Космологические и комбинаторные основания редкости жизни в наблюдаемой вселенной

[Nucleosome]

Химические реакции в одинаковых условиях одинаково идут (какой бы сложности они ни были).

нет - они вероятностны, и в случае живого, то есть саморепликаторов случайности могут захватится следующими поколениями и получится как получится, а не как может быть вообще. и к соажлению пока что не получается решить что из этого превалирует - то етсь буквально - сколько вариантов надо передбрат возможных выходов таких реакций чтобы получить нечто спсобное дать биосферу

Возраст  LUCA примерно на миллиард меньше возраста Земли

оценить возраст ЛУКИ по мол-данным с такой точностью - дело лукавое. филогенетические деревья вообще дают широкий разброс даже на куда меньших скроках и с гораздо более близкими органмами и если калбировались по другим, к примеру палеонтологичесим даным. и вот именно эти данные указывают на раннюю жизнь на Земле.

[Olweg]

о какой закономерности может идти речь, если у нас один единственный пример?

У нас долгое время был единственный пример планетной системы...

И делать на его примере далекоидущие выводы оказалось рисковано - до сих пор не очень понятно, как образуются те или иные типы планетных систем. Искать кислород в атмосферах планет, конечно, нужно, так же, как нужно было искать в своё время сами экзопланеты. Но никто не гарантирует успеха.

Про хим. реакции Нуклеосом уже ответил.

[alena_korf]

нет - они вероятностны

вот тут мне непонятно.
прошу пояснений на примере
например, гидрирование этилена на никелевом катализаторе
C2H2+H2 - C2H5
какова вероятность этой реакции при соблюдении всех необходимых  условий?

и к соажлению пока что не получается решить что из этого превалирует - то етсь буквально - сколько вариантов надо передбрат возможных выходов таких реакций чтобы получить нечто спсобное дать биосферу

вполне возможно что каждый вариант дает биосферу (просто разные варианты биосфер)?

оценить возраст ЛУКИ по мол-данным с такой точностью - дело лукавое.

Ну так-то согласна. Просто мне не нравится категоричность выводов, дескать ЛУКА сразу же возник. Есть же оценки и на миллиард лет позже.

до сих пор не очень понятно, как образуются те или иные типы планетных систем.

А это не важно. Главное, что мы знаем, что образуются и это тотально распространенное явление.
И да. Ведь биосферы тоже скорее всего разных типов и механизм их образования в разных мирах может быть разным. Единого стандарта может не быть.

Искать кислород в атмосферах планет, конечно, нужно, так же, как нужно было искать в своё время сами экзопланеты.

И не только кислород, а совокупность биомаркеров. Если есть все пять, значит, очень высока веоятность, что  биосфера.

Но никто не гарантирует успеха.

Гаратниторвать что либо в таком деле, конечно, нельзя. Но вероятность успеха все больше растет с совершенствованием приборов.
И Солнечную систему тоже нельзя списывть. Надо искать на Марсе и Титане.

[Nucleosome]

какова вероятность этой реакции при соблюдении всех необходимых  условий?

ни какая химическая реакция выход в 100% не даёт, хотя бы потому что есть у неё обратный ход - да, может быть очень низким, но будет. какой этой реакции можно в принципе получуть - не знаю, но определённый нецелевой расход продукта будет и часть несреагирует вообще. в реакциях где компонент больше, то есть таких как с биомолекулами - всё это вероятнее, потому что каждый отдельный акт имеет свою вероятность и когда они накладываются, то выход в итоге получаетсяперемножением их вероятностей, потому и нужны катализаторы, чтобы акты были бы не независимы друг от друга, а задавались бы неким "каркасом". кроме того, на каждой стадии возможных таких актов может быть несколько, а за ними идти совсм другие и тогда и полчается развевление пути превращений молекул.

вполне возможно что каждый вариант дает биосферу (просто разные варианты биосфер)?

каждый? нет, каждый не может потому что в таком случае отдельные организмы не умирали бы, а просто превращались бы в другие.

Есть же оценки и на миллиард лет позже.

ну древнейшие следы жизни на Земле имеют возраст около 3.8 млрд лет, а остыла земля наверное 4 с небольшим, так что зазор тут по любому не велик, ну ЛУКА тоже даже если и был (вполне возможно это просто абстракция из-за горизонтального переноса) то первым уж точно не был - слишком уж много в нём должно быть для этого

Ведь биосферы тоже скорее всего разных типов и механизм их образования в разных мирах может быть разным. Единого стандарта может не быть.

