miniaturadaimagem| Mosaico de radar Cassini da região polar norte de Titã em falsas cores; as áreas azuis são lagos líquidos de hidrocarbonetos. " A existência de lagos de hidrocarbonetos líquidos em Titã abre a possibilidade de solventes e fontes de energia que são alternativas às da nossa biosfera e que podem apoiar novas formas de vida completamente diferentes das da Terra ". — Roteiro de Astrobiologia da NASA 2008 Os tipos hipotéticos de bioquímica são formas de bioquímica especuladas como cientificamente viáveis, mas que não foram comprovadas atualmente. Todos os tipos de organismos vivos atualmente conhecidos na Terra usam compostos de carbono para funções estruturais e metabólicas básicas, água como solvente e DNA ou RNA para definir e controlar sua forma. Se existe vida em outros planetas ou luas, ela pode ser quimicamente semelhante, embora também seja possível que existam organismos com químicas bastante diferentes — por exemplo, envolvendo outras classes de compostos de carbono, compostos de outro elemento ou outro solvente no lugar de água.LIMA, Ricardo Junio Feitosa. A SELEÇÃO NATURAL DOS ELEMENTOS QUÍMICOS: Estudo da Seleção de Elementos Para os Processos Vitais. 2020. Monografia (Graduação em Química) - Departamento de Exatas, Centro Universitário Unicentro Ages, Paripiranga, 2020. DOI 10.29327/4119406.
A possibilidade de formas de vida serem baseadas em bioquímicas "alternativas" é o tema de uma discussão científica em andamento, informada pelo que se sabe sobre ambientes extraterrestres e sobre o comportamento químico de vários elementos e compostos. É de interesse em biologia sintética e também é um assunto comum na ficção científica.
O elemento silício tem sido muito discutido como uma alternativa hipotética ao carbono. O silício está no mesmo grupo do carbono na tabela periódica e, como o carbono, é tetravalente. Alternativas hipotéticas à água incluem amônia, que, como a água, é uma molécula polar e cosmicamente abundante; e solventes de hidrocarbonetos não polares, como metano e etano, que são conhecidos por existirem na forma líquida na superfície de Titã.
Visão geral +Visão geral dos tipos hipotéticos de bioquímica Tipo Base Sinopse Observações Biomoléculas de quiralidade alternativa Bioquímica alternativa Base diferente de biofunção Talvez a bioquímica alternativa menos incomum seja aquela com quiralidade diferente de suas biomoléculas. Na conhecida vida baseada na Terra, os aminoácidos são quase universalmente da forma e os açúcares são da forma Podem ser possíveis moléculas que usam aminoácidos ou açúcares ; moléculas de tal quiralidade, no entanto, seriam incompatíveis com organismos que usam as moléculas quirais opostas. Bioquímica da amônia Solventes não aquosos Vida à base de amônia O possível papel da amônia líquida como solvente alternativo para a vida é uma ideia que remonta pelo menos a 1954, quando J. B. S. Haldane levantou o assunto em um simpósio sobre a origem da vida. Bioquímica de arsênico Bioquímica alternativa Vida baseada em arsênico O arsênico, que é quimicamente semelhante ao fósforo, embora venenoso para a maioria das formas de vida na Terra, é incorporado à bioquímica de alguns organismos. Bioquímica borana (ou química organoborona) Bioquímica alternativa Vida baseada em boranos Os boranos são perigosamente explosivos na atmosfera da Terra, mas seriam mais estáveis em um ambiente redutor. A abundância de boro no universo, entretanto, é extremamente rara em comparação com seus vizinhos carbono, nitrogênio e oxigênio. Bioquímica baseada em pó e plasma Vida não planetária Vida de matriz exótica Em 2007, Vadim N. Tsytovich e colegas propuseram que comportamentos semelhantes à vida poderiam ser exibidos por partículas de poeira suspensas em um plasma, sob condições que podem existir no espaço. Extremófilos Ambiente alternativo Vida em ambientes variáveis Seria bioquimicamente possível sustentar a vida em ambientes que são apenas periodicamente consistentes com a vida como a conhecemos. Bioquímica de heteropoliácido Bioquímica alternativa Vida à base de ácido heteropoli Vários metais, junto com o oxigênio, podem formar estruturas muito complexas e termicamente estáveis que rivalizam com as dos compostos orgânicos; os heteropoliácidos são uma dessas famílias. Bioquímica de fluoreto de hidrogênio Solventes não aquosos Vida à base de fluoreto de hidrogênio Foi considerado um possível solvente para a vida por cientistas como Peter Sneath. Bioquímica de sulfeto de hidrogênio Solventes não aquosos Vida à base de sulfeto de hidrogênio O sulfeto de hidrogênio é o análogo químico mais próximo da água, mas é menos polar e um solvente inorgânico mais fraco. Bioquímica do metano (azotosoma) Solventes não aquosos Vida à base de metano O metano (CH4) é um hidrocarboneto simples: isto é, um composto de dois dos elementos mais comuns no cosmos: hidrogênio e carbono. A vida do metano é hipoteticamente possível. Fotossintetizadores não verdes Outras especulações Vida vegetal alternativa Os físicos notaram que, embora a fotossíntese na Terra geralmente envolva plantas verdes, uma variedade de plantas de outras cores também podem suportar a fotossíntese, essencial para a maior parte da vida na Terra, e que outras cores podem ser preferidas em locais que recebem uma mistura diferente de radiação estelar do que a Terra. Biosfera das Sombras Ambiente alternativo Uma biosfera de vida oculta na Terra Uma biosfera das sombras é uma biosfera microbiana hipotética da Terra que usa processos bioquímicos e moleculares radicalmente diferentes da vida atualmente conhecida. Bioquímica do silício (ouorganossilício) Bioquímica alternativa Vida baseada em silício Como o carbono, o silício pode criar moléculas que são suficientemente grandes para transportar informações biológicas; entretanto, o escopo da possível química do silício é muito mais limitado do que o do carbono. Bioquímica do dióxido de silício Solventes não aquosos Vida à base de dióxido de silício Gerald Feinberg e Robert Shapiro sugeriram que a rocha de silicato derretida poderia servir como meio líquido para organismos com uma química baseada em silício, oxigênio e outros elementos, como alumínio. Bioquímica do enxofre Bioquímica alternativa Vida à base de enxofre O uso biológico do enxofre como alternativa ao carbono é puramente hipotético, especialmente porque o enxofre geralmente forma apenas cadeias lineares em vez de ramificadas.
