Wie muss das menschliche Atmungssystem verändert werden, um neben Sauerstoff auch Chlor oder Schwefelwasserstoff einatmen zu können?

Gemäß der Handlung meiner Geschichte stellte sich heraus, dass das Terraforming erdähnlicher Planeten eine unglaublich schwierige Aufgabe war und exakte Kopien der Erde mit einer Sauerstoffatmosphäre selten sind. Daher wurde beschlossen, die Kinder der Kolonisten genetisch an die örtlichen Bedingungen anzupassen , nämlich zum Einatmen von Chlor oder Schwefelwasserstoff.

Warum Chlor?

Typische Nukleosyntheseprozesse in Sternen erzeugen mehr gerade Elemente als ungerade und mehr leichte Elemente als schwere. Chlor ist ein relativ schweres Element und seltsam. Im Durchschnitt ist es mehr als 20.000 Mal seltener als Sauerstoff, ein Element, das normalerweise durch Photosynthese in den lebenstragenden inneren Systemwelten ausgeschieden wird. Es gibt jedoch kleine Regionen der Galaxie, in denen das interstellare Medium reich an Chlor ist. Dies gilt insbesondere für Sterne der zweiten und dritten Generation, die eine höhere „Metallizität“ (Prozentsatz der Elemente schwerer als Wasserstoff) aufweisen. Bei Chlorwelten sollte das interstellare Medium, aus dem der Stern und seine Begleitplaneten entstanden sind, auch besonders mit den sogenannten Elementen des Alpha-Prozesses (Schwefel, Chlor, Argon, Calcium, Titan und Chrom) angereichert sein.

Auch wenn die Ausgangsmaterialien mit Chlor angereichert sind, muss der planetare Prozess einer ziemlich ungewöhnlichen Reihe von Ereignissen folgen, um eine Chlorwelt zu schaffen. Chlorwasserstoff ist im Vergleich zu Wasser flüchtig und wird im Gegensatz zu Wasser nicht oft in großen Mengen mit Silikaten kombiniert (hydratisierte "nasse" Silikate sind die Hauptwasserquelle bei der Bildung von terrestrischen Planeten). Das Materialband, das kalt genug ist, um Chlorwasserstoffquellen zu enthalten, und gleichzeitig warm genug, um die Bildung eines Gesteinsplaneten zu ermöglichen, ist sehr schmal. Innerhalb dieses schmalen Streifens hält der Planet nur Wasser in seiner Hydrosphäre (obwohl es ungewöhnliche Konzentrationen von feuerfesteren Chloridmineralien geben kann); außerhalb dieses Streifens sind Gasriesen oder Eiswelten die Regel. Meistens, Die Chlorwelt bildet sich an den äußeren Grenzen der Lebenszone des Systems oder sogar außerhalb davon. Wenn der Stern altert und sich aufheizt oder wenn die Dynamik zwischen interplanetarem Material und Planeten ihre Umlaufbahnen näher an ihre ursprünglichen Umlaufbahnen bringt, wird die Chlorwelt möglich.

Die Atmosphäre der ausgereiften Chlorwelt besteht hauptsächlich aus Sauerstoff und Stickstoff mit einem erheblichen Anteil an Chlor (ca. 5 %). Chlor wird hauptsächlich in der unteren Atmosphäre gefunden, weil es schwerer als andere Primärgase ist und in trockenen Gebieten relativ häufig vorkommt, weil es schließlich mit Wasser reagiert, um wieder Salzsäure zu produzieren. Nur die hocheffiziente und intensive photosynthetische Aktivität von Pflanzen und Bakterien unterstützt die Versorgung mit freiem Chlor. Die Atmosphäre ist undurchsichtig, hat aber eine gelbgrüne Tönung durch Chlor und verschiedene Formen von Chlorkohlenwasserstoffen; Auf einigen Chlorwelten begünstigt die dichte Atmosphäre auch das Wachstum von Lebensformen in der Luft, die der unteren Atmosphäre ein trübes, rauchiges Aussehen verleihen können. Wolken bestehen zu unterschiedlichen Anteilen aus Wassertröpfchen oder Chlorwasserstoff. Das Wetter wird dadurch erschwert, dass Salzsäure leichter verdunstet als Wasser und viel leichter gefriert. Der Regen ist immer sauer, aber seine Konzentration ist sehr unterschiedlich. Eis und Schnee sind selten, und selbst sehr kalte Gewässer gefrieren selten. Dabei steigt der Säuregehalt unter dem Wassereis durch den Wasserentzug relativ zur Salzsäure stark an.

