Realistische Alternativen zur sauerstoffbasierten Beatmung? [geschlossen]

Hintergrund
Ich entwickle 6 bis 10 intelligente außerirdische Rassen für eine Kurzgeschichte.

Grundlegender Handlungsrahmen
Die Kurzgeschichte spielt irgendwann in den nächsten 1000 Jahren in der Milchstraße. Diese Rassen werden ungefähr auf einem Star-Trek / Star Wars / Pandora's Star- Technologieniveau sein, dh die Umrundung der Galaxie dauert immer noch "lang", aber jede Spezies, über die es sich zu sprechen lohnt, hat eine Art FTL-Fähigkeit.

Alle intelligenten außerirdischen Rassen werden ihre ursprünglichen, natürlich entwickelten biologischen Formen haben, weil starke Gentechnik / Nanotechnologie / digitale Unsterblichkeit in dieser speziellen Geschichte (per Hypothese) unmöglich sein wird. Abgesehen davon möchte ich diese außerirdischen Rassen jedoch so realistisch wie möglich in einer Kurzgeschichte schreiben.

Meine Bedenken
Wenn ich meine Bedenken bezüglich meiner Geschichte in einem Satz zusammenfassen müsste, wäre es dieser:
Ich möchte diese Kurzgeschichte mit ebenso viel wissenschaftlichem Realismus wie praktisch schreiben.

Ich gehe davon aus, dass die Geschichte 6 bis 10 bestimmte außerirdische Rassen erforscht, obwohl Hunderte oder Tausende weitere im Hintergrund existieren werden. Ich habe gehört, dass das meiste Leben wahrscheinlich auf Kohlenstoff basiert, aufgrund der einzigartigen chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff im Vergleich zu anderen Elementen ( wenn das falsch ist, sagen Sie es mir bitte! ). Die meisten oder alle Rennen in der Geschichte werden also auf Kohlenstoff basieren. Es fühlt sich jedoch nicht "richtig" an, alle Rennen sowohl kohlenstoffbasiert als auch sauerstoffatmend zu machen.

Einige von ihnen werden wahrscheinlich Sauerstoff atmen, aber ich mache mir Sorgen, dass es sich zu "gleichartig" anfühlen würde, wenn alle primären 6-10 Arten Sauerstoff atmen, oder die Ungläubigkeit des Lesers brechen würde. Es wäre seltsam, dass sie alle genau gleich atmen, obwohl sie radikal unterschiedliche Körper und Geist haben. Und nein, es gibt in dieser Umgebung keinen „Panspermie“-Prozess im Galaxienmaßstab, daher hätten sie aufgrund eines gemeinsamen Ursprungs nicht alle eine ähnliche Biochemie.

Sie müssen nicht alle chemisch völlig unterschiedlich sein, aber es fühlt sich einfach "verantwortlich an", wenn vielleicht zwei oder drei von ihnen (mindestens) auf etwas basieren, das der Biochemie der Erde völlig fremd ist.

Bisherige Recherchen Ich
habe dazu bereits ein wenig recherchiert. Insbesondere habe ich den Xenology-Eintrag über die Atmung gelesen . Es hat mich weitgehend davon überzeugt, dass gasatmende Wesen mit oxidierender Chemie der richtige Weg sind. Insbesondere erwähnt der Eintrag Sauerstoff, Chlor und Fluor als mögliche gasförmige Oxidationsmittel. Ich habe auch gelesen, was der Unterschied zwischen Oxidation und Reduktion und alternative Elemente für den Sauerstofftransport in einem außerirdischen Blut ist . Ich weiß, es gibt noch viel mehr Dinge, die ich lesen könnte, aber das ist ein Kaninchenbau, in dem ich Monate verbringen könnte, nur um am selben Ort zu landen, an dem ich angefangen habe.

