أنواع افتراضية من الكيمياء الحيوية

لقد نوقشت ذرة السيليكون على نطاق واسع باعتبارها أساسًا لنظام كيميائي حيوي بديل، ^{[ 24 ]} نظرًا لتشابهها الكيميائي الكبير مع الكربون ووجودها في نفس المجموعة من الجدول الدوري . ومثل الكربون، يمكن للسيليكون تكوين جزيئات كبيرة بما يكفي لحمل المعلومات البيولوجية. ^{[ 25 ]}

مع ذلك، يُعاني السيليكون من عدة عيوب كبديل للكربون. فالكربون أكثر وفرة من السيليكون في الكون بعشر مرات، ويبدو تركيبه الكيميائي أكثر تعقيدًا بطبيعته. ^{[ 25 ]} وبحلول عام 1998، حدد علماء الفلك 84 جزيئًا يحتوي على الكربون في الوسط بين النجوم ، بينما لم يُحددوا سوى 8 جزيئات تحتوي على السيليكون، نصفها يحتوي أيضًا على الكربون. ^{[ 26 ]} ورغم أن الأرض والكواكب الأرضية الأخرى غنية جدًا بالسيليكون وفقيرة بالكربون (يُعدّ السيليكون أكثر وفرة من الكربون في قشرة الأرض بنحو 925 مرة )، فإن الحياة على الأرض تعتمد على الكربون. وقد يُعزى ذلك إلى التنوع الأقل نسبيًا للمجموعات الوظيفية الموجودة في البوليمرات الطبيعية القائمة على السيليكون. ^{[ 25 ]}

بالمقارنة مع الكربون، يتميز السيليكون بنصف قطر ذري أكبر بكثير ، ويُكوّن روابط تساهمية أضعف بكثير مع الذرات - باستثناء الأكسجين والفلور ، حيث يُكوّن معهما روابط قوية جدًا. ^{[ 25 ]} لا تكاد توجد روابط متعددة مستقرة مع السيليكون، على الرغم من أن السيليكون يُظهر عددًا تنسيقيًا متنوعًا . ^{[ 27 ]} تتفاعل السيلانات ، وهي نظائر السيليكون للألكانات ، بسرعة مع الماء، وتتحلل السيلانات طويلة السلسلة تلقائيًا. ^{[ 28 ]} ونتيجة لذلك، فإن معظم السيليكون الأرضي "مُحتجز" في السيليكا ، وليس في مجموعة واسعة من السلائف البيولوجية. ^{[ 27 ]}

تُعدّ السيليكونات ، التي تتناوب فيها ذرات السيليكون والأكسجين ، أكثر استقرارًا بكثير من السيلانات، بل وقد تكون أكثر استقرارًا من الهيدروكربونات المكافئة لها في البيئات الفضائية الغنية بحمض الكبريتيك. ^{[ 28 ]} وبدلاً من ذلك، قد تُسهم الروابط الضعيفة في مركبات السيليكون في الحفاظ على وتيرة حياة سريعة في درجات الحرارة المنخفضة جدًا . وتُعدّ البوليسيلانولات، وهي نظائر السيليكون للسكريات ، من بين المركبات القليلة القابلة للذوبان في النيتروجين السائل . ^{[ 29 ] [ 27 ]}

جميع جزيئات السيليكون الكبيرة المعروفة هي بوليمرات اصطناعية، وبالتالي فهي "رتيبة مقارنةً بالتنوع الهائل للجزيئات العضوية الكبيرة". ^{[ 25 ] [ 27 ]} ومع ذلك، تستخدم بعض الكائنات الحية على الأرض السيليكا الحيوية : الهياكل السيليكاتية للدياتومات . افترض أ. ج. كيرنز سميث أن معادن السيليكات في الماء لعبت دورًا حاسمًا في نشأة الحياة ، حيث تشكلت مركبات الكربون الحيوية حول بنيتها البلورية . ^{[ 30 ] [ 31 ]} على الرغم من عدم رصدها في الطبيعة، فقد أُضيفت روابط الكربون-السيليكون إلى الكيمياء الحيوية من خلال التطور الموجه (الانتخاب الاصطناعي): فقد تم هندسة بروتين السيتوكروم ج من رودوثيرموس مارينوس لتحفيز روابط جديدة بين الكربون والسيليكون بين الهيدروسيلانات ومركبات الديازو . ^{[ 32 ]}