Hier kehren wir zu meiner Frage zurück: Diese genetisch veränderten Kolonisten, die Chlor oder Schwefelwasserstoff atmen, können ihre Planeten regelmäßig verlassen, um andere Völker von Menschen zu treffen, und manchmal besuchen sie Planeten mit einer Sauerstoffatmosphäre. Wenn sie sich also in einer anderen Atmosphäre aufhalten, müssen sie in der Lage sein, von einer Gasart (Sauerstoff) zu einer anderen (Chlor oder Schwefelwasserstoff) zu wechseln, wie macht man das?

Sie werden dies nicht tun können, indem Sie einfach an den Genen herumspielen. Sie müssten die gesamte Biochemie auf ein Niveau herunterarbeiten, das wir nicht wirklich verstehen. Sauerstoff ist wirklich wichtig, nicht nur zum Atmen, und das Hinzufügen einer Menge Cl wird alle Reaktionen ins Chaos stürzen. Mit Schwefel haben Sie vielleicht mehr Glück – das hat zumindest die gleiche Ladung wie Sauerstoff – aber es ist immer noch ziemlich unbrauchbar. Das Umschalten ist biologisch nicht machbar, Sie müssen mit der Hand winken
NeinNeinNeinNein. Dies würde keine Änderung des Atmungssystems erfordern, sondern eine grundlegende Änderung der Biochemie. Bis zu welcher Chemikalie (ATP) wird für den Zellstoffwechsel verwendet.
Ich bin mir nicht sicher, ob die großen Nukleosynthese-Absätze hier nützlich sind

Antworten (3)

Frame-Challenge-Zeit.

Es wurde beschlossen, die Kinder der Kolonisten genetisch an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen, nämlich an das Einatmen von Chlor oder Schwefelwasserstoff.

Diese Stoffe sind für den Menschen so giftig, dass Gentechnik hier völlig unpraktikabel ist. Sie müssten praktisch einen völlig anderen Organismus aufbauen. Die wenigsten Organismen vertragen diese Stoffe überhaupt.

Im Vergleich dazu ist es viel, viel, viel einfacher, einfach geschlossene Wohnräume und spezielle Umweltanzüge zu benutzen, wenn man gezwungen ist, diese zu verlassen.

Für eine zur interstellaren Raumfahrt befähigte Kultur wäre diese Fähigkeit ohnehin eine längst gemeisterte Notwendigkeit. Es ist eine triviale Sache für sie und so natürlich, dass sie es nicht als Problem betrachten würden. Es ist fast sicher, dass riesige geschlossene Räume mit einer solchen Technologie problemlos gewartet werden könnten. Es ist vergleichsweise einfach, Bakterien gentechnisch zu manipulieren, um die atmosphärische Verarbeitung zu unterstützen, um eine innere Atmosphäre für einen Raum von der Größe einer Stadt aufrechtzuerhalten, verglichen mit der vollständigen Umgestaltung des Menschen, um etwas zu schaffen, das draußen leben kann.

Es gibt noch ein weiteres kulturelles Problem: Die genetischen Veränderungen würden sie im Wesentlichen zu Nicht-Menschen machen. Dies könnte aus Sicht der Geschichte sowohl gut als auch schlecht sein, da Menschen traditionell etwas irrational in Bezug auf winzig kleine genetische Unterschiede zwischen Rassen, Kulturen usw. sind und es viele Zusammenstöße zwischen Ihrer neuen Spezies geben könnte ( Menschen v2.0 ) und Originalmenschen v1.0. Das an sich könnte eine gute Basis für eine Reihe von Geschichten abgeben, aber es ist vielleicht nicht das, was Sie wollen (oder doch?). Es ist unwahrscheinlich, dass sich Humans v2.0 nach einer Weile für Human v1.0 hält und vielleicht sogar anfängt zu denken, dass 2.0 besser als 1.0 ist. Viele Möglichkeiten gibt es für "Spaß".

