Космологические и комбинаторные основания редкости жизни в наблюдаемой вселенной

[Combinator]

Источник вполне серьёзный. Книга "Климат в эпохи крупных биосферных перестроек" под ред. М. А. Семихатова, Н. М. Чумакова. Это просто адрес электронной библиотеки.

Можно найти ещё здесь: http://lithology.ru/system/files/books/climat.pdf

Спасибо, нашёл. Кстати, некоторые авторы связывают и это оледенение с началом процесса насышения атмосферы кислородом, см., например: http://sajg.geoscienceworld.org/content/109/1-2/97.short?related-urls=yes&legid=gssajg;109/1-2/97

[Combinator]

Автор книги ссылается на англоязычные источники:

Спасибо! Дополнительное независимое подтверждение того, что цианобактерии могли появиться как минимум 2.9 млрд. лет назад!

[Combinator]

Кстати, если удастся получить лабораторный образец самовоспроизводящегося рибозима (из нуклеотидов) – это само по себе будет очень серьёзный аргумент в пользу достаточной простоты самозарождения жизни. Ведь по сути находят такие структуры методом случайного поиска. Если пространство требуемых конфигураций мало - то попасть в него будет практически невозможно (а с учётом возможностей техники и времени эксперимента даже доля пространства активных конфигураций ко всему пространству 10^-23 – недостижимо малая для эксперимента, а вот для планеты вполне приемлемая). Естественная химическая эволюция в масштабах целой планеты за времена в несколько миллионов лет прощупает заведомо существенно большую его область.

Не совсем так. Во-первых, эти структуры получены не методом случайного поиска, а сочетанием искусственной селекции рибозимов и "интеллектуального дезайна". Во-вторых, в данных экспериментах создаются очень "тепличные" условия, совершенно недостижимые на ранней Земле. По сути системе "скармливают" уже готовые АКТИВИРОВАННЫЕ нуклеотиды (причём, именно только те, "канонические", которые эксклюзивно присутствуют в РНК) в нереальных в неживой природе концентрациях. Я уже не говорю о том, что основного химического элемента, из котором строится "скелет" всех органических молекул - углерода на Земле очень мало. В любом случае, даже если в этих тепличных условиях удастся синтезировать самореплицирующийся рибозим, несомненно, это будет важнейшим достижением, достойным Нобелевской премии.
 

[AlexAV]

Спасибо, нашёл. Кстати, некоторые авторы связывают и это оледенение с началом процесса насышения атмосферы кислородом, см., например:

Честно говоря совершенно непонятна связь кислорода и оледенения. Кислород в смысле климатического влияния сам по себе всего лишь фоновый газ типа азота, для ИК почти прозрачный (не которое НО добавляют магнито-дипольные переходы и образование озона)

На климат влияют:

1)   Светимость солнца и элементы орбиты земли
2)   Атмосферное давление (общее по всем составляющим) и показатель адиабаты атмосферного воздуха.
3)   Прозрачность атмосферы для ИК и видимого света.

Третье определяется главным образом содержанием парниковых газов.

Главные парниковые газы – вода и углекислый газ. С водой всё понятно. А вот с углекислым газом сложнее. Углекислый газ в присутствии жидкой воды быстро связывается (в геологическом плане) с минералами литосферы и удаляется из атмосферы (наличие жизни здесь совершенно несущественно) и поэтому находится в динамическом равновесии выделение углекислоты при вулканизме – связывание в карбонаты литосферой. Опять кислород не причём.

Кислород влияет только на содержание метана. Он опять же находится в динамическом равновесии (без учёта биосферы, мы же про архей) выделение при вулканизме – деструкция. Собственно деструкция идёт и просто под действием солнечного света (даже на Титане, а уж на Земле тем более), поэтому его не могло быть слишком много. Однако понятно, что наличие свободного кислорода снижает его ещё больше. По сути это единственный осмысленный канал влияния кислорода на климат. Не слишком ли мало?

[AlexAV]

по сути системе "скармливают" уже готовые АКТИВИРОВАННЫЕ нуклеотиды

С активированными нуклеотидами вопрос принципиальный. Неактивированные термодинамически неспособны к конденсации в полимер. Далее можете делать рибозим хоть из миллиона нуклеотидов - расти он на такой среде не сможет. Это вообще поднимает планку простейшей живой системы до законченной клетки археи с активным энергетическим обменом.

Если это так, то тут и аргументы Мазура летят в мусорную корзину. С учётом термодинамической невыгодности многих биополимеров вероятность самосборки целой клетки можно строго приравнять к нулю даже в инфеляционно большой вселенной.