• تُعدّ البورانات شديدة الانفجار في الغلاف الجوي للأرض، لكنها ستكون أكثر استقرارًا في جوّ مُختزل . ومع ذلك، فإنّ وفرة البورون المنخفضة في الكون تجعله أقل احتمالًا كقاعدة للحياة من الكربون.
• تستطيع معادن مختلفة، بالاشتراك مع الأكسجين، تكوين هياكل معقدة للغاية ومستقرة حراريًا تُضاهي تلك الموجودة في المركبات العضوية؛ وتُعد الأحماض غير المتجانسة مثالًا على هذه العائلات. كما تُشبه بعض أكاسيد المعادن الكربون في قدرتها على تكوين كلٍ من هياكل الأنابيب النانوية والبلورات الشبيهة بالماس (مثل الزركونيا المكعبة ). ويُعد كلٌ من التيتانيوم والألومنيوم والمغنيسيوم والحديد أكثر وفرةً في قشرة الأرض من الكربون. ولذلك ، قد يكون وجود حياة قائمة على أكاسيد المعادن أمرًا ممكنًا في ظل ظروف معينة، بما في ذلك تلك التي يكون فيها وجود حياة قائمة على الكربون غير مرجح (مثل درجات الحرارة العالية). وقد أبلغت مجموعة كرونين في جامعة غلاسكو عن التجميع الذاتي لبوليوكسوميتالات التنجستن في كريات شبيهة بالخلايا. ^{[ 33 ]} ومن خلال تعديل محتوى أكسيد المعدن فيها، يُمكن لهذه الكريات أن تكتسب ثقوبًا تعمل كغشاء مسامي، مما يسمح بدخول وخروج المواد الكيميائية من الكرية بشكل انتقائي وفقًا لحجمها. ^{[ 33 ]}
• يستطيع الكبريت  أيضًا تكوين جزيئات طويلة السلسلة، ولكنه يعاني من نفس مشاكل التفاعل العالي التي يعاني منها الفوسفور والسيليانات. يُعدّ استخدام الكبريت بيولوجيًا كبديل للكربون أمرًا افتراضيًا بحتًا، خاصةً وأن الكبريت عادةً ما يُكوّن سلاسل خطية فقط بدلًا من السلاسل المتفرعة. (يُعدّ استخدام الكبريت بيولوجيًا كمستقبل للإلكترونات شائعًا، ويمكن تتبعه إلى 3.5 مليار سنة على الأرض، أي قبل استخدام الأكسجين الجزيئي. ^{[ 34 ]} تستطيع البكتيريا المختزلة للكبريت استخدام الكبريت العنصري بدلًا من الأكسجين، مُختزلةً الكبريت إلى كبريتيد الهيدروجين .)

جزيء الأمونيا (NH₃ ) _، مثل جزيء الماء، وفير في الكون، وهو مركب من الهيدروجين (أبسط العناصر وأكثرها شيوعًا) مع عنصر آخر شائع جدًا، وهو النيتروجين. ^{[ 58 ]} إن فكرة الدور المحتمل للأمونيا السائلة كمذيب بديل للحياة تعود إلى عام 1954 على الأقل، عندما طرح جيه بي إس هالدين هذا الموضوع في ندوة حول أصل الحياة. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

يمكن أن تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية في محلول الأمونيا، وتتشابه الأمونيا السائلة كيميائيًا مع الماء. ^{[ 58 ] [ 12 ]} تذيب الأمونيا معظم الجزيئات العضوية بكفاءة لا تقل عن كفاءة الماء، بالإضافة إلى العديد من العناصر المعدنية. وقد أشار هالدين إلى أن العديد من المركبات العضوية الشائعة المرتبطة بالماء لها نظائر مرتبطة بالأمونيا؛ فعلى سبيل المثال، مجموعة الأمين المرتبطة بالأمونيا (-NH₂ ₎ تُشابه مجموعة الهيدروكسيل المرتبطة بالماء (-OH). ^{[ 12 ]}

