Wie könnte eine saure Kuh durch die Synthese von PTFE eine Barriere gegen saure Milch aufbauen, und was würde sie auskleiden?

Die Info

Ich entwerfe eine Kuhrasse, die Säure statt Milch produziert. Dies ist unter anderem deshalb für meine Geschichte nützlich, weil die Kühe so viel Säure produzieren, wie eine Milchkuh melken würde (durch selektive Züchtung/genetische Veränderung). Jetzt produzierte die Milchindustrie im Jahr 2013 769 Millionen Tonnen Milch. Nehmen wir an, die markierte Säure ist halb so hoch (384,5 Millionen Tonnen). Die Milchindustrie und ein Markt sind aus mehreren Gründen darum herum gewachsen:

Protonierung .

Erforschung der erneuten Möglichkeit eines „Alkaests“.

Und die kriminellen Anwendungen: Wenn die Säure auf dem freien Markt (oder illegal) verkauft/gestohlen würde, würde sie schnell zu einem Mittel zum Aufbrechen von Safes usw. werden (mit dem Risiko, die internen Komponenten zu beschädigen). Dies würde das Material widerstandsfähig machen gegen Die Säure (siehe unten) wurde schnell überall als Sicherheitsmaßnahme implementiert, wodurch immer raffiniertere Möglichkeiten geschaffen wurden, diesen Schutz zu umgehen.

Die Säure besteht zu gleichen Teilen aus Perchlorsäure , Königswasser und Fluorantimonsäure . Mit anderen Worten, es ist böses Zeug. Eine winzige Menge Unobtanium wird verwendet, um zu verhindern, dass sie sich gegenseitig neutralisieren/oxidieren/zerstören/was auch immer. Diese stellt die Kuh aus dem speziellen Futter her, das sie bekommt.

Laut dieser Quelle werden Fluorantimonsäure, Perchlorsäure und Königswasser (das aus 2 Komponenten besteht) alle von PTFE (das Sie vielleicht als Teflon kennen) gehalten.

Frage

Wie könnte sich eine Kuh mit diesem Material schützen?

Damit meine ich diese beiden Punkte:

  • Was müsste es essen (wie würde seine Ernährung aussehen), um das PTFE am besten zu synthetisieren?

und

  • Was würde die PTFE-Linie; Das Parenchymgewebe? Die Euterhöhle? Würde es sich mit der Zeit abnutzen?

Weitere Erläuterungen dazu, welche Antworten enthalten müssen:

  • Welche Änderungen an der Ernährung einer normalen Kuh plus Antimonzusätze (für die Säure) müssten vorgenommen werden, um die Synthese des PTFE zu ermöglichen
  • Müsste eine zusätzliche Zellauskleidung vorhanden sein, um das PTFE herzustellen
  • Welche Organe/Kanäle/etc. würde die PTFE-Leitung haben

BEARBEITEN: Sie können die Säure verwenden, um alles zu tun, was Sie tun müssen, z. B. Mischen mit Wasser zum Erhitzen, Verwenden zum Auflösen von Dingen usw.


Bitte verwenden Sie keine Magie als Antwort. Handwavium wird bereits für die Nichtreaktivität der Säure verwendet; nicht zum Schutz des Eutergewebes. Deshalb bin ich hergekommen, um es zu fragen, anstatt zu sagen: "Es ist Magie." Ich habe eine Prämisse festgelegt; bitte nicht unbuild es . Ich verwende sowohl das Reality-Check-Tag als auch das Science-Based-Tag, weil ich einen Reality-Check mit der Wissenschaft haben möchte. Versuchen Sie, mit der Prämisse zu arbeiten, die ich aufgestellt habe, anstatt zu sagen: „Es ist unvernünftig, dass das Kalb/Kühe keine saure Milch produzieren/das ist unmöglich, und das wissenschaftlich fundierte Etikett sollte nicht verwendet werden.“ Ich verwende das wissenschaftsbasierte Tag in dieser Umgebung, weil ich wissenschaftsbasierte Antworten auf ein Problem haben möchte, das auf einer bereits gebauten Prämisse basiert, die in Stein gemeißelt ist.wie es sich schützen kann , nicht darüber, ob dies eine vernünftige Prämisse oder eine mögliche Situation ist.


