woda, a w szczególności woda w stanie ciekłym, jest uważana za tak ważną dla tworzenia i podtrzymywania życia, że niewielu naukowców rozważa możliwość istnienia życia na światach bez niej. Poszukiwania życia pozaziemskiego przez organizacje takie jak NASA często sprowadzają się do jednej prostej strategii: „podążaj za wodą”.
dlaczego więc woda jest tak ważna? Jest kilka powodów, ale wszystkie zależą od unikalnych właściwości chemicznych wody. Związek chemiczny znany jako H20 jest prostą cząsteczką złożoną z dwóch małych dodatnio naładowanych atomów wodoru i jednego dużego, ujemnie naładowanego atomu tlenu. Daje to każdej cząsteczce i samej substancji to, co nazywa się „polaryzacją”.
przeciwstawne ładunki oznaczają, że różne bity pobliskich cząsteczek wody przyklejają się do siebie, ale oznacza to również, że woda wchodzi w interakcje z naładowanymi elementami innych cząsteczek, często pomagając je rozdzielić i rozpuścić.
aby tysiące reakcji chemicznych zachodzących w naszych komórkach przebiegały szybko i sprawnie, zaangażowane cząsteczki muszą być w stanie swobodnie się mieszać – muszą być w czymś rozpuszczone. Woda jest tak dobra w rozpuszczaniu substancji, że jest znana jako „uniwersalny rozpuszczalnik”. Podczas gdy inne substancje mają podobną zdolność rozpuszczania do wody, nie mają ich stabilności chemicznej i zdolności do neutralizacji silnych kwasów i zasad.
polaryzacja wody pomaga również w tworzeniu delikatnych błon, które zamykają wszystkie żywe komórki. W wodzie specjalne tłuszcze zwane lipidami ustawiają się w linii z ich kochającymi wodę końcami skierowanymi na zewnątrz i nienawidzącymi wody końcami skierowanymi do wewnątrz, tworząc ciągłą, ale elastyczną dwuwarstwową warstwę, Jak Na Zewnątrz bańki mydlanej. Te błony lipidowe odgrywają zasadniczą rolę w utrzymaniu złożoności życia skoncentrowanej w jednym miejscu, tworząc pojedyncze jednostki oddzielone od siebie i ich środowiska.
polaryzacja wody pomaga również cząsteczkom wody przylegać do siebie, dając wodzie inną użyteczną właściwość zwaną spójnością. Oznacza to, że woda będzie ciągnięta przez bardzo cienkie rury, nawet pod wpływem siły grawitacji, umożliwiając przepływ wody setki stóp od ziemi na szczyty wysokich drzew. H20 pomaga również transportować składniki odżywcze, usuwać odpady i zapewnia nacisk na wsparcie strukturalne.
coś jeszcze? Ach tak: fotosynteza, proces w roślinach, który wytwarza cukry ze światła słonecznego i który tworzy żywność, która karmi cały łańcuch pokarmowy planety, wymaga – jak się domyślacie-wody.
w rzeczywistości jest tak wiele powodów, dla których woda jest kluczowa dla życia, że poświęcono jej całe książki.
czy mogą istnieć dziwne formy życia, które nie wymagają wody? Oczywiście-możliwe, że na Ziemi istnieje życie tak różne od naszego, że nawet nie wyobrażamy sobie, jak ono działa. Ale wydaje się bardzo prawdopodobne, że jeśli istnieje życie, to będzie potrzebował rozpuszczalnika do smarowania procesów chemicznych, które tworzą energię, ruch i replikację. I nie znamy żadnej innej substancji, która robi to w połowie tak dobrze jak woda.
znaczenie wody jako wspomagającej substancji podstawowej skłoniło biologa Alberta von Szent-Györgyi, laureata Nagrody Nobla, do opisania jej jako życiowej „matrycy, matki i medium”, podczas gdy pisarz naukowy i fizyk Philip Ball napisał o biologii: „można wybaczyć wniosek, że temat dotyczy białek i genów, zawartych w DNA. Ale jest to tylko forma skrótu, ponieważ Biologia polega na oddziaływaniu takich cząsteczek w wodzie i z nią.”
- Co to znaczy, że egzoplaneta nadaje się do zamieszkania?
- dlaczego lód unosi się na wodzie?
- dlaczego kostki lodu pękają, gdy wkładasz je do wody?
- dlaczego bieżąca woda sprawia, że potrzebuję toalety?