يمكن للأمونيا، مثل الماء، أن تستقبل أو تمنح أيون الهيدروجين (H ^{+). عندما تستقبل الأمونيا أيون الهيدروجين، فإنها تُكوّن كاتيون الأمونيوم (NH4+)، وهو مشابه لأيون الهيدرونيوم (H3O+ )} . ^وعندما تمنح أيون الهيدروجين _، ^فإنها تُكوّن أنيون الأميد ₍ NH2- ) ^، وهو مشابه لأنيون _{الهيدروكسيد} ⁽ OH- ) . ^[ 49 ^{] ومع ذلك} ، بالمقارنة مع الماء، فإن الأمونيا أكثر ميلاً لاستقبال أيون الهيدروجين ^وأقل ميلاً لمنحه؛ فهي نيوكليوفيل أقوى . ^{[ 49 ]} تعمل الأمونيا المضافة إلى الماء كقاعدة أرهينيوس : فهي تزيد من تركيز أنيون الهيدروكسيد. وعلى العكس من ذلك، باستخدام تعريف الحموضة والقاعدية في نظام المذيبات ، فإن الماء المضاف إلى الأمونيا السائلة يعمل كحمض، لأنه يزيد من تركيز كاتيون الأمونيوم. ^{[ 12 ]} إن مجموعة الكربونيل (C=O)، التي تُستخدم بكثرة في الكيمياء الحيوية الأرضية، لن تكون مستقرة في محلول الأمونيا، ولكن يمكن استخدام مجموعة الإيمين المماثلة (C=NH) بدلاً منها. ^{[ 49 ]}

مع ذلك، يُمثل الأمونيا تحديًا في كونه أساسًا للحياة. فالروابط الهيدروجينية بين جزيئات الأمونيا أضعف من تلك الموجودة في الماء، مما يجعل حرارة تبخر الأمونيا نصف حرارة تبخر الماء، وتوترها السطحي ثلثها، ويُقلل من قدرتها على تركيز الجزيئات غير القطبية بفعل تأثيرها الكاره للماء . وقد تساءل جيرالد فاينبرغ وروبرت شابيرو عما إذا كان بإمكان الأمونيا أن تُحافظ على تماسك الجزيئات ما قبل الحيوية بشكل كافٍ يسمح بظهور نظام ذاتي التكاثر. ^{[ 59 ] [ 12 ]} كما أن الأمونيا قابلة للاشتعال في وجود الأكسجين، ولا يُمكنها البقاء بشكل مستدام في بيئة مناسبة لعملية الأيض الهوائي . ^{[ 60 ]}

A biosphere based on ammonia would likely exist at temperatures or air pressures that are extremely unusual in relation to life on Earth. Life on Earth usually exists between the melting point and boiling point of water, at a pressure designated as normal pressure, between 0 and 100 °C (273 and 373 K). When also held to normal pressure, ammonia's melting and boiling points are −78 °C (195 K) and −33 °C (240 K) respectively. Because chemical reactions generally proceed more slowly at lower temperatures, ammonia-based life existing in this set of conditions might metabolize more slowly and evolve more slowly than life on Earth.^[60] On the other hand, lower temperatures could also enable living systems to use chemical species that would be too unstable at Earth temperatures to be useful.^[58]

A set of conditions where ammonia is liquid at Earth-like temperatures would involve it being at a much higher pressure. For example, at 60 atm ammonia melts at −77 °C (196 K) and boils at 98 °C (371 K).^[49]

Ammonia and ammonia–water mixtures remain liquid at temperatures far below the freezing point of pure water, so such biochemistries might be well suited to planets and moons orbiting outside the water-based habitability zone. Such conditions could exist, for example, under the surface of Saturn's largest moon Titan.^[61]

Methane (CH₄) is a simple hydrocarbon: that is, a compound of two of the most common elements in the cosmos: hydrogen and carbon. It has a cosmic abundance comparable with ammonia.^[58] Hydrocarbons could act as a solvent over a wide range of temperatures but would lack polarity. Isaac Asimov, the biochemist and science fiction writer, suggested in 1981 that poly-lipids could form a substitute for proteins in a non-polar solvent such as methane.^[58] Lakes composed of a mixture of hydrocarbons, including methane and ethane, have been detected on the surface of Titan by the Cassini spacecraft.