Vielen Dank an alle in der Sandbox , die mir bei der Entwicklung dieser Frage geholfen haben, insbesondere @Raditz_35 für all sein Fachwissen und seine Anleitung.


Für Interessierte gibt es einen Slang-Code, der um diese Substanz herum aufgebaut ist:

"Käse": Wenn die Magie, die die Säuren stabil hält, abgebaut wird und die Säuren eine nutzlose Substanz bilden.

"Sahne": Wenn die Säure in ihre Bestandteile getrennt wird, um selektiv nur eine Säure aus ihren Bestandteilen zu gewinnen.

„Eiscreme“: Wenn die Säuren für den Transport gekühlt und unter Druck gesetzt werden.

„Verbrannte Milch“: Wenn unter Druck stehende Säure explodiert.

„Joghurt“: Wenn aus der Säure ein Gel hergestellt wird.

"Magermilch": Wenn der Säure Wasser zugesetzt wird, kommt es immer zu gefährlichen, explosiven Reaktionen.

Ich hatte gerade das Bild einer Kuh, die für einen Raub verwendet wurde, der Räuber, der die Kuh direkt zum Tresor melkt (oder "säuert")
Das Problem war, dass diese Kühe so üble Sachen produzierten, dass es biologisch unmöglich wäre, sie in ihrem Körper zu halten. Allein die Dämpfe würden aus dem Magen entweichen und das arme Geschöpf zerfressen. Ich schlage dringend vor, dass sie zwei Arten von Substanzen produzieren, die nur, wenn sie gemischt werden, eine starke Säure zum Leben erwecken.
@FoxElemental Wenn das sogar Milchkäse kann , stell dir vor, was wir mit saurem Käse machen können!
Das größte Problem besteht darin, dass Ihre Kühe zur Herstellung von PTFE über 550 °C heiß sein müssen, um die notwendige Pyrolyse von Chlordifluormethan durchzuführen, um die TFE-Monomere zu bilden, aus denen es hergestellt wird.
Wenn Ihre Kuh Fluorantimonsäure produziert, ist sie tot, es gibt nichts, was sie tun kann, um sich abzuschirmen, da selbst die sie produzierenden Drüsen zerstört werden, Fluorantimonsäure ist wahrscheinlich das biologisch zerstörerischste Mittel, das es gibt. Es explodiert auch, wenn es Wasser ausgesetzt wird, so dass es nicht funktionieren wird, ein lebendes Gewebe darin zu machen. Diese Säuren sind auch beim Mischen nicht stabil. Sie können uns nicht bitten, eine Mischung nicht zu zerlegen, die explodiert, sobald sie entsteht.
Es gibt also keine Möglichkeit, Teflon biologisch herzustellen, hauptsächlich weil es eher ein Polyalken als ein Polyamid ist. Davon abgesehen gibt es andere Dinge, die starke Säuren enthalten können. Wenn Ihre Säure zum Beispiel in der Kuh verdünnter begann, aber später von Menschen konzentriert wurde, könnten extremophile Bakterien, die den Magen auskleiden, überleben. Alternativ könnte die Kuh ständig Fett absondern, das sich dann bei Kontakt mit der Säure in fluoridierte Öle verwandeln würde, die einen weiteren Kontakt überleben könnten (obwohl sie immer noch flüssig wären, nicht sicher, wie man das umgehen könnte).
@Ummdustry Vielleicht möchten Sie eine Antwort schreiben, wenn Sie den Wissensstand berücksichtigen, den Sie zu diesem Thema zu haben scheinen.

Antworten (3)

Okay, ich werde meine zwei Cent auf diese Frage werfen. Zunächst einmal wird dies keine glückliche Kuh und ich hoffe wirklich, dass Sie im wirklichen Leben keinen Bauernhof haben. Ehrlich gesagt gibt es einen Grund, warum sich niemand die Mühe gemacht hat, eine biologische PTFE-Synthese zu versuchen, hauptsächlich wegen der Menge an zusammenzuckenden Enzymen, die ich für den Syntheseweg verwenden muss. Leider scheitert dieses Setup mit Sicherheit am 'Reality-Check'-Tag.

