К макроэлементам относятся: кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, железо.
К микроэлементам относятся: кобальт, йод, фтор и др. химические элементы, содержащиеся в живом организме в количестве менее 0,01%.
Строение атомов следующих химических элементов сходно со строением атомов углерода: Кремний, Германий, Азот, Сера и др. Эти элементы, как и углерод, могут проявлять степень окисления +2 и +4.
Земная жизнь развилась на основе углерода. Это свидетельствует в пользу того, что углерод более подходит для формирования биохимических процессов на планетах, подобных нашей. Теоретически некоторые элементы могли бы заменить углерод в структуре органических веществ. Например:
- Кремний может участвовать в формировании биологических молекул в качестве замены углероду, но при других комбинациях температуры и давления. Многие кремниевые аналоги углеродных соединений не могут быть получены, они либо слишком реактивны, либо слишком нестабильны;
- Азот и бор имитируют связь углерод – углерод, но на основе их комбинации невозможно создать то разнообразие химических реакций и соединений, известных в химии углерода;
- Соединения азота и водорода химически более разнообразны, чем углеводороды, но такие соединения могут встречаться в недрах других планет при очень высоком давлении;
- Азот и фосфор могли бы образовывать более сложные ковалентные связи, тем самым делая возможным возникновение большого разнообразия молекул. Но соотношения этих элементов мало для возникновения жизни.
Таким образом, заменить углерод другими химическими элементами невозможно.