Ich bin hierher gekommen, weil ich mir meiner Kenntnisse der Chemie oder meiner Kenntnisse der verfügbaren Optionen für biochemische Modelle (Sauerstoff/Nicht-Sauerstoff) oder meiner Fähigkeit nicht sicher bin, die richtigen Dinge effektiv zu recherchieren, um mehr zu lernen, ohne eine Tonne zu verschwenden von Zeit und Mühe. Ich habe Chemie sowohl in der High School als auch an der Universität belegt. Obwohl ich es interessant und unterhaltsam fand, habe ich das meiste davon vergessen, da ich es nicht täglich benutze. Ich behalte gerade genug, um zu wissen, dass 1) Chemie wirklich kompliziert ist, aber von vielen Menschen sehr gut verstanden wird, und 2) es extrem einfach ist, wie ein Idiot auszusehen, wenn man über Chemie diskutiert, wenn man nicht wirklich weiß, wovon man spricht. Ich mache mir also Sorgen, ein Gas zu verwenden, mit dem ich nicht besonders vertraut bin. Ich mache mir Gedanken über Fragen wie: Wenn ein Wesen Chlor einatmet, Was könnten sie ausatmen? Wie müsste eine Kabine ihres Schiffes konstruiert sein, damit sie nicht durch die ständige Einwirkung von Chlor und dem Abfallprodukt der Atmung beschädigt wird?

Fragen
Ich weiß, dass ich oben einige Inline-Fragen gestellt habe. Diese können entweder als Geschmacksfragen verstanden oder ignoriert werden. Ich denke, das sind die Fragen, deren Antworten den größten Einfluss auf meine Geschichte haben werden:

  1. Ist meine Schlussfolgerung begründet? Das heißt, habe ich plausibel recht, dass gasförmige oxidierende Atmungschemie die plausibelste Energiequelle für komplexes Leben ist?
    Wenn nein, was muss ich noch beachten?
  2. Der Xenology-Beitrag erwähnt Sauerstoff, Chlor, Fluor. Gibt es andere gasförmige Oxidationsmittel, die wahrscheinlich in natürlichen biologischen Prozessen auftreten würden? andere, die Sinn machen würden?
  3. Wenn ich tatsächlich ein gasförmiges Oxidationsmittel ohne Sauerstoff wähle, welche Nebenwirkungen sollte ich berücksichtigen?
    Zum Beispiel:
    Welche Auswirkung hätte es auf die Baumaterialien / Biologie der Rassen?
    Wenn eine Rasse Chlor atmet, wie wir Sauerstoff atmen, könnte ihr Ursprungsplanet dann Pflanzen haben?
    Welche Materialien würden sie verwenden, um ihre Wohnungen zu bauen?
    Ist eine photosyntheseähnliche chemische Reaktion, bei der Chlor oder Fluor entsteht, überhaupt möglich?

Schlussbemerkungen
Nicht alle diese Details werden tatsächlich Eingang in die Geschichte finden, aber ich hätte sie gerne zumindest durchdacht, bevor ich mich für Details entscheide. Ich möchte nichts Unüberlegtes wie „Sie atmen Chlor“ sagen, wenn ich nicht weiß, was sie ausatmen oder woher das Chlor in der Atmosphäre kommt oder wie das Ökosystem im Gleichgewicht bleiben kann.

Informationen, die ich am hilfreichsten finden würde.
Ich brauche keine Antworten auf der Ebene chemischer Reaktionsdiagramme (obwohl, wenn Sie Lust haben, sie bereitzustellen, wäre das erstaunlich!). Ich bin mehr daran interessiert, potenzielle "unbekannte Unbekannte" über grundlegende chemische Reaktionen mit Oxidationsmitteln zu kennen. Hier ist eine Liste von Dingen, die ich mir gerade als Beispiele für mögliche unbekannte Unbekannte ausgedacht habe, über die ich etwas wissen möchte; Dies sind die Dinge, die ich gerne gehört hätte, aber nicht unbedingt fragen könnte:

  • "Wirbeltiere, die Fluor atmen, bräuchten [x] anstelle von Kalzium in ihren Knochen, weil Fluor Kalzium auflösen würde."
  • "Wirbeltiere, die Chlor atmen, würden wahrscheinlich [Verbindung Y] wegen {der molekularen Bindungsenergien (oder so)} ausatmen, und Pflanzen, die [Verbindung Y] metabolisieren, würden auch [Verbindung Z] benötigen, um wieder Chlor abgeben zu können."
  • "Komplexes Leben, das mit Chlor atmet, würde kein reines Chlor atmen. Stattdessen müsste es [Chlorverbindung] atmen, weil elementares oder molekulares Chlor [nicht funktionieren würde / in der Atmosphäre nicht vorhanden wäre]"
  • Ein Planet mit einem hohen Fluorgehalt in seiner Atmosphäre würde aufgrund der Reaktivität von Fluor ständig brennen [es sei denn, diese und jene Bedingung ist erfüllt].
  • usw.