Weg

Seltsamerweise ist es möglich, einen Weg zu PTFE zu konstruieren, bei dem die einzige wirkliche Ernährungsumstellung die Zugabe von Fluorit wäre . Ich habe diesen Pfad unten skizziert, auf den wir uns vielleicht gut beziehen können, wenn wir ihn durchlaufen. Um PTFE zu erhalten, benötigen wir im Wesentlichen Tetrafluorethylen (TFE). TFE wird aus Chloroform und Flusssäure (HF) hergestellt. Um HF zu erhalten, brauchen wir Fluorit und eine starke Säure – Schwefelsäure wird industriell verwendet, aber ich werde argumentieren, dass Salzsäure (HCl) neben einem Katalysator wirken könnte, um den Weg zu vereinfachen. Um Chloroform zu erhalten, können wir Ethanol und Bleichmittel mischen. Natürlich ist Bleichmittel keine gute Nahrung für Lebewesen, also sollten wir es auch aus Ozon und NaCl synthetisieren.

Diagramm der PTFE-Synthese aus plausiblen natürlichen Inhaltsstoffen

Ein Großteil der Ausgangsstoffe lässt sich bereits aus normalem Futter, nämlich Ethanol, NaCl und HCl, biologisch synthetisieren. Ozon könnte in Mengen von Teilen pro Milliarde aus normaler Luft gewonnen werden, was bedeutet, dass die einzige Grundzutat, die wir ihrer normalen Nahrung hinzufügen müssen, Fluorit ist.

Nun sollten wir beachten, dass es bei diesem Weg ein paar unmittelbare Probleme gibt. Zunächst einmal laufen viele dieser Reaktionen nicht bei Raumtemperatur ab, sondern erfordern stattdessen 500+K, um ablaufen zu können. Wenn wir jedoch die mystische Kraft von Enzymen anrufen , können wir diese Aktivierungsenergie auf so etwas wie die innere Körpertemperatur reduzieren.

Ich verwende hier „mystisch“, um Enzyme zu beschreiben, aber sie sind keine Magie oder Handwavium – nur biologische Katalysatoren. Katalysatoren reduzieren die Aktivierungsenergie einer Reaktion, indem sie die Moleküle so organisieren, stabilisieren und ausrichten, dass es nicht mehr brachiales Zufallsrauschen (hohe Temperaturen) ist, das eine Reaktion zum Abschluss bringt, sondern ein choreografierter Tanz .

Zweitens sind die meisten dieser Zutaten schrecklich . Ich habe hier eine Liste der Warnungen auf Wikipedia zu verschiedenen von uns verwendeten Chemikalien zusammengestellt:

Ozon ist eines der größten uns bekannten Oxidationsmittel, weshalb es so gefährlich ist. Wir können es bei ~1-2 ppb (Teile pro Milliarde) riechen, und es beginnt uns bei ~100 ppb zu schaden, mit einem LC 50 von ~50 ppm (Teile pro Million). Angesichts dieser Konzentrationsbeschränkungen für einen unserer Reaktanten kann dies eine sehr langsame Reaktion sein, selbst wenn mit nahezu tödlichen Konzentrationen gearbeitet wird.

Bleiche wird verwendet, um Dinge zu töten. Schlicht und einfach. Wir verwenden es in Biolaboren, um die Dinge wirklich sauber zu machen, und nachdem wir dies getan haben, kennzeichnen wir sie normalerweise als „nicht für empfindliche Organismen geeignet“. Hier die Warnungen von Wikipedia:

„... die Einnahme von Bleichmitteln kann die Speiseröhre und den Magen schädigen und möglicherweise zum Tod führen. Bei Kontakt mit der Haut oder den Augen können sie Reizungen, Austrocknung und möglicherweise Verbrennungen verursachen. Das Einatmen von Bleichdämpfen kann die Lunge schädigen.“

Chloroform ist auch ziemlich schrecklich für Menschen – deshalb werden wir ohnmächtig, wenn wir daran schnüffeln, und warum es uns töten kann, wenn wir mehr als einen Fingerhut davon konsumieren. Hier sind einige Wikipedia-Warnungen:

„Ein längerer Hautkontakt kann zur Entwicklung von Wunden als Folge der Entfettung führen.“ „Versehentliche Spritzer in die Augen haben zu Reizungen geführt.“ „... verursacht eine Depression des Zentralnervensystems (ZNS), die schließlich zu tiefem Koma führt.“