ну тут мы знаем значительно меньше, чем про планеты, но количество химических элементов, способных давать сложные молекулы очень невелико, а без них говорить о биосфере как-то совсем спекулятивно. говорить можно больше о том какие молекулы задействованы и в каких услових, это да.

Надо искать на Марсе и Титане.

ну конечно шансы ещё остаются, но честно говоря негусто - хоть какого-то обилия там точно нет

[alena_korf]

ну конечно шансы ещё остаются

Не просто остаются, но и растут в свете последних открытий

[Olweg]

Ведь биосферы тоже скорее всего разных типов и механизм их образования в разных мирах может быть разным. Единого стандарта может не быть.

Это уже чистые фантазии, извините. Тут вообще ничего утверждать нельзя, исходя из современного уровня знаний. Пока что всё, что мы знаем - это что в нашей вселенной может возникать жизнь на основе той биохимии, которая существует на Земле.

[a_babich]

Пока что всё, что мы знаем - это что в нашей вселенной может возникать жизнь на основе той биохимии, которая существует на Земле.

И при этом не знаем - как именно и с какой вероятностью.

[Rattus]

Кто решил, что смысл в этом?

Эволюция. Она успешно так отвечает на него всю последнюю треть времени от БВ.

Я считаю, что смысла в жизни просто  нет.

Ну, мнение фактически эволюционно-тупикового организма (каковы все неразмножающиеся) Историю Биосферы аще не интересует. Только как поучительный контрпример разве что.

многие ниточные цианобактерии по существу являются многоклеточными организмами, так как имеют особые специализированные клетки (гетероцисты, гормогонии). Так что, далеко не факт, что к многоклеточности способны исключительно эукариоты.

Это разве что от неточности определения многоклеточности. Именно поэтому некоторое время назад придумал своё уточнение: истинно-многоклеточными могут считаться только организмы способные к дифференцировке соматических клеток более чем по одному пути и способные к вегетативному размножению только более чем одной клеткой.

на вскидку, я лично не вижу, чем эукариоты так уж принципиально уникальны, что в условиях ослабленного отбора, наблюдающегося у ограниченной по численности популяции, некие сообщества прокариотических клеток (те же цианобактериальные маты, например), не могли бы постепенно развиться до уровня достаточно сложных организмов макроскопического размера.

Чтобы позволить себе достаточный для того размер и сложность организации генома, нужна мощная компартментализация, а для неё в свою очередь нужен более мощный метаболизм, который получается только в эндосимбиозе с аэробом. Причём рост сложности организации генома происходит не плавно, а фазово - промежуточные между про- и эукариотическим состояния существуют крайне недолго - как было наглядно показано А.Марковым.

Если серьезно, то почитайте об абиогенезе. Тогда не будите ставить таких вопросов.

Это просто  . На минуточку Ваш собеседник успешно поправлял по фактическому материалу проф. специалиста по теме - автора книги "Происхождение Жизни" Михаила Никитина и сам является автором статей и глав в ряде научпоп(даже скорее более науч. чем поп.) источников по теме.

Откуда Кунин это всё взял вообще?

Ну ладно другие тутошние аборигены, но Вам-то поднять первоисточник - не Б-г весть какая задача должно быть?
Оттуда и взял:

Общие предположения: в Н-области содержится 10^22 звезд, у каждой десятой есть пригодная для жизни планета; то есть имеется 10^21 таких планет (несомненно, это сильное преувеличение; в действительности большинство звезд не имеет планет вовсе, не говоря о пригодных для жизни). Каждая планета размером с Землю, у каждой имеется пригодный для обитания слой толщиною 10 км (10^6 см); отсюда объем этого слоя 4/3π[R^3-(R-l)^3] ≈ 5 × 10^24 см^3, где R — радиус планеты, l — толщина обитаемого слоя. Синтез РНК происходит в 1% объема обитаемого слоя — то есть в объеме 5 × 10^22 см^3 (опять сильное преувеличение — в действительности «фабрик РНК» будет очень мало). Положим концентрацию нуклеотидов в объеме V и скорость синтеза молекул РНК размера n (свободный параметр, зависящий от специфики модели революционной стадии, далее n-мер) за 1 молекулу/см^3/сек (и снова сильное преувеличение для любой молекулы сколько-нибудь значительного размера; более того, не учтена обратная зависимость от n, которая должна быть достаточно сильной). Время после Большого взрыва в данной Н-области (как верхний предел) для всех планет 10^10 лет ≈ 3 × 10^17 секунд. Тогда количество уникальных n-меров, опробованных за время после Большого взрыва, будет:

S ≈ 5 × 10^22 × 10^21 × 3 × 10^17 ≈ 1,5 × 10^61

Предположим, что для начала биологической эволюции требуется уникальный n-мер. Количество возможных последовательностей, состоящих из n нуклеотидов, N = 4n ≈ 10^0,6n.

