หากเราพิจารณาถึงสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ ออกซิเจน (O) และ คาร์บอน (C) เป็นฐาน โอกาสที่จะใช้ธาตุชนิดอื่นที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงนั้นมีจำกัด เนื่องจากคาร์บอนเป็นธาตุที่สามารถสร้างพันธะได้หลากหลายและมีความเสถียรสูง แต่มีธาตุอื่น ๆ ที่อาจทำหน้าที่คล้ายกันได้ในสิ่งแวดล้อมหรือสถานการณ์ที่ต่างออกไป
ธาตุที่มีโอกาสเป็นฐานให้กับโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตอื่นได้คือ:
1. ซิลิคอน (Si)
เหตุผลในการเลือกใช้ซิลิคอน: ซิลิคอนเป็นธาตุที่อยู่ในกลุ่มเดียวกับคาร์บอนในตารางธาตุ (หมู่ที่ 14) และสามารถสร้างพันธะได้สี่พันธะเช่นเดียวกับคาร์บอน นอกจากนี้ซิลิคอนยังมีความสามารถในการรวมตัวเป็นโครงสร้างโซ่หรือโครงสร้างสามมิติได้เหมือนคาร์บอน
โครงสร้างที่เป็นไปได้: ซิลิคอนอาจสร้างโครงสร้างที่เรียกว่า ซิลิโคน (Silicones) ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ที่มีการเชื่อมโยงเป็นพันธะซิลิกอน-ออกซิเจน นอกจากนี้ยังสามารถสร้าง ซิลิเคต และโครงสร้างของซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO₂) อย่างไรก็ตามซิลิคอนไม่สามารถรวมตัวได้หลากหลายเท่ากับคาร์บอนในสภาวะปกติ ดังนั้นโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตที่ใช้ซิลิคอนเป็นฐานอาจมีความแข็งแรงมากกว่าและยืดหยุ่นน้อยกว่าที่เกิดจากคาร์บอน
สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม: เนื่องจากพันธะซิลิคอนมีเสถียรภาพในอุณหภูมิสูง สิ่งมีชีวิตที่ใช้ซิลิคอนเป็นฐานอาจเติบโตได้ดีในสภาวะที่ร้อนและแห้ง หรือในสภาพแวดล้อมที่มีซิลิกอนไดออกไซด์สูง เช่น พื้นผิวดินทราย หรือบนดาวเคราะห์ที่มีแร่ซิลิเคตเป็นส่วนประกอบหลัก
2. ฟอสฟอรัส (P)
- เหตุผลในการเลือกใช้ฟอสฟอรัส: ฟอสฟอรัสสามารถสร้างพันธะหลายแบบและมีปฏิกิริยาเคมีสูง คล้ายกับคาร์บอนและไนโตรเจน โดยเฉพาะในรูปแบบของ ฟอสฟอโรคาร์บอน หรือการสร้างพันธะกับฟอสฟอรัสอื่น ๆ ที่ทำให้เกิดโครงสร้างคล้ายกรดฟอสฟอริก
- โครงสร้างที่เป็นไปได้: สิ่งมีชีวิตที่ใช้ฟอสฟอรัสเป็นฐานอาจมีโครงสร้างคล้ายโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกที่เรามีในรูปแบบ DNA หรือ RNA ของมนุษย์ แต่แทนที่คาร์บอนด้วยฟอสฟอรัส โครงสร้างที่เกิดขึ้นอาจเป็นโครงสร้างคล้ายโพลีฟอสฟอรัส (Polyphosphates) ซึ่งมีความยืดหยุ่นและสามารถรวมตัวกันได้ แต่มีความซับซ้อนน้อยกว่าพันธะคาร์บอน
- สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม: สิ่งมีชีวิตที่ใช้ฟอสฟอรัสเป็นฐานอาจพบได้ในพื้นที่ที่มีฟอสฟอรัสสูง เช่น ในแหล่งน้ำที่อุดมไปด้วยสารประกอบฟอสเฟต หรือในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเล็กน้อย ซึ่งเหมาะกับการรวมตัวของฟอสฟอรัส
3. ไนโตรเจน (N)
- เหตุผลในการเลือกใช้ไนโตรเจน: ไนโตรเจนสามารถสร้างโครงสร้างหลายชนิด เช่น ไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ และยังมีความสามารถในการสร้างพันธะคู่ที่ซับซ้อนได้หลายรูปแบบ
- โครงสร้างที่เป็นไปได้: โครงสร้างที่อาจเป็นไปได้คือโครงสร้างแบบ ไนไตรด์ (Nitrides) หรือ แอมโมเนียม (ในสภาวะที่มีการเติมอิเล็กตรอน) สิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจมีโครงสร้างโปรตีนและเอนไซม์ที่ใช้อะตอมของไนโตรเจนเป็นแกนหลัก แทนที่คาร์บอนในการสร้างโครงสร้างโมเลกุลใหญ่ ๆ
- สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม: สิ่งมีชีวิตที่ใช้ไนโตรเจนเป็นฐานอาจอยู่ในที่ที่มีปริมาณไนโตรเจนสูง หรือสภาวะแวดล้อมที่มีความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ เช่น บนดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์ที่มีบรรยากาศเป็นก๊าซไนโตรเจนสูง
4. กำมะถัน (S)
- เหตุผลในการเลือกใช้กำมะถัน: กำมะถันเป็นธาตุที่สามารถสร้างพันธะซับซ้อนได้หลายรูปแบบ ทั้งกับตัวเองและกับธาตุอื่น ๆ โดยเฉพาะในสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำ กำมะถันสามารถสร้างโครงสร้างของไทโอไซยาเนต (Thiocyanates) หรือโพลีซัลไฟด์ (Polysulfides) ที่สามารถทำหน้าที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานของเซลล์ได้
- โครงสร้างที่เป็นไปได้: โครงสร้างของสิ่งมีชีวิตที่ใช้กำมะถันเป็นฐานอาจคล้ายกับสารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถัน เช่น ไทโอไลต์ (Thiols) หรือซัลไฟด์ และมีเอนไซม์ที่ใช้พันธะซัลเฟอร์เป็นตัวเชื่อมต่อ
- สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม: สิ่งมีชีวิตที่ใช้กำมะถันเป็นฐานอาจอาศัยในสภาพแวดล้อมที่มีสารประกอบซัลเฟอร์สูง เช่น ในแหล่งภูเขาไฟที่มีซัลเฟอร์ในระดับสูง หรือในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำเช่นบริเวณร้อนใต้ดินใต้น้ำ