Оглянитесь вокруг: почти к чему угодно на поверхности Земли можно прикоснуться и нащупать кремний. Он повсюду — в речном песке, в гравии под ногами, в стенах каждого каменного дома. В земной коре, по которой мы ходим, кремния даже больше, чем углерода. Казалось бы, если фантаст ищет химическую основу для необычных инопланетян, кремний напрашивается первым. Но почему земная эволюция прошла мимо него?
Именно об этом в подкасте «Мыслить как ученый» спросили Дмитрия Вибе — доктора физико-математических наук, заведующего отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, изучающего химию межзвездной среды. Его ответ оказался лаконичным, но принципиально важным для всех, кто после фантастических фильмов задумывался, возможны ли кремниевые существа на самом деле. Главный критерий для зарождения жизни — не распространенность элемента, а его способность меняться.
Аргументы в пользу кремния действительно есть, и Вибе их признает. Внешняя электронная оболочка кремния устроена аналогично углеродной, поэтому в теории он способен формировать довольно крупные молекулы. Во Вселенной его немало, пусть и меньше, чем углерода. А в масштабах земной коры кремний и вовсе оставляет углерод далеко позади.
Но дальше начинается загвоздка. «Кремния много, но он входит в состав камня», — напоминает астроном, а создать что-то живое из монолитной породы в земных условиях практически невозможно. Кремний на нашей планете не существует в виде свободных подвижных соединений, готовых вступать в биохимические реакции. Он намертво заперт в силикатах — минералах, слагающих горные породы.
Кремния много, но он входит в состав камня. А из камня породить что-то живое в наших условиях кажется достаточно проблематичным.
— Дмитрий Вибе, «Мыслить как ученый», 43:45
Силикаты чересчур стабильны. Углерод при привычных нам температурах и давлении образует колоссальное количество разнообразных молекул с относительно непрочными связями: их легко перестраивать, что оставляет простор для химических изменений и биологических мутаций. Кремний же, по выражению Вибе, садится в кристаллическую решетку и чувствует себя там абсолютно комфортно. Сдвинуть его оттуда практически невозможно.
В этом и заключается суть проблемы. Жизни необходим податливый строительный материал, структуру которого можно постоянно переписывать. А кристаллу, пребывающему в термодинамическом покое, попросту незачем превращаться во что-то другое.
Впрочем, ученый оговаривается: этот барьер жестко привязан к нашим земным условиям — примерно 20 градусам Цельсия и одной атмосфере давления. Если резко изменить температуру, давление или соотношение кремния и магния, расклад гипотетически может стать иным. Исследователи изучают такие сценарии, и Вибе считает правильным помнить об этой альтернативе и не вычеркивать кремний из таблицы Менделеева. Однако о каких-либо прорывных результатах в этих направлениях пока не слышно, и сколько-нибудь рабочей модели кремниевой биохимии до сих пор нет.
К научно-фантастическим сюжетам астроном относится куда более скептически. Авторы фильмов о кремниевой жизни, по его словам, не предлагают никакой реальной концепции: все сводится к невнятному «ну вот как-то на основе кремния», и на этом мысль останавливается. Никакой правдоподобной химической схемы внутренних процессов такого организма никто не описывает. Углерод же обеспечивает головокружительное сплетение химических реакций, доступных для строгого изучения. Ничего сравнимого ни один другой элемент предложить не может. Вибе признает, что в этом есть определенный углеродный шовинизм, но он вынужденный: наука опирается на единственный известный пример жизни — водно-углеродный.
В лабораториях тем временем продолжаются эксперименты. В январе 2024 года в журнале Science Николас Сарай с коллегами описал созданный методом направленной эволюции бактериальный фермент — разновидность цитохрома P450 BM3, способную расщеплять кремний-углеродные связи в отдельных кремнийорганических соединениях. Если живую материю подтолкнуть, она способна работать с атомами кремния. В марте 2025 года в препринте на платформе arXiv Анируддха Ачарья напомнил об огромных запасах кремния на Луне и Марсе, а также о ферментах, способных прикреплять кремний к органическим молекулам, назвав это подпиткой для гипотезы кремниевой жизни. Однако оба исследования показывают лишь то, как углеродная биохимия осваивает кремний, но ни в коей мере не заменяют углерод.
Реальность, о которой говорит Дмитрий Вибе, куда скромнее кинематографических фантазий. Эволюция отвергла кремний вовсе не из-за редкости. Причина в том, что он слишком склонен застывать намертво в камне.
Если человечество когда-нибудь и обнаружит жизнь в далеких мирах, она, скорее всего, будет слеплена из такого же податливого, легко перестраиваемого вещества, как и мы сами, а не вытесана из минералов под ногами.