Остается только божественное чудо. Ну или в природе существовал механизм синтеза активированных нуклеотидов.

[Combinator]

Кислород влияет только на содержание метана. Он опять же находится в динамическом равновесии (без учёта биосферы, мы же про архей) выделение при вулканизме – деструкция.

Так в позднем архее жизнь уже цвела полным цветом, включая архей-метаногенов.

Собственно деструкция идёт и просто под действием солнечного света (даже на Титане, а уж на Земле тем более), поэтому его не могло быть слишком много. Однако понятно, что наличие свободного кислорода снижает его ещё больше. По сути это единственный осмысленный канал влияния кислорода на климат. Не слишком ли мало?

Метаногены должны были вырабатывать его в огромных количествах (ведь в безкислородной среде для них как раз раздолье). Да и вообще, по моему зависимость оледенений от концентрации кислорода в атмосфере это достаточно общепризнанный факт.

[Combinator]

С активированными нуклеотидами вопрос принципиальный. Неактивированные термодинамически неспособны к конденсации в полимер. Далее можете делать рибозим хоть из миллиона нуклеотидов - расти он на такой среде не сможет. Это вообще поднимает планку простейшей живой системы до законченной клетки археи с активным энергетическим обменом.

Да именно так. Ну так и нужно искать реалистичные механизмы их активации, а не прятать голову в песок, типа, раз без активированных нуклеотидов всё равно ничего не получится, примем без доказательства, что они есть.

[AlexAV]

Так в позднем архее жизнь уже цвела полным цветом, включая архей-метаногенов.

Возможно. Это могло существенно влиять на климат архея (в сторону потепления).

Но ведь возникновении жизни – это период когда их вообще-то не было по определению. Солнце было существенно слабее, а атмосфера разреженнее (в катархее считается что атмосферы не было и она появляется позже в результате дегазации, но ведь это произошло не за один день).

Да и вообще, по моему зависимость оледенений от концентрации кислорода в атмосфере это достаточно общепризнанный факт.

Корреляция не есть доказательство причинной связи. Какой физический механизм? Хотя если принять влияние анаэробную генерацию метана биосферой – всё выгладит в принципе вполне логично.

[AlexAV]

Да именно так. Ну так и нужно искать реалистичные механизмы их активации, а не прятать голову в песок, типа, раз без активированных нуклеотидов всё равно ничего не получится, примем без доказательства, что они есть.

Так альтернативой у нас идёт только божественное творение.

[Combinator]

Но ведь возникновении жизни – это период когда их вообще-то не было по определению. Солнце было существенно слабее, а атмосфера разреженнее (в катархее считается что атмосферы не было и она появляется позже в результате дегазации, но ведь это произошло не за один день).

На период, в который по мнению большинства учёных существовал "РНК-мир" приходится поздняя тяжёлая бомбаридировка во время которой температура поднялась настолько, что все поверхностные породы попросту переплавились. На Земле не известно пород возрастом старше 3.8 млрд. лет.

Корреляция не есть доказательство причинной связи. Какой физический механизм? Хотя если принять влияние анаэробную генерацию метана биосферой – всё выгладит в принципе вполне логично.

Механизм простой: CH4 + O2 => CO2 + H2O
 

[Combinator]

Так альтернативой у нас идёт только божественное творение.

Давайте каждый будет говорить сам за себя.

[alex_semenov]

…то всякая БЕССОВЕСТНАЯ шваль, начала сомневаться в методике и рукоблудить в трех соснах с картами!

И это модераторы считают приемлемым ? М-да… куда катится Интернет.

Приношу извинения  вам лично. Тут я явно переступил черту приличия.
Мои извинения всему форуму и модератору!

[alex_semenov]

Алекс, слежу за вашим спором (по мере сил) краем глаза. Что в итоге вырисовалось? Вы в итоге получаете лаконичный РНК-саморепликатор  в ~ 50 значимых нуклеотидов (мелькало 47)? Или это только так нам хочется, а"в полевых условиях" эта нежеть еще не способна выжить (на этом в начале этой темы и остановились)?
Мне уже самому стало интересно поиграть за ваши ворота.
Но как мне кажется вы с Комбинатором, все глубже и глубже залазите во что-то  все более мелкое и мелкое... Все менее значимое и значимое для сути спора... Нет?

[AlexAV]

На период, в который по мнению большинства учёных существовал "РНК-мир" приходится поздняя тяжёлая бомбаридировка во время которой температура поднялась настолько, что все поверхностные породы попросту переплавились. На Земле не известно пород возрастом старше 3.8 млрд. лет.

