Um Logan R. Kearsleys Antwort auf diese Frage in Bezug auf überdurchschnittlich starke Knochen für die Herstellung großer, aber angemessener Humanoide zu zitieren:
Und wenn Sie da draußen ein bisschen weiter gehen wollen... Sapphire
Saphir ist Aluminiumoxid, Al2O3. Es hat eine Druckfestigkeit von 2 Gigapascal. Selbst wenn Sie also einige Verluste beim Einbau in ein biologisches Komposit in Kauf nehmen, sind Sie dem natürlichen Knochen immer noch weit voraus. Es ist derzeit nicht bekannt, dass Aluminium in der Biologie eine bedeutende Rolle spielt, aber es ist in Ionenform (z. B. als Aluminiumcitrat) bioverfügbar und reichert sich in der Biosphäre an, so dass es in der normalen Nahrungsversorgung verfügbar sein sollte – und wenn die Biologie das Legen bewältigen kann oxidierte Eisenkristalle, ich bin sicher, dass etwas für die Abscheidung von oxidiertem Aluminium ausgearbeitet werden kann!
Nun, es ist wahr, dass "die Biologie damit umgehen kann, oxidierte Eisenkristalle abzulegen"; Insbesondere die Zähne von Napfschnecken verwenden monokristalline Goethit - Whisker , die in einer Kollagenmatrix suspendiert sind .
Saphire sind jedoch etwas anders. Saphire bestehen aus Korund mit Spuren anderer Metalle, die laut dem Wikipedia-Abschnitt über synthetische Versionen davon sehr hohe Temperaturen zu erfordern scheinen – in Tausenden von Grad – um sich zu bilden; insbesondere Temperaturen, die mit dem Leben, wie wir es kennen, unvereinbar erscheinen. Darüber hinaus erfordern einige dieser Reaktionen Basen(die der terrestrischen Biochemie manchmal doppelte und schlechte Dinge antun) oder Fluor. Dies unterscheidet sich von Goethit, für den ich nichts Ähnliches finden kann; Goethit bildet sich anscheinend, wenn andere eisenhaltige Mineralien verwittert werden, und beinhaltet keine hohen Temperaturen, Basen oder dergleichen. Aus diesem Grund können Napfschnecken Goethit zur Herstellung von Zähnen verwenden.
Nun, ich habe keine Ahnung, ob es eine Möglichkeit gibt, Saphire auf eine Weise herzustellen, die keine hohen Temperaturen, übermäßig saure oder übermäßig basische Chemikalien oder andere Bedingungen beinhaltet, die dem Leben, wie wir es kennen, abträglich sind Komm herein.
Gibt es tatsächlich eine Art biologischer Methode – die innerhalb der erdgebundenen Biologie existieren könnte – um Saphir-, Korund- oder Aluminiumoxid-Knochen herzustellen?
Gute Antworten erklären entweder, wie dies rückgängig gemacht werden kann, oder zitieren eine Form chemischer Reaktion, die dazu in der Lage ist und die im Körper einer irdischen Kreatur existieren kann, ohne sie zu schmelzen, zu verbrennen, zu korrodieren oder auf andere Weise etwas Unangenehmes zu tun.
Die BESTEN Antworten werden eine chemische Reaktion zitieren, die hohe Temperaturen, grundlegende Chemikalien und dergleichen beinhaltet, aber die besten Antworten werden AUCH einen Weg bieten, damit sie mit dem irdischen Leben funktioniert.
Nichts auf einer auf Wasser basierenden Biologie bringt Ihnen Aluminiumoxid bei Umgebungstemperatur, alles, was Sie bekommen, ist Aluminiumhydroxid oder Verbindungen, bei denen das OH - an das Aluminiumatom gebunden ist.
Aluminiumhydroxid - Std-Bildungsenthalpie (Δ f H ⦵ 298) ist −1277 kJ·mol −1 - das hier ist ziemlich tief
Aluminiumoxid - Std-Bildungsenthalpie (Δ f H ⦵ 298) beträgt −1675,7 kJ·mol −1
Aluminiumoxid ist stabiler als das Hydroxid, und das ist auch gut so, sonst hätten wir kein Aluminium in metallischer Form – die kompakte Oxidschicht, die sich auf der Oberfläche von metallischem Aluminium bildet, schützt es vor weiterer Korrosion.
Aber es kommt nicht vor, dass das Hydroxid das Wasser spontan eliminiert und in einen tieferen potentiellen Energiebrunnen fällt – man braucht externe Energiezufuhr, um die Zersetzungsreaktion zu aktivieren .