Säuren sind nicht gut für den Menschen. Sie werden Sie nicht zum Schmelzen bringen (naja, die meisten von ihnen), aber sie können Ihren Tag schnell ruinieren. Hier sprechen wir über einige der schlimmsten. Schwefelsäure ist ein ziemlich schreckliches Zeug und schwer zu synthetisieren, also entschied ich mich für die zahmere Salzsäure ( HCl ). Es ist möglich, dass Sie Schwefelsäure biologisch synthetisieren könnten , aber HCl und ein Enzym funktionieren wahrscheinlich genauso gut zusammen. Es ist jedoch erwähnenswert, dass HCl immer noch ziemlich schrecklich ist. Wir Menschen synthetisieren dieses Zeug auf natürliche Weise für die Verdauung im Magen, wo es ständig unsere Schleimhäute zerfrisst und Sodbrennen und Geschwüre verursacht, wenn es austritt.

Aber keine dieser Säuren ist mit Flusssäure ( HF ) vergleichbar. Dieses Zeug wurde als „Filmsäure“ bezeichnet, weil es so gut wie alles durchfrisst. Metalle, organische Stoffe, was auch immer. Das erste Video, das auftaucht, wenn Sie nach HF suchen, ist „Fleisch essende Säure“. Der OP hat HF ​​nicht in seine sauren Kühe aufgenommen, weil sogar PTFE dafür durchlässig ist. Bitte, Sir, darf ich mir etwas von diesem Unobtanium leihen?

Schließlich ist Tetrafluorethylen ( TFE ) auch kein lustiges Zeug. Ich konnte keine spezifischen Gefahren finden, die damit verbunden sind, außer „schwache krebserzeugende Wirkungen“, aber es wird von der NFPA , besser bekannt als „ Feuerdiamant“, mit 3/4 für Gesundheitsgefahr, 4/4 für Entflammbarkeit und 3/4 für Reaktivität angegeben “.

Und all das setzt voraus, dass Sie es geschafft haben, geeignete Gene für diese verschiedenen, maßgeschneiderten Enzyme so in ihren genetischen Code einzufügen, dass sie richtig dupliziert, transkribiert und übersetzt werden. Die meisten Enzyme (Proteine) sind unter starken Säuren nicht stabil, sondern hydrolysieren in einzelne Aminosäuren ... die auch bei niedrigem pH-Wert nicht stabil sind. Außerdem zerfällt die DNA bei niedrigem pH-Wert.

Spaß, oder? Ihre Gentechniker hassen Sie wahrscheinlich und haben alle gekündigt. Sie haben Ihre Kühe im Wesentlichen in Abzugshauben für die synthetische Chemie verwandelt, und es ist unwahrscheinlich, dass sie nach einer Weile viel mehr als ein Haufen Chemikalien sein werden. Und alle haben Krebs. Oh, und während sie am Leben waren , hast du sie mit Steinen gefüttert.

Coole Frage, Mörder !
    - wahrscheinlich irgendwo ein Veganer

Gewebeeinlagen

Sie können wählen, welches Gewebe Sie mit PTFE auskleiden möchten. Ich dachte zunächst, dass der Magen dafür eine gute Wahl wäre, weil er schon mit Säuren zu tun hat, aber die Substanzen, mit denen wir arbeiten, gehen so weit über „normale“ Säuren hinaus, dass die 5-6 pH-Einheiten Unterschied zwischen Körpergewebe und Magengewebe sind durch den Unterschied von ~20 pH-Einheiten zwischen Körper-/Magengewebe und Fluorantimonsäure aus dem Wasser geblasen. Wenn Ihren Gentechnikern all dies gelungen ist, werden sie kein Problem damit haben, den Kopf oder die Hufe der Kuh in Säurekessel zu verwandeln. Was wirklich die Frage aufwirft, warum wir überhaupt Kühe verwenden.