Из первого второе на самом деле никак не следует. Земля – геологически активное тело и древние породы погружались в мантию и исчезали и сами по себе.

Механизм простой: CH4 + O2 => CO2 + H2O

Этого мало. В том плане, что нужна хотя бы климатическая модель земли с атмосферой богатой метаном.

[Combinator]

Из первого второе на самом деле никак не следует. Земля – геологически активное тело и древние породы погружались в мантию и исчезали и сами по себе.

Тем не менее, вплодь до 3.8 млрд. породы есть, а дальше - как обрезало. А ведь породы возрастом, положим, 4.0 млрд. лет древнее пород в 3.8 всего на 5%.

Этого мало. В том плане, что нужна хотя бы климатическая модель земли с атмосферой богатой метаном.

Такие модели, конечно, есть, см., например: http://www.rsci.ru/science_news/231754.php

[alex_semenov]

Кстати, сегодня утром "снялся с ручника" и таки посмотрел лекцию Кунина...

Вот и хорошо, и это почитайте:
Чернавский Д.С. "Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики" УФН 170 157–183 (2000)
При попытках физического описания возникновения живых существ из неживой материи возникают трудности, связанные с оценками маловероятных событий....

С концепцией Чернавского я знаком еще по ночному эфиру Гордона.

Гордон №257 Возникновение биологической информации

Кажестя именно эта его передача и получила приз в миллион, нет?

Вообще интересная мысль (от иероглифов к алфавиту) но... честно говоря, НЕ УБЕДИТЕЛЬНО. Мне кажется что здесь ПРЯЧЕТСЯ та же проблема, как и везде. Нет, собственно, количественной оценки самого эффекта. Есть расчеты того, что можно было уцепить (показано, что хорошо решается проблема хиральности), но сама ключевая идея (как порядок вытягивает себя из болота хаоса) опять описана "на пальцах". То есть как вечный двигатель. Описательно, вроде разумно... даже верится...



но... Движущую силу качественного эффекта я не уловил. За счет КАКОГО ПОТЕНЦИАЛА это происходит? Не могу избавится от  смутных сомнений, что процесс таки "не пойдет против течения" на всю красоту конструкции...


Кстати. "Немыслимые" оценки комбинаторных числе в статье  (10^-400  и даже 10^-60 000) вполне статистически достоверны в инфляционно-большой вселенной. Тут логика автора (от противного) выглядит ну очень уж архаичной.
В том то и дело, что теперь этот прием рассуждений надо сильно корректировать.
Теперь немыслимым чудом надо считать только то, что статистически не вмещается (вероятность чего неотличима от нуья) в инфляционно-большую вселенную.
А это уже чудеса типа мозга Больцмана или сразу человека или самосборки разбившейся чашки, подпрыгивание ее на стол и скатрывание разбрызганного кофе.

Еще раз замечаю. Бесконечный мультиверс создает такую "философскую" проблему. Только бесконечный мультиверс! Но инфляционно-большая вселенная - нет!
В этом разница рассуждений Кунина и Мазура.
В этом - их различие.
Хотя все ухватились за Кунинскую, но она не нужна. Просто Кунин велечина. А Мазур, так себе, какой то-препад из России... Но концепция Кунина с мультиверсом НЕДОНОШЕНАЯ именно из-за бесконечности.  Из-за того что бесконечность объясняет все.  А Мазур объясняет далеко не все. Но как раз на зарождение жизни его объяснения вполне хватает. Даже хватает на некоторые "странности" эволюции. Но, думаю, не более!

[AlexAV]

Тем не менее, вплодь до 3.8 млрд. породы есть, а дальше - как обрезало.

А что кроме формации Исуа имеет этот возраст? Т.е. таких пород получается очень мало. Может быть просто эффектом  наблюдаемой  селекции. Что то ведь должно быть самым древнем из сохранившегося.

Такие модели, конечно, есть, см., например: http://www.rsci.ru/science_news/231754.php

О климате ни слова там не сказано. Только о наличие метана. Опять же там речь только о неоархее (2,6 млрд .лет). При этом как уже было сказано в породах 2,9 млрд.лет достоверно есть ледниковые отложения, что говорит что уж совсем жарко тогда не было.

