Космологические и комбинаторные основания редкости жизни в наблюдаемой вселенной

[СТОкрат]

Что-то я, воля ваша, господа, уже совсем слабо ориентируюсь в ваших изысках. А вот транзистор тоже более сложный, чем процессор ?  Ведь транзистор имеет большую "радиотехносферную" связность.

[Combinator]

Интересен ваш коментар насчет статьи "PALEONTOLOGICAL TESTS: HUMAN-LIKE INTELLIGENCE IS NOT A CONVERGENT FEATURE OF EVOLUTION", ссылку к которой привел Asket.

Статью прочитал. С выводами по большей части согласен. Действительно, вероятность для биосферы на конкретной планете проэволюционировать за несколько миллиардов лет до такого состояния, что она будет посылать в космос радиосигналы, чрезвычайно мала.

[dzver]

 

  Что дальше...?

Дальше корреляция с длиной. Если есть, зовем Combinator, он нам быстро это дело экстраполирует в прошлое и выдает вердикт – жизнь появилась на Земле или в космосе

Ну а причем теперь здесь длина нужна, ведь мы он ней полностью отказались? Что будет теоретически, если окажется что корреляция обратная - т.е. чем меньше геном тем больше "биосферная сложность"?
Мы можем начертить график и пытаться экстраполировать саму "биосферную связность" как таковую - полагая, что она должна обратиться для момент абиогенеза в ноль для всех кластеров.
Но хорошо, пусть и опосредствованно через корреляцию с длину генома или какого-нибудь другого параметра.

По сути, мы вернулись к начале.
Важно брать репрезентативную выборку, для объективного параметра.
Для этого - сгодится любой параметр, для которого мы "знаем" численно, к чему он должен стремиться для "первично-абиогенетичной жизни".
Не важно - "биосферная связность репликатора" ли это, или "неизбыточный геном репликатора", или "линейные размеры репликатора", или "вес на репликатор" (все эти "должны" стремиться к нулю - или близкой к нему величины) - или какое-нибудь отношение.
Мы можем также взять множество таких параметров "с потолка" - и сравнить их (если все "сходятся" к -6-7 млрд лет - это "что-нибудь" да значит).

И да, разумеется -  подсунем ответственность за эти действия Combinator-у - пусть его "бьют" ; ) за осмысленности что мы ему посоветовали ; ) это молодежно, модерно и по-джентлеменски - а мы будем критиковать опять ; )

[dzver]

Статью прочитал. С выводами по большей части согласен. Действительно, вероятность для биосферы на конкретной планете проэволюционировать за несколько миллиардов лет до такого состояния, что она будет посылать в космос радиосигналы, чрезвычайно мала.

А как насчет принципного значения репрезентативности выборки?
Убедились, что в зависимости того берем ли мы сужающихся групп к "слону", "обезьяной", или современной "бактерии" какой-нибудь - мы по получим нерепрезентативный "тренд" связанный именно решением данного выбора "направления сужающихся групп"?

[dzver]

На "Элементы.ру" достаточно хорошо и популярно представлена молекулярная биология. И что понимаешь, читая долго и упорно?
А то, что геном просто синтезирует биологические молекулы, которые потом совершенно без него организовывают метаболизм, клеточные мембраны, межклеточные ионные связи... То есть выпускает тысяча-разнообразные кирпичи, которые сами, под действием электро-химических законов разбегаются по своим местам и строят организм. Причем сложность организма определяется только количеством произведенных кирпичей.

Я бы не сказал.
Вот возьмите последовательность генома какого-нибудь организма, и перетасуюйте в нем случайным образом, гены (последовательности) для генерации "кирпичиков" (белков и пр.). И да, сохраняя их количественные пропорции. Жизнеспособен ли будет такой организм - и тот же самый ли будет морфологически? Глубоко сомневаюсь. Так что, "высокоуровневый порядок/организация" должен иметь значение, и информацию нести также.
Так что утверждать что "совершенно без него организовывают метаболизм, клеточные мембраны, межклеточные ионные связи... То есть выпускает тысяча-разнообразные кирпичи, которые сами, под действием электро-химических законов разбегаются по своим местам и строят организм" - это как если утверждать, что программа - это якобы только нули и единицы которые потом "сами собой" образуют алгоритм (можно взять и  единиц покрупнее - как модули или подпрограммы - суть от этого не изменится).

