситени с вода са интензивно работещите органи. Ако в скелета е 22%, в мускулите 76.6%, то в сърцето достига 79.3%, а в кората на главния мозък – 83.3%. При младите организми, когато растат интензивно количеството на водата е над 90%, а при възрастните пада до 50%.

  Водата е течност, която премества молекулните компоненти от едно място на друго и облекчава химичните реакции. Вода е подхранваща и очистваща течност, донасяща хранителни вещества и отнасяща отпадъците. Ако молекулите трябва да се разкъсат и възстановят по контролиран начин, ако информациония код трябва да бъдат преведен в работещи молекули и ако информационната памет трябва да се запази за дълъг период, само водата може да удовлетвори тези изисквания на нашата планета.

h2o

Водна молекула. Илюстрация:Radius

Водата:

  • остава течна в достатъчно широк диапазон от температури;
  • има слаба топлопроводимост;
  • водата е почти единственото вещество (освен сребърния хлорид), което се разширява при замръзване. Заради това водоемите не замръзват до дъно и в тях е възможен живот;
  • водата има максимална плътност не при замръзване, а при tо = +4оС, поради което под вода през зимата живеят риби и други организми.
  • водата има огромна топлоемкост. Затова океаните работят като терморегулатори, поддържайки устойчивостта на климата и по този начин създавайки условия за безопасен органичен живот;
  • водата е универсален разтворител и затова в клетките могат да протичат химически реакции.

Снимка: Bjørk – National Geographic Wallpapers Водата е съгласувано действаща система, в която всяко действие се разпространява по "щафетен" път на хиляди междуатомни разстояния, т. е. има "далекодействие".

Някои учени смятат, че цялата хидросфера на Земята в същност е една гигантска "молекула" вода. Установено е, че водата може да се активира от естествените електромагнитни полета от земен и космически произход.

Възможно ли е биосферата на Земята да е единен суперорганизъм и това да е следствие от тези свойства на водата и всички организми да са съставни части, "капчици" от тази супермолекула земна вода?  

Има ли водата памет?

Преди 26 години през лятото на 1988 гoдина, научният свят беше шокиран от една от най-спорните статии публикувани някога в престижния журнал Nature.

Според френския учен Жак Бенвенист, чистата вода някак си можела да запомня какво е съдържала преди. Тук трябва да отбележим, че въпросното проучване е финансирана от френския фармацевтичен гигант Боарон, който произвежда едно от най-продаваните хомеопатични лекарства – Оксилококцинум. Другото много важно уточнение, което трябва да се направи е, че нещо като чиста вода няма…

Бенвенист започнал да експериментира със субстанция, която причинявала алергична реакция. Той я разредил толкова пъти, докато в пробата не е останало нищо освен вода. Тогава той открил, че „чистата“ вода все още е можела да предизвиква алергична реакция при живи организми. Самото откритие би имало отражение и върху хомеопатията, защото тя действа на същия принцип.

Ако експериментът е верен, това би означавало, че трябва да се пренапишат законите на физиката и химията. Трудовете на най-големите физици живели някога трябваше да бъдат унищожени. Което обаче не се случи.

Редакторът на Nature, Джон Мадокс осъзнал, че тази статия се нуждае от допълнителна проверка и затова добавил кратко опровержение, в което съобщил, че организира независимо разследване, което да повтори опитите.

Самото разследване е ръководено от самия редактор на списанието – Мадокс и е бил придружен от химика Уолтър Стюарт и илюзиониста Джеймс Ранди, чиято специалност е да разобличава измамници. За жалост на Бенвенист, разследването стига до извода, че лабораторните резултати са ненадеждни. Тримата разследващи са публикували доклад как асистентите на френския учен селективно са интерпретирали данните. Откритието е било лишено от обективност и достоверност. В резултат на разкритата истина Бенвенист напуска академичните среди.

Вдъхновени от труда му много хора продължават проучванията му. Може би най-известният от тях е японският псевдоучен Масару Емото. Известният скептик Джеймс Ранди предлага на Емото наградата от 1 млн. долара, ако успее да повтори опитите си в научна среда. Сами се досетете дали Емото е взел парите

Продължение: Защо именно от въглерод и вода

Вашият коментар