Fühlen Sie sich frei, einen Teil meiner Fragen zu beantworten, wenn das einfacher ist, als alle zu beantworten. Ich weiß, ich verlange viel, aber ich möchte wirklich keine dummen Fehler in meiner Beschreibung der Alien-Biologie machen. Dies beginnt als Kurzgeschichte, könnte aber bei Interesse zu einer Serie werden, und ich möchte nicht einen grundlegenden Chemiefehler wiederholen müssen. Wenn eine Welt mit einer Fluoratmosphäre ständig brennen würde, dann würde ich das lieber wissen, bevor ich darüber schreibe. Danke!

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Nun, Sie wollen also unsere Zeit und Mühe "verschwenden", anstatt Ihre zu verbrauchen?? Wie auch immer, freundlicherweise empfehle ich Ihnen, das Einführungskapitel in dem massiven Band "The Cell" von Cooper & Hausmann zu lesen (vielleicht können Sie es in einer örtlichen Bibliothek lesen). Es hat einen Abschnitt über die frühe/anaerobe Zellatmung, wie sie auf der Erde stattfand. Dies könnte einige weitere Entscheidungen in Ihrer Geschichte inspirieren.
Das sind gute Fragen, CM. Bitte unterteilen Sie sie in mehrere Fragen. Manchmal funktioniert es gut, einen nach dem anderen zu fragen. In der Zwischenzeit finden Sie hier vielleicht Inspiration für alternative Stoffwechselwege: en.wikipedia.org/wiki/Microbial_metabolism
Es macht für mich tatsächlich Sinn, dass alle Ihre Hauptspezies (Story-Komponente) Sauerstoff atmen, da jeder, der etwas anderes atmet, keinen plausiblen Grund hat, mit denen zu interagieren, die dies tun, vielleicht einfacher zu schreiben, wenn Sie Nicht-Sauerstoff-Atmer haben Ihre Hintergrundelemente.
Seien Sie nur vorsichtig, wenn Sie versuchen, Ihre Aliens alle wissenschaftlich korrekt zu machen. Verschiedene Sprachen, Biologien und Körpertypen machen es Ihnen extrem schwer, Interaktionen und Handlungen zu erklären. Ihre Crews werden aufgrund der unterschiedlichen biologischen Anforderungen auch keine gemischten Typen sein und dies nur für eine kurze Geschichte.
@AtmosphericPrisonEscape Ich entschuldige mich, wenn ich den Eindruck erweckt habe, dass ich versucht habe, andere Leute zu bitten, meine Hausaufgaben für mich zu machen. Das war nicht meine Absicht. Meine Absicht war es, die Hilfe von Leuten zu suchen, die besser informiert sind als ich selbst, die mir möglicherweise in ~5 Minuten etwas Wichtiges sagen könnten, für dessen Entdeckung/Realisierung ich andernfalls ~6 Stunden Recherche (oder mehr) benötigen würde. Trotzdem schätze ich Ihre Offenheit. Basierend auf anderen Antworten werde ich diese Frage wahrscheinlich als eine Reihe kleinerer, spezifischerer Fragen erneut einreichen. Vielen Dank für die Buchempfehlung.

Antworten (1)

Ich werde dies eher als Einführung in die Xenobiologie betrachten, damit Sie die Grundlagen verstehen und dann herausfinden können, wie „wissenschaftlich“ Sie Ihre Geschichte gestalten möchten. Es gibt mehrere Aspekte der organischen Chemie, die Ihnen bei der Bestimmung Ihrer Spezies helfen werden. Ich werde sie in aufsteigender Reihenfolge der Exotik besprechen ...