[Combinator]

А как насчет принципного значения репрезентативности выборки?
Убедились, что в зависимости того берем ли мы сужающихся групп к "слону", "обезьяной", или современной "бактерии" какой-нибудь - мы по получим нерепрезентативный "тренд" связанный именно решением данного выбора "направления сужающихся групп"?

Я, собственно, в этом с самого начала и не сомневался. Я вовсе не считаю, что в эволюции биосферы существует некий обязательный глобальный тренд, направленный на усложение, или что-то в этом духе. Но раз уж де факто хотя бы в одной условной ветке (скажем, слоновых) по каким-либо причинам (например, естественного отбора) на каком-то отрезке времени он наблюдается, и рост отслеживаемого параметра имеет экспоненциальный характер, то я не вижу причин, почему мы не можем проэкстраполировать график в прошлое, скажем, на четверть его длины, что бы грубо оценить тот момент времени, когда длина носа стала увеличиваться.
Да, мы субъективно выбрали лишь один из множества путей по графу, ориентируясь при этом на "поумнение", но кто сказал, что мы не имеем на это права? Почему фитнес-функция должна непременно вычисляться сразу по всем веткам графа, а не по одной, которая даёт максимальный прирост локальной величины "интеллекта"? Мы определили чёткое правило - на всех развилках поворачиваем в направлении, ведущем к максимально "умному" таксону, и строим график изменения минимального генома от времени. Собственно, почему нет, если наша цель вовсе не в выявлении неких глобальных трендов?

[dzver]

Но раз уж де факто хотя бы в одной условной ветке (скажем, слоновых) по каким-либо причинам (например, естественного отбора) на каком-то отрезке времени он наблюдается, и рост отслеживаемого параметра имеет экспоненциальный характер, то я не вижу причин, почему мы не можем проэкстраполировать график в прошлое, скажем, на четверть его длины, что бы грубо оценить тот момент времени, когда длина носа стала увеличиваться.
Да, мы субъективно выбрали лишь один из множества путей по графу, ориентируясь при этом на "поумнение", но кто сказал, что мы не имеем на это права?

Да вроде мы все "можем" (и права у нас есть всякие - "демократия ведь") - вопрос правомерно ли это для оценки момента абиогенеза?
А ответ вроде прост.
Для этой ветке - да, мы получили экспоненциальное увеличение (_I).
А если возьмем какую-нибудь другую ветку - которая ничем "не хуже" - скажем, Archaea ; ) (естественный отбор для ней тоже действует или вы сомневаетесь?) - никто не гарантирует нам, что не получим например Г - образное увеличение (Г).
Экстраполируя обоих в прошлом для определения момента абиогенеза - будет разница как небо и земля. Первое "пересекает абсциссу" L=0, где-то назад Т0=-8млрд лет.; ) Второе - например в T0=-4.2 млрд лет ; )
Что тогда делать - и какой из двух экстраполяций, верить?

[Скеп-тик]

Я бы не сказал.
Вот возьмите последовательность генома какого-нибудь организма, и перетасуюйте в нем случайным образом, гены (последовательности) для генерации "кирпичиков" (белков и пр.). И да, сохраняя их количественные пропорции. Жизнеспособен ли будет такой организм - и тот же самый ли будет морфологически? Глубоко сомневаюсь. Так что, "высокоуровневый порядок/организация" должен иметь значение, и информацию нести также.

Берут, тасуют, переносят. Ферменты находят нужные последовательности, и продолжают нормальный синтез.
Там же, на "Элементах", было описание механизма противостояния радиации некой бактерией. Подвергнув облучению в несколько миллионов рентген, ученые получали полную "кашу" из коротких обрезков генома. Бактерия была безусловно мертвой. Но через несколько минут цепочки начинали удлиняться, а через несколько часов восстанавливались все сотни хромосом, и бактерия воскресала практически без мутаций.

[dzver]

Берут, тасуют, переносят. Ферменты находят нужные последовательности, и продолжают нормальный синтез.
Там же, на "Элементах", было описание механизма противостояния радиации некой бактерией. Подвергнув облучению в несколько миллионов рентген, ученые получали полную "кашу" из коротких обрезков генома. Бактерия была безусловно мертвой. Но через несколько минут цепочки начинали удлиняться, а через несколько часов восстанавливались все сотни хромосом, и бактерия воскресала практически без мутаций.