يدور جدل حول فعالية الميثان والهيدروكربونات الأخرى كمذيبات للحياة مقارنةً بالماء أو الأمونيا. ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]} يُعد الماء مذيبًا أقوى من الهيدروكربونات، مما يُسهّل نقل المواد داخل الخلية. ^{[ 65 ]} مع ذلك، يتميز الماء أيضًا بنشاطه الكيميائي العالي وقدرته على تكسير الجزيئات العضوية الكبيرة من خلال التحلل المائي. ^{[ 62 ]} لن يواجه الكائن الحي الذي يستخدم الهيدروكربونات كمذيب خطر تدمير جزيئاته الحيوية بهذه الطريقة. ^{[ 62 ]} كما أن ميل جزيء الماء لتكوين روابط هيدروجينية قوية قد يُعيق الروابط الهيدروجينية الداخلية في الجزيئات العضوية المعقدة. ^{[ 57 ]} قد تستفيد الحياة التي تستخدم الهيدروكربونات كمذيب بشكل أكبر من الروابط الهيدروجينية داخل جزيئاتها الحيوية. ^{[ 62 ]} علاوة على ذلك، فإن قوة الروابط الهيدروجينية داخل الجزيئات الحيوية تُناسب بيئة كيميائية حيوية منخفضة الحرارة. ^{[ 62 ]}

جادل عالم الأحياء الفلكية كريس مكاي ، استنادًا إلى أسس الديناميكا الحرارية، بأنه إذا وُجدت حياة على سطح تيتان، تستخدم الهيدروكربونات كمذيب، فمن المرجح أنها ستستخدم أيضًا الهيدروكربونات الأكثر تعقيدًا كمصدر للطاقة عن طريق تفاعلها مع الهيدروجين، مُختزلةً الإيثان والأسيتيلين إلى ميثان. ^{[ 66 ]} وقد حدد داريل ستروبل من جامعة جونز هوبكنز في عام 2010 دليلًا محتملًا على هذا الشكل من الحياة على تيتان ؛ وهو وفرة أكبر للهيدروجين الجزيئي في الطبقات العليا من الغلاف الجوي لتيتان مقارنةً بالطبقات السفلى، مما يُشير إلى انتشار هابط بمعدل 10^ ²⁵ جزيء تقريبًا في الثانية واختفاء الهيدروجين بالقرب من سطح تيتان. وكما أشار ستروبل، فإن نتائجه تتوافق مع التأثيرات التي توقعها كريس مكاي في حال وجود أشكال حياة مُنتجة للميثان . ^{[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]} في العام نفسه، أظهرت دراسة أخرى مستويات منخفضة من الأسيتيلين على سطح تيتان، وهو ما فسّره كريس مكاي بأنه يتوافق مع فرضية قيام الكائنات الحية باختزال الأسيتيلين إلى ميثان. ^{[ 65 ]} وبينما أعاد مكاي التأكيد على الفرضية البيولوجية، حذّر من أن هناك تفسيرات أخرى أكثر ترجيحًا لوجود الهيدروجين والأسيتيلين: احتمالات وجود عمليات فيزيائية أو كيميائية لم تُحدد بعد (مثل وجود عامل حفاز سطحي غير حي يمكّن الأسيتيلين من التفاعل مع الهيدروجين)، أو وجود عيوب في النماذج الحالية لتدفق المواد. ^{[ 68 ]} وأشار إلى أن وجود عامل حفاز غير بيولوجي فعال عند 95 كلفن يُعدّ بحد ذاته اكتشافًا مذهلاً. ^{[ 68 ]} 

أزوتوسوم

في مقال نُشر في فبراير 2015، تمّ تصميم نموذج حاسوبي لغشاء خلوي افتراضي يُطلق عليه اسم "أزوتوسوم"، قادر على العمل في الميثان السائل في ظروف تيتان. يتكون هذا الغشاء من الأكريلونيتريل ، وهو جزيء صغير يحتوي على الكربون والهيدروجين والنيتروجين، ومن المتوقع أن يتمتع بثبات ومرونة في الميثان السائل تُضاهي تلك الموجودة في طبقة ثنائية من الفوسفوليبيدات (نوع الغشاء الخلوي الذي تمتلكه جميع الكائنات الحية على الأرض) في الماء السائل. ^{[ 69 ] [ 70 ]} وقد أكد تحليل البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة للمليمتر/دون المليمتر (ALMA)، والتي اكتملت في عام 2017، وجود كميات كبيرة من الأكريلونيتريل في غلاف تيتان الجوي. ^{[ 71 ] [ 72 ]} وتساءلت دراسات لاحقة عما إذا كان الأكريلونيتريل قادرًا على التجميع الذاتي لتكوين الأزوتوسومات. ^{[ 73 ]} مع ذلك، في عام 2025، اقترح العالمان كريستيان ماير وكونور نيكسون آلية جديدة للتغلب على العوائق السابقة أمام التجميع الذاتي للأزوتوسومات في الميثان السائل، وذلك بالاعتماد على "رش" طبقة سطح بحيرة الميثان بواسطة قطرة مطر هيدروكربونية. ^{[ 74 ] [ 75 ]}