Chiralität
In der Chemie werden alle asymmetrischen Moleküle als chiral bezeichnet . DNA ist asymmetrisch, hat also eine Chiralität, deren Spiegelbild damit nicht kompatibel ist. Wenn Sie an organische Verbindungen denken, hätten Kreaturen mit umgekehrter Chiralität Probleme, Nahrung oder andere Verbindungen mit umgekehrter Chiralität zu konsumieren (dies wird in der Mass Effect-Serie diskutiert, wo Turianer, Quarianer und (glaube ich) Krogan die entgegengesetzte Chiralität zu uns haben , und benötigen daher unterschiedliche Nahrung.

Arten, die kohlenstoffbasierte Sauerstoffatmer, aber unterschiedliche Chiralität sind, können durchaus mit Arten wie uns interagieren und können mehr oder weniger auf denselben Planeten wie wir leben, aber sie können nicht dasselbe Essen wie wir konsumieren und wären wahrscheinlich gegen vieles immun unserer Krankheiten (entweder das oder unsere Bakterien könnten sie SEHR krank machen). Im Allgemeinen werden sie nach Möglichkeit andere kohlenstoffbasierte Planeten ausfindig machen, die bereits Leben mit ihrer eigenen Chiralität haben.

Wertigkeit
Warum werden wir als „kohlenstoffbasiertes“ Leben bezeichnet? Das liegt daran, dass Kohlenstoff organische Verbindungen durch ein Attribut namens Valenz oder die Anzahl anderer Elemente ermöglicht, mit denen es sich bei der Bildung eines Moleküls verbinden kann. Kohlenstoff hat eine hohe Wertigkeit bei 4, was alle CHNO-Verbindungen (Carbon, Hydrogen, Nitrogen, Oxygen), die wir typischerweise als organische Verbindungen bezeichnen, möglich macht.

Einige andere Elemente haben ebenfalls eine hohe Wertigkeit. Chrom und Silikon können unter bestimmten Umständen Wertigkeiten von bis zu 6 haben, was sie aufgrund der Flexibilität bei der Zusammensetzung, die dieses Element bietet, zu Anwärtern auf exotisches elementbasiertes Leben macht.

Solche Lebensformen werden jedoch sehr wenig mit uns gemeinsam haben, und das, was sie eine organische Verbindung nennen, und das, was wir eine organische Verbindung nennen, werden sehr unterschiedlich sein. Ein solches Leben wird sehr wenig Grund haben, mit uns zu interagieren, weil es unsere natürlichen Ressourcen nicht nutzen kann und wir ihre nicht.

Oxidation
Sie haben Recht, wenn Sie über Chlor und Fluor als potenzielle organische Oxidationsmittel sprechen, aber wie Ihnen Ihre Lektüre vielleicht schon gesagt hat, spielen diese Oxidationsmittel im Sandkasten nicht gut zusammen. Chlor und Fluor sind beide in jeder Menge hochgiftig für uns, und einige Verbindungen, die diese Elemente enthalten, sind insbesondere in Kombination mit Sauerstoff sehr gefährlich, da sie sowohl brennbar als auch giftig sind.

Daher werden Fluoratmer unsere sauerstoffreiche Umgebung wahrscheinlich als hochgiftig empfinden und umgekehrt. Sie kommen einfach nicht in die Nähe von Planeten, die wir als angenehm empfinden, und wir werden ihnen nicht nahe kommen. Es besteht keine Möglichkeit eines Konflikts über strategisch platzierte Planeten zwischen solchen Arten, da es bei strategischer Platzierung ausschließlich darum geht, Orte von Wert zu verbinden, und wir würden eine solche Toxizität nicht als wertvoll empfinden.

Wahrscheinlichkeit des Auftretens
Es gibt einen sehr guten Grund, warum wir kohlenstoffbasierte Sauerstoffatmer sind; Allgemein gesagt (und das ist nicht ganz richtig), je niedriger die Ordnungszahl des Elements ist, desto häufiger kommt es im Universum vor. Das bedeutet, dass die Planeten, auf denen es keinen Sauerstoff , aber Fluor gibt, sehr exotisch und sehr selten sein werden. Gleiches gilt für Chrom über Kohlenstoff, wenn es um die Wertigkeit geht. Das bedeutet, dass es eine sehr gute Wahrscheinlichkeit gibt, dass, wenn wir jemals auf außerirdisches Leben stoßen, es auf Kohlenstoff basiert und Sauerstoff atmet. Während exotischeres Leben möglich ist , ist es viel unwahrscheinlicher , als es sogar unsere Existenz ist,