Так ведь - это про "нискоуровневой части" - о которой я и говорил - бактерия ведь одноклеточна - и в ее геноме "нет инфы" про "высокоуровневой" части многоклеточной морфологии/функционала, и/или "социальной" части ("инстинктов/повадков").
Если такое проделать с генома тигра, или муравея какого-нибудь - сработает-воскреснет ли опять "практически без изменений"?

[Combinator]

Да вроде мы все "можем" (и права у нас есть всякие - "демократия ведь") - вопрос правомерно ли это для оценки момента абиогенеза?
А ответ вроде прост.
Для этой ветке - да, мы получили экспоненциальное увеличение (_I).

Так ветка-то (точнее, путь по графу) по определению только одна (направление выбора движения на развилках всегда предпределено, см. выше).

А если возьмем какую-нибудь другую ветку - которая ничем "не хуже" - скажем, Archaea ; ) - никто не гарантирует нам, что не получим например Г - образное увеличение (Г).
Экстраполируя обоих в прошлом для определения момента абиогенеза - будет разница как небо и земля. Первое "пересекает абсциссу" L=0, где-то назад в бесконечности Т0=-беск.; ) Второе - например в T0=-4.2 млрд лет ; )
Что тогда делать - и какой из двух экстраполяций, верить?

Вообще-то археи "по классике" обычно считаются как раз предками эукариот, то есть, нас с Вами.
Но, в принципе, идея понятна - повернуть где-нибудь "не по правилу", и посмотреть, не сломается ли фатально кривая. Я думаю, не сломается, но ради интереса, может быть, на досуге постараюсь прикинуть, что получается в плане измнения размера неизбыточного генома, скажем, для растений.
 

[dzver]

ветка-то (точнее, путь по графу) по определению только одна

Я это имел ввиду под "ветке" простите за неточность.
Т.е. брать "вложенные группы" от другого конечного (т.е. представленного в "современной биоте") узла-листа графа - и путь от него к корень (LUCA).

Вообще-то археи "по классике" обычно считаются как раз предками эукариот, то есть, нас с Вами.

Вроде читал, что по-современному "самые корневые" разветвления три - archaea, bacteria, eukaryota. Могу ошибаться, да и не это суть важно, а принцип.

Но, в принципе, идея понятна - повернуть где-нибудь "не по правилу", и посмотреть, не сломается ли фатально кривая. Я думаю, не сломается, но ради интереса, может быть, на досуге постараюсь прикинуть, что получается в плане измнения размера неизбыточного генома, скажем, для растений.

Вот именно. Очень интересно - обязательно напишите про результатов....
Хотя "растений" - разве опять не тот же "уклон" в "продвинутости", только помягче?
Не интереснее ли, для репрезентативности, это проделать для существенно отличающейся по "продвинутости" ветке (Bacteria например)? Да и как я читал, на счет bacteria и archaea оценивается половина всей биомассы.

[alexday457]

Мы созданы для того что бы работать...день и ночь день и ночь мы рабы системы цивилизации...в нашем мире лучше быть роботам без чувств выполнять программу!

[Прохожий]

Как всегда аскет:

Да, LOH-гипотеза весьма оригинальна, хотя и не сказать, что за прошедшие со времени этой публикации годы она набрала популярность. Авторы прямо новые Парацельсы: "...Достаточно создать соответствующее давление метана над водой и селитрой в абиотическом автоклаве, термостатированном при температуре, несколько превышающей 273 К, и снабженном клапаном сброса избыточного давления и оборудованием, позволяющим выполнять многократно химические анализы, и запастись терпением..."

В 2009 году Островский делал доклад на семинаре SETI, жаль, что нет полного текста, только тезисы:
"Гидратная гипотеза происхождения живой материи: от взрыва Сверхновой до возникновения протоклеток"
И была у авторов еще небольшая популярная статья:
В.Е.Островский, Е.А.Кадышевич "Жизнь возникла в залежах гидрата метана" (Химия и жизнь, №5, 2009)

Еще есть большая статья 2012 года на английском:
Life Origination Hydrate Hypothesis (LOH-Hypothesis): Original Approach to Solution of the Problem

Ну, а их обзорная статья в УФН по сей день остается наиболее полным изложением гипотезы на русском языке, как я понимаю:

В. Е. Островский, Е. А. Кадышевич, “Обобщенная гипотеза происхождения простейших элементов живой материи, трансформации первичной атмосферы и образования залежей гидрата метана”, УФН, 177:2 (2007), 183–206