يُعدّ فلوريد الهيدروجين (HF)، كالماء، جزيئًا قطبيًا، وبسبب قطبيته، يُمكنه إذابة العديد من المركبات الأيونية. عند الضغط الجوي ، تبلغ درجة انصهاره 189.15 كلفن (-84.00 درجة مئوية) ، ودرجة غليانه 292.69 كلفن (19.54 درجة مئوية) ؛ والفرق بينهما يزيد قليلًا عن 100 كلفن. كما يُكوّن فلوريد الهيدروجين روابط هيدروجينية مع الجزيئات المجاورة له، كما يفعل الماء والأمونيا. وقد اعتبره علماء مثل بيتر سنيث ^{[ 76 ]} وكارل ساجان ^{[ 56 ] مذيبًا محتملًا للحياة.}     

يُعدّ فلوريد الهيدروجين (HF) خطيرًا على الأنظمة الجزيئية التي تتكون منها الحياة على الأرض، لكن بعض المركبات العضوية الأخرى، مثل شمع البارافين ، مستقرة معه. ^{[ 56 ]} ومثل الماء والأمونيا، يدعم فلوريد الهيدروجين السائل تفاعلات الحموضة والقاعدية. وباستخدام تعريف الحموضة والقاعدية في نظام المذيبات، يعمل حمض النيتريك كقاعدة عند إضافته إلى فلوريد الهيدروجين السائل. ^{[ 77 ]}

ومع ذلك، فإن فلوريد الهيدروجين نادر للغاية على مستوى الكون، على عكس الماء والأمونيا والميثان. ^{[ 78 ]}

يُعدّ كبريتيد الهيدروجين أقرب نظير كيميائي للماء ، ^{[ 79 ]} ولكنه أقل قطبية وأضعف مذيبًا غير عضوي. ^{[ 80 ]} يتوفر كبريتيد الهيدروجين بوفرة على قمر آيو التابع لكوكب المشتري ، وقد يكون في حالة سائلة على عمق قصير تحت سطحه؛ وقد اقترح عالم الأحياء الفلكية ديرك شولز-ماكوش أنه مذيب محتمل للحياة هناك. ^{[ 81 ]} على كوكب ذي محيطات من كبريتيد الهيدروجين، قد يكون مصدر كبريتيد الهيدروجين البراكين، وفي هذه الحالة قد يختلط بكمية قليلة من فلوريد الهيدروجين ، مما قد يساعد على إذابة المعادن. قد تستخدم الكائنات الحية التي تعيش على كبريتيد الهيدروجين مزيجًا من أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون. وقد تنتج وتعيش على أول أكسيد الكبريت ، وهو مشابه للأكسجين (O2 ₎ . يعاني كبريتيد الهيدروجين، مثل سيانيد الهيدروجين والأمونيا، من نطاق درجة الحرارة الضيق الذي يكون فيه سائلاً، على الرغم من أن هذا النطاق، مثل نطاق سيانيد الهيدروجين والأمونيا، يزداد مع زيادة الضغط.

ثاني أكسيد السيليكون ، المعروف أيضًا باسم السيليكا والكوارتز، مادة وفيرة جدًا في الكون، وله نطاق واسع من درجات الحرارة التي يكون فيها سائلًا. مع ذلك، تتراوح درجة انصهاره بين 1600 و1725 درجة مئوية (2912 إلى 3137 درجة فهرنهايت) ، لذا يستحيل تكوين مركبات عضوية عند هذه الدرجة، لأنها ستتحلل جميعها. تشبه السيليكات ثاني أكسيد السيليكون، وبعضها له درجات انصهار أقل من السيليكا. وقد اقترح فاينبرغ وشابيرو أن صخور السيليكات المنصهرة قد تُشكل وسطًا سائلًا للكائنات الحية التي تعتمد تركيبتها الكيميائية على السيليكون والأكسجين وعناصر أخرى مثل الألومنيوم . ^{[ 82 ]}  

تُقترح أحيانًا مذيبات أخرى:

• الموائع فوق الحرجة : ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج والهيدروجين فوق الحرج. ^{[ 83 ]}
• مركبات الهيدروجين البسيطة: كلوريد الهيدروجين . ^{[ 84 ]}
• مركبات أكثر تعقيدًا: حمض الكبريتيك ، ^{[ 50 ]} الفورماميد ، ^{[ 51 ]} الميثانول . ^{[ 84 ]}
• السوائل ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية: النيتروجين السائل ^{[ 52 ]} والهيدروجين . ^{[ 52 ]}
• السوائل ذات درجة الحرارة العالية: كلوريد الصوديوم . ^{[ 85 ]}

حمض الكبريتيك في حالته السائلة قطبي للغاية. يبقى سائلاً عند درجات حرارة أعلى من الماء، حيث يتراوح نطاق سيولته بين 10  درجات مئوية و337  درجة مئوية عند ضغط  جوي واحد، مع أنه يتحلل ببطء فوق 300  درجة مئوية. من المعروف أن حمض الكبريتيك وفير في غيوم كوكب الزهرة ، على شكل قطرات رذاذ . في الكيمياء الحيوية التي تستخدم حمض الكبريتيك كمذيب، يمكن لمجموعة الألكين (C=C)، المكونة من ذرتي كربون مرتبطتين برابطة ثنائية، أن تعمل بشكل مشابه لمجموعة الكربونيل (C=O) في الكيمياء الحيوية المائية. ^{[ 50 ]}

طُرح اقتراحٌ مفاده أن الحياة على المريخ قد تكون موجودة وتستخدم مزيجًا من الماء وبيروكسيد الهيدروجين كمذيب. ^{[ 86 ]} يتميز مزيجٌ من الماء وبيروكسيد الهيدروجين بنسبة 61.2% (بالكتلة) بنقطة تجمد تبلغ -56.5  درجة مئوية، ويميل إلى التبريد الفائق بدلًا من التبلور. كما أنه مادةٌ ماصةٌ للرطوبة ، وهي ميزةٌ في بيئةٍ شحيحة المياه. ^{[ 87 ] [ 88 ]}

تم اقتراح ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج كمرشح للكيمياء الحيوية البديلة نظراً لقدرته على إذابة المركبات العضوية بشكل انتقائي والمساعدة في عمل الإنزيمات، ولأن الكواكب من نوع "الأرض العملاقة" أو "الزهرة العملاقة" ذات الغلاف الجوي الكثيف عالي الضغط قد تكون شائعة. ^{[ 83 ]}

لاحظ الفيزيائيون أنه على الرغم من أن عملية التمثيل الضوئي على الأرض تشمل عادةً النباتات الخضراء، إلا أن مجموعة متنوعة من النباتات ذات الألوان الأخرى قد تدعم هذه العملية، وهي ضرورية لمعظم أشكال الحياة على الأرض، وأن ألوانًا أخرى قد تُفضّل في الأماكن التي تتلقى مزيجًا مختلفًا من الإشعاع النجمي عن الأرض. ^{[ 89 ] [ 90 ]} تشير هذه الدراسات إلى أن النباتات الزرقاء غير مرجحة؛ ومع ذلك، قد تكون النباتات الصفراء أو الحمراء شائعة نسبيًا. ^{[ 90 ]}

تخضع العديد من النباتات والحيوانات على الأرض لتغيرات بيوكيميائية كبيرة خلال دورات حياتها استجابةً لتغير الظروف البيئية، على سبيل المثال، من خلال امتلاك حالة بوغية أو حالة سبات يمكن أن تستمر لسنوات أو حتى آلاف السنين بين مراحل الحياة الأكثر نشاطًا. ^{[ 91 ]} وبالتالي، من الممكن بيوكيميائيًا استمرار الحياة في بيئات لا تتوافق مع الحياة كما نعرفها إلا بشكل دوري.

على سبيل المثال، تستطيع الضفادع في المناخات الباردة البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة مع بقاء معظم سوائل أجسامها متجمدة، ^{[ 91 ]} بينما قد تصبح ضفادع الصحراء في أستراليا خاملة وتصاب بالجفاف في فترات الجفاف، حيث تفقد ما يصل إلى 75% من سوائلها، إلا أنها تعود إلى الحياة بسرعة عن طريق إعادة الترطيب في فترات الرطوبة. ^{[ 92 ]} ويبدو كلا النوعين من الضفادع غير نشطين بيوكيميائيًا (أي غير حيين) خلال فترات السكون لأي شخص لا يملك وسيلة حساسة للكشف عن انخفاض مستويات التمثيل الغذائي.