Schlechte Antwort, Sie haben den Hauptteil der Frage nicht beantwortet (Änderung des menschlichen Atmungssystems und seiner Biochemie für beide Varianten der Atmosphäre, mit der Fähigkeit, von einem Gas zum Atmen auf ein anderes umzuschalten) und sich darauf konzentriert, zu beschreiben, "warum ich brauche dies" (Geschichten), obwohl dies absolut unwichtig ist und nur geschaffen wurde, damit niemand fragen würde, warum es aus evolutionärer Sicht notwendig ist. Sie müssen nur.
@FrenchThompson3 Frame-Herausforderungen auf WB SE sind eine normale und akzeptable Antwortmethode. Die Leute müssen nicht so antworten, wie Sie wollen. Sie können Einwände gegen die Grundidee oder Alternativen vorbringen. Sie müssen sich daran gewöhnen - so funktioniert die Seite. Frame-Herausforderungen gelten als gültig, weil sie Plakate über grundlegende Fehler in ihrem Ansatz informieren können, die das Gesamtziel des Worldbuilding zunichte machen – die Schaffung einer glaubwürdigen, selbstkonsistenten Welt.

Sowohl Chlor als auch Sauerstoff sind Oxidationsmittel. Sauerstoff ist für den Menschen notwendig, weil wir seine Eigenschaft als Oxidationsmittel nutzen, um Nährstoffe in einem Prozess namens oxidative Phosphorylierung abzubauen. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Oxidative_phosphorylation

Manchmal werden andere Chemikalien als Sauerstoff verwendet. Eine Liste finden Sie unter diesem Link, wo es heißt: "Beispiele für Elektronenakzeptoren bei der Oxidation". Was Sie suchen, ist dort, wo "Dehalorespiration" steht. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Anaerobic_respiration

Vielleicht könnten Sie Ihre fiktive Spezies (sie müsste sich zu diesem Zeitpunkt völlig von Menschen unterscheiden) dazu bringen, Chlor zu verwenden, wenn Sie eine neue Art von oxidativem Enzym entwickeln könnten. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Oxidative_enzyme

Das Problem ist wirklich, dass Chlorgas mit dem Wasser in Ihrem Körper interagieren würde, um Salzsäure und hypochlorige Säure zu produzieren. Es gibt einige Arten von Bakterien, die verwendet werden, um Chlor aus Trinkwasser zu entfernen. Wenn Sie Ihre Spezies so manipulieren könnten, dass ihre Lungen mit einer genetisch modifizierten Version dieser Bakterien beschichtet sind, könnten die Bakterien das Chlorgas irgendwie in etwas weniger Schädliches umwandeln, das die genetisch modifizierten menschlichen Zellen mit den neuen Enzymen verwenden können produzieren ATP....????

Ich denke, es wäre einfacher, Ihr Bewusstsein in einen Roboter oder so etwas hochzuladen.

Hinweis: Ich bin kein Experte, wie jeder Experte sicher sagen kann. Ich wurde vor einiger Zeit in einen Kaninchenbau gesaugt, als Wissenschaftler dachten, sie hätten Phosphin auf der Venus gefunden.

Wie in anderen Antworten erläutert, würde es so viele Veränderungen im menschlichen Körper erfordern, Chlor oder Schwefelwasserstoff zu atmen, dass diese neuen Menschen den Namen "Mensch" kaum verdienen.

Aber Sie könnten eine Symbiose mit einem anderen Organismus (sagen wir einem lokalen Mikroorganismus) aufbauen, der eingebettet in menschliche Zellen leben könnte. Es würde dann diese lokalen exotischen Gase in etwas umwandeln, das von menschlichen Zellen verwendet werden kann (wie Adenosintriphosphat ). Dies würde einen kürzeren, einfacheren Weg vom Gas zur bestehenden menschlichen Biochemie schlagen, indem eine „bereits vorhandene“ angepasste indigene Biochemie verwendet wird.

Ich lasse mich von Mitochondrien inspirieren , für die es eine Theorie gibt , die besagt, dass sie erschienen, als ein äußerer Mikroorganismus begann, in Symbiose in anderen Zellen zu leben.

Es hat den Vorteil, dass das bestehende sauerstoffbasierte Lungensystem erhalten bleibt, was für Reisen zu anderen sauerstoffbasierten Planeten nützlich wäre. Sie müssten noch herausfinden, wie man Gase auf Chlor- und Sulfidbasis ungiftig macht.