Можно ожидать, что уникальный n-мер возникнет в Н-области Е раз: Е = S/N = 1,5 × 10^61/10^0,6n

и n = log(Е × 1,5 × 1061)/0,6

Подставив Е = 1, получаем n ≈ 102 (нуклеотида). Заметим, что, так как величина n прямо пропорциональна логарифму S, оценка будет мало зависеть от начальных предположений о величине переменных; например, изменение S на порядок величины приведет к увеличению или уменьшению n менее чем на 2 нуклеотида.

Можно представить себе рибозим-репликазу, состоящую из приблизительно ста нуклеотидов: таким образом, в принципе спонтанное появление таковой в конечной вселенной, состояшей из единственной Н-области, нельзя исключать в нашей «игрушечной» модели (и снова, скорость синтеза РНК, принятая здесь, намеренно сильна переоценена).

Для появления примитивной системы сопряженной репликации-трансляции, что в данном контексте рассматривастся как революционная стадия, требования гораздо жестче. Как минимум, необходимо спонтанное появление следующего:

- Две рРНК, с общим размером не менее 1000 нуклеотидов.
- Примерно 10 примитивных адаптеров по 30 нуклеотидов каждый, в целом около 300 нуклеотидов.
- По менышей мере одна РНК, кодирующая репликазу, размером примерно 500 нуклеотидов (оценка снизу). В принятой модели, n = 1800, и в результате Е < 10^-1018.
Другими словами, даже в нашей игрушечной модели, которая предполагает сильно преувеличенную скорость синтеза РНК, вероятность случайного зарождения системы трансляция — репликация в единственной Н-области будет Р < 10^-1018. Очевидно, эта версия революционной стадии может рассматриваться только в контексте вселенной с бесконечным (или, по меньшей мере, очень большим) количеством Н-областей.

Модель, рассмотренная здесь, ни в коем случае не предполагалась реалистичной. Она только иллюстрирует разницу в требованиях, накладываемых на вероятность возникновения разных версий революционных систем, и следовательно, связь этой версии с разными космологическими моделями вселенной.

Ясен пень, что эта сотня нуклеотидов не в одной сплошной кучке обязана быть. Но если совокупно для элементарной реплицирующейся (т.е. надёжно преодолевающей порог Эйгена) И способной к дальнейшей эволюции (про это кагбе тоже забывать не следует - если нас интересует не просто на всю планету долгоиграющая лужица с самодостаточными рибозимами) системы требуется не менее этого порядка ультраконсервативных нуклеотидов и практически сразу - то Кунин прав. Это элементарная комбинаторная математика, поспорить с которой можно только существенно снижая это самое число успешными экспериментами по воспроизведению условий абиогенеза.

А вообще , чем позиция "вкаждойлужежизнеров" лучше классической мыодникерской?

Тем же, чем и позиция веганов лучше чем позиция "мясоедов", позиция последователей авраамических культов лучше позиции "атеистов" и позиция "филателистов" лучше позиции "несобирателей марок" - удобный ярлычок, навешиваемый особо упоротыми поциентами на обычных людей в попытке уравнять их с собою.

например, гидрирование этилена на никелевом катализаторе
C2H2+H2 - C2H5
какова вероятность этой реакции при соблюдении всех необходимых  условий?

Данных именно по этой реакции не находится, но она вам зачем вообще? Давайте возьмём гораздо более близкую к процессам абиогенеза реакцию Бутлерова - есть основания считать, что именно она дала рибозу для РНК - так вот эта рибоза в ней получается далеко не со 100% выходом. Что же говорить о сборке гетерополимера нужной последовательности, где все мономеры обладают очень близкими хим. свойствами? Именно тут и лежит различие между химией и биохимией: только биохимическим путём получаются высокоспецифичные высокомолекулярные вещества с высоким выходом. И как именно преодолевается в природе порог между химией и биохимией никто допрежь так и не знает - именно это и есть ключевой вопрос абиогенеза. Он всё ещё далёк от решения.