Während Ihr exotisches Leben in Ihrer Galaxie durchaus existieren kann, wird es die Ausnahme sein, und ihre organischen Bedürfnisse in Bezug auf Expansion werden sich so sehr von unseren unterscheiden, dass es viel wahrscheinlicher ist, dass beide Arten einander vollkommen in Ruhe lassen würden. Der einzig mögliche Handelsgegenstand, den sie teilen könnten, wären Informationen; Es gibt einen Planeten in unserem Weltraum, den wir nicht brauchen, der zu Ihnen passen könnte. Haben Sie irgendwelche sauerstoffreichen Planeten in Ihrer Nähe? Derartiges. Abgesehen davon gäbe es keine Notwendigkeit, über die akademische Neugier hinaus zu interagieren.

Fazit Fazit
: Je exotischer man das Leben im Vergleich zu unserem macht, desto unwahrscheinlicher ist es, dass es überhaupt existiert, und wenn ja, ist es noch unwahrscheinlicher, dass es bis zur Intelligenz überlebt hat. Selbst wenn dies der Fall ist, wird es weniger Kapazität und Grund haben, mit uns zu interagieren, je exotischer es wird, da wir möglicherweise weniger Ressourcen verbrauchen, die zwischen uns üblich wären.

Zu diesem Zweck würde ich mich auf Arten mit unterschiedlichen Chiralitäten und die Herausforderungen der Zusammenarbeit trotz dieser Unterschiede konzentrieren. Die anderen Spezies haben einfach keinen Grund zur Interaktion und würden nicht einmal auf die Notsignale der anderen im Weltraum reagieren, denn im Ernst, was wird ein Haufen Fluoratmer überhaupt für Sauerstoffatmer im Weltraum tun? Es gäbe keine Möglichkeit zu helfen, selbst wenn sie es wollten.

Arten mit umgekehrter Chiralität hingegen, die kohlenstoffbasierte Sauerstoffatmer sind, haben eine weitaus bessere Chance, mit uns an einem gemeinsamen Ziel zu arbeiten (wie die Rettung von Menschen im Weltraum), ohne mit uns um ALLE die gleichen Ressourcen wie Nahrung zu konkurrieren.

Netter Post. Ich muss nur an dem Teil argumentieren, wo Sie sagen, dass die Wahrscheinlichkeit eines Planeten, auf dem Sauerstoff nicht existiert und Fluor existiert, sehr selten sein wird. Auch wenn Sie damit Recht haben, sind Planeten mit beiden wahrscheinlich weitaus häufiger. Toxizität stellt aus dem gleichen Grund kein wirkliches Problem dar, aus dem das Fluor auf unserem Planeten für uns kein Problem darstellt; es ist inert und wurde bereits umgesetzt. Genauso wie die Photosynthese auf der Erde den Sauerstoff auf unserem Planeten erneuert, aber nicht Fluor, so würde auch die außerirdische Photosynthese die Fluorversorgung auffüllen, ohne den Sauerstoff zu berühren.
@Rafael, das sind gute Punkte, die Sie machen - ich werde versuchen, eine Bearbeitung vorzunehmen, um auf nicht umgesetzte Oxidationsmittel zu verweisen. In Bezug auf die praktische Anwendbarkeit von Fluoratmern, die an einem Ort wie der Erde leben und arbeiten, werden sie es jedoch als unangenehm empfinden.
@TimBII Danke! Das ist genau die Art von Übersicht auf hoher Ebene, die ich mir erhofft hatte – aber eigentlich nicht erwartet hatte. Ich schätze die Zeit, die Sie sich genommen haben, um so ins Detail zu gehen. Alles, was Sie über Wertigkeit + Wahrscheinlichkeit des Auftretens gesagt haben, ist genau das, was ich brauchte. Obwohl ich nicht sicher bin, ob ich Ihrer Schlussfolgerung zustimme, dass Sauerstoff- und Fluoratmer einander einfach ignorieren würden, haben Sie mir dennoch etwas Neues zum Nachdenken gegeben, daher ist es immer noch ein wertvoller Punkt für mich. Nochmals vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, meine ungeschickt formulierte Frage so effektiv zu beantworten!