Ich konnte den Aktivierungsenergiewert für die Zersetzung von Aluminiumhydroxid zu seinem Oxid und Wasser nicht finden. Da es sich jedoch um starkes Erhitzen und Ausscheiden des Wassers als Dampf handelt , kann es nicht niedriger sein als die Verdampfungsenthalpie von Wasser - wäre dies der Fall, würde die "Dehydratisierung" von Aluminiumhydroxid unter dem Siedepunkt stattfinden Wasser (siehe auch Hess'sches Gesetz ).
Daher kann die Aktivierungsenergie nur größer als 40,66 kJ·mol −1 sein – die traurige Realität, dass der Organismus, der versucht, Aluminiumoxid aus seinem Hydroxid zu gewinnen, dieses Wasser kalzinieren (dh mehr als kochen) muss.
Die Folge davon, dass Aluminiumhydroxid so tief in der „Potenzialenergiequelle der Formation“ vorhanden ist, bedeutet, dass alle anderen Salze (oder ionischen Verbindungen von Aluminium - ähnlich) entweder:
Um Wikipedia zu zitieren :
Das Verneuil-Verfahren ermöglicht die Herstellung von makellosen Einkristall-Saphir- und Rubin-Edelsteinen von viel größerer Größe als normalerweise in der Natur zu finden. Es ist auch möglich, synthetischen Korund in Edelsteinqualität durch Flusswachstum und hydrothermale Synthese zu züchten. Aufgrund der einfachen Methoden der Korundsynthese sind große Mengen dieser Kristalle zu einem Bruchteil der Kosten von Natursteinen auf dem Markt erhältlich.
Das sagt mir, dass die Leute nicht mehr daran interessiert sind, viel über neue Methoden zur synthetischen Herstellung von Saphiren zu forschen. Wie Sie sagten, wird Aluminium nicht von Organismen verwendet. Biologen interessieren sich also auch nicht dafür. Das lässt nur Spekulationen zu.
Soweit ich es verstehe, gehen alle älteren Modelle des Kristallwachstums davon aus, dass die Kristalle Monomer für Monomer (Einheit für Einheit) wachsen. In dieser Theorie wurden keine biologischen Katalysatoren theoretisiert. Zumindest nicht für Mineralgläser wie Saphir. Ich denke, das liegt daran, dass Kristalle selbst nicht bioverfügbar sind. Was darauf hindeutet, dass Enzyme es schwer haben würden, die Zugabe neuer Monomere zum Kristall zu katalysieren. Ohne diese Katalyse benötigen Sie die Bedingungen, die sie beim synthetischen Wachstum verwenden.
Dieser Artikel in Science spricht über eine neue Theorie zur Entstehung von Kristallen. Wo sie denken, dass Kristalle auch wachsen, indem größere Partikel als nur die Monomere eingebaut werden. Aber es kam erst 2015 heraus und es wurde nur begrenzt mit diesem neueren Modell gearbeitet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die biologische Synthese von Saphir wahrscheinlich nicht durchführbar ist. Obwohl ich kein Problem darin sehe, den Saphir aus der Umwelt zu retten.
Möglicherweise haben Sie mehr Glück bei der Suche nach Informationen über Aluminiumoxid, da "Saphir" im Allgemeinen kristalline Massenformen sind. Hier ist ein Artikel über die Herstellung von Aluminiumoxid-Nanofasern durch Elektrospinnen von aluminiumhaltigen Polymerfasern unter Verwendung von Aluminiumisopropoxid als aluminiumhaltiger organischer Chemikalie ... aber der letzte Schritt im Prozess ist die Kalzinierung bei 1100 °C.
Selbst wenn Sie in der Lage sein könnten, Verbindungen wie Aluminiumisopropoxid biologisch zu handhaben, ist die biologische Herstellung solcher Verbindungen aus Aluminiumverbindungen in der Umgebung eine Herausforderung. Calcium und Magnesium sind im Allgemeinen sowohl in löslichen als auch in unlöslichen Verbindungen vorhanden, deren Bewegung wenig Energie erfordert, aber Aluminium liegt hauptsächlich in Form von Oxiden und Alumosilikaten vor, mit denen biologisch sehr schwierig zu arbeiten wäre.
Und selbst wenn es biologisch machbar wäre, warum sollte sich ein solches System entwickeln? Knochengewebe hat sich zu einem großen Teil zur Speicherung von Kalzium und Phosphor entwickelt, die beide eine Vielzahl biologischer Funktionen haben. Aluminium hat nicht wirklich nützliche chemische Eigenschaften, die es Organismen begünstigen würden, es in der Nähe zu halten, und die Bildung von Aluminiumoxid wäre ohnehin zu schwer rückgängig zu machen.
John
SCHLÜSSEL_ABRADE
Lemming
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