[ЕАМ.]

Мощность сигнала на расстоянии 1000 СЛ считали?

Важна не мощность передатчика.
Важна чувствительность приемника.

[ЕАМ.]

Там нет планеты в зоне обитаемости

Если еще не обнаружили, то энто вовсе не означает, что ее тама нету.

[ЕАМ.]

всё, что мы знаем - это что в нашей вселенной может возникать жизнь на основе той биохимии, которая существует на Земле.

И еще мы знаем, что ничто "в нашей вселенной" не мешает возникнуть жизни на основе этой же самой биохимии на экзопланетах с земными природными условиями.

[Combinator]

Это разве что от неточности определения многоклеточности. Именно поэтому некоторое время назад придумал своё уточнение: истинно-многоклеточными могут считаться только организмы способные к дифференцировке соматических клеток более чем по одному пути и способные к вегетативному размножению только более чем одной клеткой.

А как же всякие там грибы, спорообразующие растения и т.д.?

Чтобы позволить себе достаточный для того размер и сложность организации генома, нужна мощная компартментализация, а для неё в свою очередь нужен более мощный метаболизм, который получается только в эндосимбиозе с аэробом. Причём рост сложности организации генома происходит не плавно, а фазово - промежуточные между про- и эукариотическим состояния существуют крайне недолго - как было наглядно показано А.Марковым.

А какая конкретно работа Маркова имеется в виду? В нашей с ним (и Коротаевым) статье примерно на эту же тему рост получился как раз достаточно плавным, особенно, если смотреть в логарифмической шкале. Уже упоминал выше, что среди бактерий есть филы с достаточно сложной компартемизацией. И если бактерия сама по себе аэробная, не вижу особых препятствий, почему она не может иметь мощную систему выработки энергии и без внутриклеточного симбиоза.
 

[alena_korf]

Если еще не обнаружили, то энто вовсе не означает, что ее тама нету.

Если не ошибаюсь ее там физически быть не может из-за наличиявторого компонента.

[alena_korf]

несомненно, это сильное преувеличение; в действительности большинство звезд не имеет планет вовсе

Всё понятно.  Лаяп в самом же начале. "Большинство звезд не имеет планет вовсе"    Дальнейшие рассуждения, видимо, из той же оперы. С кучей умозрительных допущений,  мало относящихся к реальности.

[Андрей Астрофизический]

Если не ошибаюсь ее там физически быть не может из-за наличиявторого компонента.

Ошибаетесь. Верхняя граница возможных стабильных орбит (имея в виду стабильность на протяжении миллиардов лет), там несколько выше, чем радиус эквивалентной солнечной постоянной. Так что "закрывать" систему рано.
Хотя из-за кратности системы, наверное эксцентриситеты того, что там есть, будут не очень удобны для какой-то жизни... имхо.

[Nucleosome]

Не просто остаются, но и растут в свете последних открытий

вода? ну особо не нашли чтобы пригодная для жизни, но с другой стороны делается как-то тускло если условия вроде есть, а жизни - не видать...

Оттуда и взял:

не, я не о том, я знаю, откуда это, я о исходных посылках:

системы требуется не менее этого порядка ультраконсервативных нуклеотидов и практически сразу - то Кунин прав

с чего эта армия рибозимов - всенеприменно должна быть и еще и настолько вся консервативна (ну как те отрезки). в свременных организмах, существующих в жёсткой конкуренции друг с другом, и несущих над собой в итоге этой конкуренции целую кучу надстроик, кровно зависящих от этих реакций - тут да, но первый, вообще репликатор??? котому только и надо что создать копию себя быстрее, чем развалишся сам? я именно это имел в виду говоря о "биоинформационной деформации" - всё живёт в какой-то среде, в данном случае - пустой от конкурентов (по определению первого)

А как же всякие там грибы, спорообразующие растения и т.д.?

с растениями всё в порядке - правда есть и такие какие размножаются только вегетативно, а вот с грибной многоклеточностью большие вопросы

С кучей умозрительных допущений,  мало относящихся к реальности.

ну конечно не так, основаны они на соверменных организмах, но такой момент есть, увы. но про планеты да, меня тоже немного удивило, и ведь написано недавно...