Skalierbarkeit

Die oben aufgeführten Probleme entstanden also aus der Erzeugung einer einzelnen Kuh. Sie sind daran interessiert, 264 Millionen davon zu machen. Ich kann gar nicht genug betonen, wie sehr ich von dieser Vorgehensweise abraten würde. Problem Nr. 1 war, dass uns tatsächlich die Steine ​​ausgegangen waren, um sie zu füttern. Uns würde auch das Ozon ausgehen und wir müssten es künstlich synthetisieren, worüber die Umweltschützer nicht erfreut sein werden, weil es ein großer Schadstoff in Bodennähe ist. Heck, wir würden sogar eine Delle in die weltweite Ethanolversorgung schlagen.

Mögliche Einsparungen

Biologisch synthetisiertes PTFE fällt beim „Reality-Check“ ganz knapp durch. Es gibt jedoch einige Optionen, wenn Sie bereit sind, ein wenig flexibel zu sein.

Glas

Biologische Kieselsäureproduktion ist eine echte Sache. Kieselalgen stellen ihre Schalen aus Glas her, indem sie Siliziumdioxid-Nanokügelchen absondern, die sie dann zusammenkleben. Glas ist anfällig für Erosion durch Fluorantimonsäure, aber unser Magenschleim ist auch anfällig für normale HCl - wir scheiden es einfach kontinuierlich aus. Ich bin auch zuversichtlich, dass Ihre Gentechniker lieber eukaryotische Diatomeengene in eine eukaryotische Kuh einfügen würden als archaeale Bakteriengene.

Wachse

Wie in einem Kommentar erwähnt, könnten Wachse auch eine Möglichkeit sein, diese Säuren zu speichern. Auch hier sind sie nicht immun gegen die Ergebnisse, aber eine konstante Sekretion könnte auch dieses Problem lösen. Tatsächlich würden sie wahrscheinlich mit den Säuren selbst reagieren und die Wasserstoffatome durch Fluor ersetzen, was ohnehin eine PTFE-ähnliche Struktur erzeugen würde. Noch besser, Kühe produzieren bereits Fette, die einfach verlängert/gesättigt werden müssten, oder Sie könnten sich einige Honigbienengene ausleihen (wow, sogar das gleiche Königreich! Vielleicht können Sie jetzt einige Ihrer alten Ingenieure wieder einstellen, da Sie ' stellen Sie solche angemessenen Anfragen) und führen Sie die Wachsproduktion direkt durch.

Viel Glück!!

(Danke an die Antwort-Sandbox für Hilfe bei der Entwicklung dieser Antwort!)

Um den langen Beitrag leichter lesbar zu machen, haben Sie etwas dagegen, die alternativen Lösungen nach oben zu verschieben und zu erwähnen, dass sie den Realitätscheck nicht bestehen, und dann weiter unten zu erklären, warum? (Toller Beitrag übrigens.)

Nehmen wir einen komplexeren Prozess an. Die Bemerkungen sind richtig, dass biologisches Drüsengewebe sich nicht gegen die Säure schützen kann. Das Problem erfordert, dass die Säure sowohl eingedämmt als auch von einer Kuh produziert wird.

Nehmen wir eine komplexe Chemie an, wenn die Milchdrüsen die Vorläufer produzieren. Um zu verhindern, dass das Drüsengewebe zerstört wird, soll es mehrere Arten von Drüsen geben, die einen Reaktionspartner produzieren. Nehmen wir auch ein Lösungsmittel an, das aus den Kommentaren kein Wasser sein muss.

Die Vorläufer werden in die Milchgänge ausgedrückt, die muskulös zurückgehalten werden, um einen Rückfluss zu den Drüsen zu verhindern. Die Milchkanäle leiten jeweils ihre spezielle Chemikalie, um sich mit der nächsten Chemikalie zu vermischen, die dann weiter reagiert, bis schließlich die ideale grausame Mischung das Euter erreicht.

Die Kanäle sind mit Materialien ausgekleidet, die für die Vorläufer und die Produkte undurchlässig sind. Diese können bis zu den letzten Schritten halbdurchlässig sein, damit der Mischung Wasser entzogen werden kann, wodurch die Milch konzentriert wird. Es ist auch notwendig, das gesamte Wasser (falls vorhanden) aus der Milch zu entfernen, bevor sie mit der Fluorantimonsäure gemischt wird, die in wässriger Lösung nicht existieren kann.