ربما تطورت الشفرة الوراثية خلال الانتقال من عالم الحمض النووي الريبوزي (RNA) إلى عالم البروتينات . ^{[ 93 ]} تفترض فرضية عالم الألانين أن تطور الشفرة الوراثية (ما يُعرف بمرحلة GC ^{[ 94 ]} ) بدأ بأربعة أحماض أمينية أساسية فقط : الألانين ، والجليسين ، والبرولين ، والأورنيثين ( الذي أصبح الآن أرجينين ). ^{[ 95 ]} وانتهى تطور الشفرة الوراثية بعشرين حمضًا أمينيًا مُكوِّنًا للبروتينات . من وجهة نظر كيميائية، معظمها مشتقات من الألانين، وهي مناسبة بشكل خاص لبناء الحلزونات ألفا والصفائح بيتا - وهي عناصر هيكلية ثانوية أساسية للبروتينات الحديثة. والدليل المباشر على ذلك هو إجراء تجريبي في البيولوجيا الجزيئية يُعرف باسم مسح الألانين .

إن وجود عالم افتراضي قائم على البرولين من شأنه أن يخلق حياة بديلة محتملة، حيث يعتمد التركيب الجيني على البنية الكيميائية للبرولين كعمود فقري بروتيني . وبالمثل، يُمكن تصور وجود عالم قائم على الجلايسين وعالم قائم على الأورنيثين ، لكن الطبيعة لم تختر أيًا منها. ^{[ 96 ]} إن تطور الحياة باستخدام البرولين أو الجلايسين أو الأورنيثين كبنية أساسية لبوليمرات شبيهة بالبروتين ( مطويات ) سيؤدي إلى عوالم بيولوجية متوازية. وستمتلك هذه العوالم هياكل جسمية وتركيبات جينية مختلفة جذريًا عن الكائنات الحية في المحيط الحيوي المعروف . ^{[ 97 ]}

في عام 2007، اقترح فاديم ن. تسيتوفيتش وزملاؤه أن جزيئات الغبار المعلقة في البلازما قد تُظهر سلوكيات شبيهة بالحياة ، في ظل ظروف قد توجد في الفضاء. ^{[ 98 ] [ 99 ]} أظهرت النماذج الحاسوبية أنه عندما يُشحن الغبار، يمكن للجزيئات أن تُنظم نفسها ذاتيًا في هياكل حلزونية مجهرية، ويقدم المؤلفون "مخططًا أوليًا لنموذج محتمل لـ... إعادة إنتاج بنية الحبيبات الحلزونية".

في عام 2020، افترض لويس أ. أنشوردوكي ويوجين م. تشودنوفسكي من جامعة مدينة نيويورك أن الحياة الكونية، التي تتكون من أقطاب مغناطيسية متصلة بخيوط كونية ، قد تتطور داخل النجوم. ^{[ 13 ]} ويتحقق ذلك من خلال تمدد هذه الخيوط بفعل جاذبية النجم الهائلة، مما يسمح لها باتخاذ أشكال أكثر تعقيدًا، وربما تكوين هياكل مشابهة لهياكل الحمض النووي الريبوزي (RNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) الموجودة في الكائنات الحية القائمة على الكربون. وبناءً على ذلك، من الممكن نظريًا أن تصبح هذه الكائنات ذكية في نهاية المطاف، وأن تبني حضارة باستخدام الطاقة الناتجة عن الاندماج النووي للنجم. ولأن هذا الاستخدام سيستهلك جزءًا من طاقة النجم، فإن لمعانه سينخفض ​​أيضًا. ولهذا السبب، يُعتقد أن هذه الحياة قد توجد داخل النجوم التي يُلاحظ أنها تبرد بشكل أسرع أو أقل سطوعًا مما تتوقعه النماذج الكونية الحالية.

اقترح فرانك دريك في عام 1973 أن الحياة الذكية قد تسكن النجوم النيوترونية . ^{[ 100 ]} أشارت النماذج الفيزيائية في عام 1973 إلى أن مخلوقات دريك ستكون مجهرية. ^{[ 100 ]}