[Combinator]

с растениями всё в порядке - правда есть и такие какие размножаются только вегетативно, а вот с грибной многоклеточностью большие вопросы

Погуглил, вроде, и у грибов всегда есть стадия полового процесса, так что, вопрос снимается.
 

[alena_korf]

вода?

и метан

[alena_korf]

но про планеты да, меня тоже немного удивило, и ведь написано недавно...

и более того, большинство звезд имеют не просто планеты, а землеподобные планеты именно в обитаемой зоне
https://academic.oup.com/mnras/article/448/4/3608/970734
https://nauka.vesti.ru/article/1042197

[Rattus]

ё понятно.  Лаяп в самом же начале. "Большинство звезд не имеет планет вовсе"    Дальнейшие рассуждения, видимо, из той же оперы. С кучей умозрительных допущений,  мало относящихся к реальности.

Всё понятно - "не читал, но осуждаю по опечаткам".
С таким подходом Вам может лучше на форум корректоров, а не астролюбителей-естественников, а?
И что тогда за слово такое - "лаяп"? Вы в курсе, что язык форума русский? Может быть тогда сами потрудитесь писать совсем без ошибок и опечаток, чтобы читатели понимали и модеры не придирались, а?
Все остальные входные допущения там крайне оптимистичны и с лихвой всё перекрывают. Не понять этого может только чукча-нечитатель совсем не могущий в школьную арифметику и геометрию.

Важна не мощность передатчика.
Важна чувствительность приемника.

"Отношение сигнал/шум? - Нет, не слышал!"

А как же всякие там грибы, спорообразующие растения и т.д.?

Размножение спорами - не вегетативное. А грибы - одноклеточные.

и у грибов всегда есть стадия полового процесса

Как и у протист, тащемта. Грибы могут размножаться и одной гифальной клеткой замечательно. Отличие мицелиальных грибов от прочих протист только в неподвижности и сцепленности клеток после деления, что позволяет формировать мицелий. Актинобактерии и нитчатые циано- растут точно также, но только на этом основании их в многоклеточные не записывают. Миксококки и слизевики опять же.

А какая конкретно работа Маркова имеется в виду?

Эта.

с чего эта армия рибозимов - всенеприменно должна быть и еще и настолько вся консервативна (ну как те отрезки)

Зачем вся-то целиком? Полагаете на весь набор рибозимов системы прототрансляции-репликации не наберётся в общей сложности девяти десятков конкретных ультраконсервативных нуклеотидов?
А мы возьмём не максимально-оптимистические, а более реалистические пространственно-временные оценки "первичного майонеза-рибовариатора" и не для всей всленной, а только той её части, которую мы можем изучить на предмет населённости хотя бы потенциально - т.е. ограниченной только нашей галактикой, то этот набор ещё уменьшается до 75-80 нуклеотидов!
Скажете такой вариант, что для старта цикла Дарвина-Эйгена нужно сразу 75 конкретных нуклеотидов в нужное время в нужном объёме в подходящих полимерах исключён? Тоже хотелось бы верить, но фактического материала в доказательство этого у нас пока нет.
На практике же тут для нас что другая галактика, что другая вселенная - прозондировать планеты за пределами нашей мы одинаково никогда не сможем, а с другой стороны у нас достаточно оснований полагать, что наша физически и статистически ничем не уникальна среди прочих.

но первый, вообще репликатор??? котому только и надо что создать копию себя быстрее, чем развалишся сам?

Не только сам! А ещё и потомки на следующие четыре миллиарда лет! Яж ведь не просто так привёл условие способности к дальнейшей эволюции. И Вы думаете это само по себе так просто - запрыгнуть на порог Эйгена с уровня простой химической статистики?

в данном случае - пустой от конкурентов

Чего бы пустой-то? Все неспецифически полимеризующиеся олиги - конкуренты за заряженные трифосфатом нуклеотиды, которых далеко не целый океан где бы то ни было во вселенной. Достаточно несколько раз поставить мультиплекс-ПЦР, с одной и несколькими положительными пробами, чтобы это наглядно себе уяснить.
А если же параллельно происходит быстрая разборка - то преимущество получают прежде всего просто устойчивые формы, а не реплицирующиеся.
Момент старта жизни имеет вид ситуации, необходимо требующей механизма группового отбора - закономерно преданного анафеме подавляющим большинством эволбиологов за исключительную маловероятность в реальном мире.