Die in den Milchdrüsen durchgeführten Synthesemethoden entziehen sich meiner Kenntnis der Chemie. Zumindest benötigen Sie diese Synthesereihenfolge, bei der die Milchgänge am Ende zu reinem, undurchlässigem PTFE werden.

Die gute Nachricht ist, dass die Kuh die fluorverarbeitenden enzymatischen Systeme sowohl zur Herstellung von PTFE als auch von Fluorantimonsäure wiederverwenden kann.

Der Himmel hilf den Kälbern bei der Suche nach einer Mahlzeit.

Ein kleiner Tipp zum Abschriften: Sie müssen zweimal die Eingabetaste für einen Absatz drücken oder zwei Leerzeichen am Ende einer Zeile haben, bevor Sie einmal die Eingabetaste drücken, um einen weichen Zeilenumbruch zu erhalten, obwohl die meisten Leute Absätze bevorzugen. Oben gibt es eine kleine Leiste, in der Sie Ihre Posts eingeben, die Ihnen beim Markdown helfen können, und Sie können auch bei den Posts anderer Leute auf „Änderung vorschlagen“ klicken, um deren Markdown zu sehen, wenn Sie etwas in Ihrem verwenden möchten eigene Posts (in einem solchen Fall ist es nicht erforderlich, die "Bearbeitung" einzureichen).
Danke @Secespitus. Ich muss wirklich etwas Zeit mit den Markdown-Anweisungen verbringen. Ist Markdown jetzt ziemlich üblich oder ist es einzigartig für SE?
Persönlich ist SE der einzige Ort, an dem ich regelmäßig Markdown verwende, aber soweit ich weiß, unterstützt GitHub dies und ich habe gehört, dass viele Texteditoren es verwenden. Writing.SE ist eine kleinere Website, aber sie haben ein paar Fragen zu markdown , was darauf hinweist, dass sie in diesem Bereich verwendet wird. Und es gibt viele Fragen zu SO .

Sie benötigen einen molekularen Montageprozess.

Die Proteinsynthese wird erreicht, indem das richtige Nukleotid an das Ende der Kette angefügt und wiederholt wird, bis das Protein vollständig ist.

Ein ähnlicher molekularer Aufbauprozess könnte langkettige Kohlenwasserstoffe in langkettige Fluorkohlenstoffe umwandeln. Ich bin nicht in der Lage, den benötigten Assembler zu entwerfen, aber ich denke, er besteht zumindest den Plausibilitätstest. Ein etwas starrer Assembler könnte die Kette hinuntergehen (in der Lage, den aktuellen Abschnitt des langkettigen Moleküls während des Aufbaus einzuschränken) und Wasserstoff einzeln durch Fluor 1 Atom ersetzen.

Der Monteur benötigt eine stetige Fluorquelle, die in vielen Nahrungsmitteln sowie in Wasserquellen üblich ist. Zu viel Fluor ist giftig, aber mit dem richtigen Gleichgewicht zwischen Einnahme und Verwendung ist dies auch machbar.

Es wird notwendig sein, jede organische Oberfläche, die mit Ihrer bösen Säure in Kontakt kommt, zu beschichten. Dies schränkt die Fähigkeit des Körpers ein, mit Zellwachstum/-tod/-ersatz umzugehen, da eine PTFE-Schicht jederzeit an Ort und Stelle bleiben muss. Die Oberflächen könnten so gestaltet werden, dass sie sich allmählich ablösen, was ein Zellwachstum auf den inneren Schichten ermöglicht, und PTFE-beschichtete tote Schichten, die tatsächlich mit der Säure in Kontakt kommen, um die Sicherheitsbarriere zu bilden.

Sie haben immer noch ein Problem, wie Sie das PTFE dazu bringen, an den darunter liegenden Zellen zu haften. Die kommerziell verwendeten Methoden werden in Ihrer Kuh nicht funktionieren. Darf ich vorschlagen, dass die Lösung dafür darin besteht, die PTFE / Zellgrenze in etwas Ähnliches wie Klettverschluss zu konstruieren. Dies ist keine starke Adhäsion (insbesondere wenn das Zellmaterial die Lipidschicht ist, die in tierischen Zellen verwendet wird), aber sie könnte stark genug sein, da sie keine hohe Scher-/Gleitbeanspruchung usw. überstehen muss, die für die Haut üblich ist.