[alex_semenov]

Алекс, даже если ваш спор с Комбинатором закончится вашей победой и выясниться что самый лаконичный саморепликатор может быть в 50 значимых нуклеотидов, я не думаю что это ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПОБЕДА.
Я рекомендую вам вернуться вот сюда.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,105473.msg2663696.html#msg2663696
И почитать комментарий
http://wasdarwinwrong.com/korthof98.htm

В частности, посмотреть эту картинку



Насколько я понимаю, Куним потоми и берет очень высокий порог сложности мира РНК, потому что он не верит, что если простейший РНК-саморепликатор появится (наш рекордно-короткий), то дальше эволюция (наследовани-мутация-отбор) сама собой как паровоз по рельсам потянет УСЛОЖНЕНИЕ нуклеотидных структур вплоть до ДНК и синтеза белков.
Чисто дарвиновский отбор  (есть картинка в презентации лекции Кунина),  обычно ведет к УПРОЩЕНИЮ генома. В вашем случее -  к закреплению  достигнутого первой РНК успеха. Но не более.
Насколько я понимаю именно это и демонстрирует картинка из книги Кунина выше.
То есть собрать 50 значимых нуклеотидов и ... все дальше пошло как по рельсам - вверх, вверх, вверх... как-то сомнительно.
Именно потому что даже у более продвинутой более поздней эволюции тут масса не до концца понятных тонкостей.
Мы вон даже не верим, что нормальная ДНК-жизнь движется куда-то вверх от простого сложного. Что это "движение вверх" нам только кажется , а просто дрейф во все щели и углы (и сам Нуклеосоме, кажется, со мной по этому поводу спорил, уверяя что природа никуда не движется направлено!).
Как красиво сказал Лем, эволюция портачит лишь бы как и в итоге получается нагромождение убожества. Бред обыкновенный сменяется бредом полным.
А слушая ту же лекцию Кунина об эволюции я как-то совсем  уже отказываюсь верить в способность собственно дарвиновского процесса НАПРАВЛЕНО двигаться от простого к сложному.
Если внимательно слушать Кунина, то видно, что за по-настоящему революционные скачки отвечает генный дрейф (Кунин это открытие назвал величайшим открытием XXI-го века!). По-сути,  броуновское блуждание. Простое "везение". Куда вывезло, туда и вывезло... Никакой НЕОБХОДИМОСТИ прогресса в самом наследовании-мутаци-отборе нет. Оптимизация, поиск "тихого болота" - да. Но не более.
А вам сразу же после появления первого саморепликатора нужен буквально ВЗРЫВ сложности.
Эволюция в мире РНК быстро пойдет вверх (начнет целенаправленно усложняться), если в первоначальной конфигурации мира РНК будет заложена не только способность к саморепликации но и некий потенциал К УСЛОЖНЕНИЮ... Детерминированный потенциал, который потом будет растрачен и возможно вообще нивелирован при переходе к миру ДНК. Но в кратчайшем саморепликаторе, к которому вы с Нуклеосоме рветесь его нет.
А значит толку его получать тоже нет.
Нежить она и будет нежить.

[Combinator]

Опять же там речь только о неоархее (2,6 млрд .лет). При этом как уже было сказано в породах 2,9 млрд.лет достоверно есть ледниковые отложения, что говорит что уж совсем жарко тогда не было.

Скорее всего в этот переходный период климат был очень неустойчивым, цианобактерии ведь любят погорячее. Вот и получалось: увеличение содержания кислорода в атмосфере => уменьшение концентрации метана => похолодание вплодь до образования льда в районе полюсов => большинство цианобактерий вымирает => концентрация кислорода падает => парниковый эффект усиливается => глобальное потепление => цианобактерии восстанавливают свою численность и опять начинается цикл обогащение атмосферы кислородом и далее по кругу...

[AlexAV]

Эволюция в мире РНК быстро пойдет вверх (начнет целенаправленно усложняться), если в первоначальной конфигурации мира РНК будет заложена не только способность к саморепликации но и некий потенциал К УСЛОЖНЕНИЮ... Детерминированный потенциал, который потом будет растрачен и возможно вообще нивелирован при переходе к миру ДНК. Но в кратчайшем саморепликаторе, к которому вы с Нуклеосоме рветесь его нет.
А значит толку его получать тоже нет.

Понятно, что эволюционный потенциал короткого рибозима будет ограничен. Но пути усложнения тем не менее есть. Один из них достаточно очевиден. “Симбиоз” нескольких молекул. Т.е. образование ими молекулярного комплекса с последующей специализацией каждой из субъединиц.

В конце концов одномолекулярных форм жизни сейчас на земле нет. Все они пошли по пути формирования комплекса очень узкоспециализированных макромолекул - молекулярных машин.