Vědeckofantastické filmy i literatura často pracují s životem založeným na křemíku, který však nemusí existovat jen v představách tvůrců. Naznačuje to výzkum vědců z Kalifornského technologického institutu (Caltech) v americké Pasadeně, kterým se na bakteriích vůbec poprvé podařilo prokázat, že příroda může přimět uhlíkové molekuly, aby do sebe začlenily křemík.
Základním stavebním kamenem života na Zemi je sice uhlík, vědci si ale dlouhodobě pohrávají s myšlenkou, že život na jiných místech vesmíru může být založen i na jiných principech. Zatímco na Zemi je klíčová voda, jinde by to například mohly být čpavek či metan, takže molekuly života by nemusel tvořit uhlík, ale třeba křemík.
Po chemické stránce jsou si uhlík s křemíkem podobné, neboť atomy křemíku se stejně jako u uhlíku mohou vázat až se čtyřmi jinými atomy. Křemík je navíc ve vesmíru jedním z nejčastěji se vyskytujících prvků.
Vědci dlouho dobře vědí, že život na Zemi je schopen chemicky zpracovat křemík, není však známa žádná životní forma, která by křemík s uhlíkem začlenila do molekul.
Biologická rovina v křemíko-uhlíkovém vztahu
Uměle spojit křemík s uhlíkem do molekul umí chemici, takové sloučeniny pak mají široké využití od léků přes tmely, lepidla, barvy, herbicidy až po obrazovky počítačů a televizí. Nově ale vědci zjistili, že do chemického propojení uhlíku a křemíku je možné přidat i biologickou rovinu. V rámci strategie nazývané řízená evoluce se jim podařilo přimět mikroby vytvořit takové molekuly, které v přírodě dosud nikdy nebyly nalezeny.
Tak jako farmáři šlechtí obilí, tak i vědci šlechtili mikroby, aby dosáhli podoby, kterou si přáli. Ve své práci se zaměřili na enzymy, což jsou bílkoviny schopné řídit většinu biochemických procesů v živých organismech. Cílem bylo vytvořit takové enzymy, které budou vytvářet organicko-křemíkové sloučeniny.
- Křemík (lat. Silicium) je polokovový prvek, hojně se vyskytující v zemské kůře. Slouží jako základní materiál pro výrobu polovodičových součástek, ale i jako základní surovina pro výrobu skla a významná součást keramických a stavebních materiálů. Značka křemíku je Si. Křemík poprvé identifikoval roku 1787 Antoine Lavoisier jakožto složku pazourku a jiných křemíkatých hornin. V čisté podobě se křemík v přírodě nevyskytuje, setkáváme se pouze s jeho sloučeninami. Je po kyslíku druhým nejvíce zastoupeným prvkem v zemské kůře. Podle posledních dostupných údajů tvoří 26–28 % zemské kůry. V mořské vodě je jeho koncentrace poměrně nízká, pouze 3 mg Si/l, ve vesmíru připadá na jeden atom křemíku pouze přibližně 30 000 atomů vodíku.
Vývoj vědci započali s bílkovinami obsahujícími železo. Po sérii testování se soustředili na bakterii Rhodothermus marinus, která se vyskytuje v horkých islandských pramenech. U ní se odborníkům již po sérii tří mutací podařilo změnit enzym natolik, že vytvářel organicko-křemíkové vazby více než patnáctkrát účinněji než dosud známé syntetické postupy. Zmutovaný enzym navíc umí vytvořit nejméně 20 různých organicko-křemíkových sloučenin, z nichž 19 bylo pro vědu zcela nových.
Budoucí výzkum by se nyní měl zaměřit na to, jaké výhody a nevýhody má pro organismus schopnost vytvářet organicko-křemíkové sloučeniny.