Biosfera das sombras miniaturadaimagem|A mensagem de Arecibo (1974) enviou informações ao espaço sobre a química básica da vida na Terra.
Uma biosfera das sombras (ou biosfera oculta) é uma biosfera microbiana hipotética da Terra que usa processos bioquímicos e moleculares radicalmente diferentes da vida atualmente conhecida. archived at (2009-03-20) from original Embora a vida na Terra seja relativamente bem estudada, a biosfera das sombras pode ainda passar despercebida porque a exploração do mundo microbiano visa principalmente a bioquímica dos macro-organismos.
Biomoléculas de quiralidade alternativa Talvez a bioquímica alternativa menos incomum seja aquela com quiralidade diferente de suas biomoléculas. No modelo de vida conhecido que ocorre na Terra, os aminoácidos são quase universalmente da forma () e os açúcares são da forma (). Moléculas que usam aminoácidos ou açúcares podem ser possíveis; moléculas de tal quiralidade, no entanto, seriam incompatíveis com organismos que usam as moléculas quirais opostas. Aminoácidos cuja quiralidade é oposta à norma são encontrados na Terra, e essas substâncias são geralmente consideradas como resultado da decomposição de organismos com quiralidade normal. No entanto, o físico Paul Davies especula que alguns deles podem ser produtos de uma vida "antiquiral".
É questionável, entretanto, se tal bioquímica seria verdadeiramente estranha. Embora certamente seja uma estereoquímica alternativa, as moléculas que são predominantemente encontradas em um enantiômero na grande maioria dos organismos podem, no entanto, ser encontradas em outro enantiômero em organismos diferentes (muitas vezes basais), como em comparações entre membros de Archaea e outros domínios, ornando um tópico aberto se uma estereoquímica alternativa é realmente nova.
Bioquímicas não baseadas em carbono Na Terra, todos os seres vivos conhecidos têm uma estrutura e um sistema baseados em carbono. Os cientistas especularam sobre os prós e os contras do uso de átomos diferentes do carbono para formar as estruturas moleculares necessárias à vida, mas ninguém propôs uma teoria que empregue esses átomos para formar todas as estruturas necessárias. No entanto, como Carl Sagan argumentou, é muito difícil ter certeza se uma declaração que se aplica a todas as formas de vida na Terra se aplicaria a todas as formas de vida no universo. Sagan usou o termo "chauvinismo do carbono" para essa suposição. Ele considerava o silício e o germânio como alternativas concebíveis para o carbono; (outros elementos plausíveis mas não estão limitados incluem paládio e titânio), mas, por outro lado, ele observou que o carbono parece mais quimicamente versátil e é mais abundante no cosmos.
Bioquímica do silício direita|miniaturadaimagem|120x120px|Estrutura de silano, um análogo do metano direita|miniaturadaimagem|Estrutura do silcone dimetil polissiloxano (PDMS) direita|miniaturadaimagem|250x250px|Diatomáceas marinhas — organismos à base de carbono que extraem silício da água do mar, na forma de seu óxido (sílica) e o incorporam em suas paredes celulares Como o carbono, o silício pode criar moléculas que são suficientemente grandes para transportar informações biológicas. Então, o átomo de silício tem sido muito discutido como base para um sistema bioquímico alternativo, pois o silício possui muitas propriedades químicas semelhantes às do carbono e está no mesmo grupo da tabela periódica, o grupo carbono.
No entanto, o silício tem várias desvantagens como alternativa ao carbono. O silício, ao contrário do carbono, não tem a capacidade de formar ligações químicas com diversos tipos de átomos, que é indispensável para a versatilidade química necessária para o metabolismo, e esta precisa incapacidade é o que torna o silício ainda menos suscetível a se ligar a todos os tipos de impurezas das quais o carbono, em comparação, não é blindado. Os elementos que criam grupos funcionais orgânicos com carbono incluem hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre e metais como ferro, magnésio e zinco. O silício, por outro lado, interage com muito poucos outros tipos de átomos. Além disso, onde interage com outros átomos, o silício cria moléculas que foram descritas como "monótonas em comparação com o universo combinatório de macromoléculas orgânicas". Isso ocorre porque os átomos de silício são muito maiores, tendo uma massa e raio atômico maiores e, portanto, têm dificuldade em formar ligações duplas (o carbono com ligação dupla é parte do grupo carbonila, um motivo fundamental da química bioorgânica baseada no carbono).
Os silanos,que são compostos químicos de hidrogênio e silício análogos aos alcanos, são altamente reativos com a água e os silanos de cadeia longa se decompõem espontaneamente. As moléculas que incorporam polímeros de átomos alternados de silício e oxigênio em vez de ligações diretas entre o silício, conhecidas coletivamente como silicones, são muito mais estáveis. Foi sugerido que os produtos químicos à base de silicone seriam mais estáveis do que os hidrocarbonetos equivalentes em um ambiente rico em ácido sulfúrico, como é encontrado em alguns locais extraterrestres.