Аннотация: Обсуждается оригинальная гидратная гипотеза возникновения простейших элементов живой материи (Life Origination Hydrate Hypothesis; LOH-hypothesis), включающая представления о взаимозависимости и взаимообусловленности процессов возникновения жизни, трансформации первичной атмосферы и формирования залежей гидрата метана. Впервые учитывается, что молодая Земля “пропитана” небулярным водородом. Возникновение простейших элементов живой материи рассматривается как результат термодинамически обусловленных закономерных и неизбежных химических превращений и универсальных физико-химических законов. Согласно гипотезе простейшие элементы живой материи многократно образовывались и, возможно, образуются из метана (или другого углеводорода), селитры и фосфата в пограничных областях твердых фаз газовых гидратов простейших углеводородов. Предполагается, что явление монохиральности нуклеиновых кислот является следствием особенностей геометрии структурной матрицы.

...Результаты и обсуждения, представленные в данном обзоре, показывают, что ДНК- и РНК-подобные молекулы образовались в природе (не исключено, что они образуются и в наше время), вероятно, всего лишь из трех широко распространенных в земной коре минеральных веществ: гидрата метана (или другого простого углеводорода), селитры (калиевой или натриевой) и фосфата в фазе гидрата метана или другого простейшего углеводорода под поверхностью Земли или в придонных океанских слоях. Как было показано в разделе 4, азотистые основания и рибоза могут образовываться всего лишь из двух минералов — метана и селитры, — которые не только широко распространены в природе, но нередко соседствуют в земной коре. Нельзя исключить возможность того, что и в наши дни существуют подземные или подводные природные биолаборатории где-нибудь в прибрежных районах юго-восточной Евразии, в районе Великих китайских рек или где-то еще. Вряд ли кто-нибудь может гарантировать мутационное происхождение неизвестных ранее модификаций вирусов, проявляющих себя время от времени в природе.
В настоящем обзоре мы попытались свести воедино представления о химизме и механизме гипотетических процессов образования в природе простейших элементов живой материи и трансформации земной атмосферы и рассмотреть термодинамическую возможность протекания этих процессов.
В качестве гипотезы мы рассмотрели оригинальную схему сопряженности процессов, предшествовавших возникновению жизни, и процессов трансформации атмосферы: с одной стороны, водород первичной атмосферы (вместе с диоксидом углерода, выделявшимся из земной тверди) способствовал образованию в земной коре гидратов метана и других углеводородов (которые стали средой и исходными веществами для образования элементов живой материи) и, с другой стороны, процессы, непосредственно предшествовавшие образованию ДНК (и РНК), привели к появлению в атмосфере кислорода и азота еще до распространения живой материи.
Одной из важных особенностей предлагаемой гипотезы является то, что она может быть подвергнута экспериментальной проверке. Достаточно создать соответствующее давление метана над водой и селитрой в абиотическом автоклаве, термостатированном при температуре, несколько превышающей 273 К, и снабженном клапаном сброса избыточного давления и оборудованием, позволяющим выполнять многократно химические анализы, и запастись терпением; конечно, предварительно должны быть решены технические проблемы, относящиеся к созданию и длительному поддержанию абиотических условий, аналитическим методикам и т.д. Однако игра стоит свеч.
Отметим, что такой эксперимент принципиально отличается от хорошо известного эксперимента Миллера-Урея, предложенного в 1953 г. Последний основан на предположении, что живая материя зародилась на земной поверхности как результат случайного события или ряда случайных событий, инициированных атмосферными электрическими разрядами. За 50 лет на этой основе не достигнуто принципиального прогресса в детализации процесса зарождения живой материи. В противоположность указанному предположению, мы полагаем, что живая материя возникла в земной коре в результате неизбежных, постепенных, диктуемых термодинамикой превращений вполне определенных простых минеральных веществ. Выявление (с помощью предложенного нами эксперимента) процессов, идущих в направлении образования ДНК, могло бы доказать, что живая материя является природным явлением, обязательно присущим атомистическому миру в течение определенного периода его развития, и что в течение геологического периода, когда существуют большие массы воды, жизнь возникала на Земле многократно и, может быть, возникает в наше время.
Мы упоминали, что LOH-гипотеза открывает новые возможности для объяснения монохиральности нуклеиновых кислот. Попытка решить эту проблему может быть предпринята на базе компьютерного эксперимента по совместимости структуры ДНК со структурой газового гидрата.
LOH-гипотеза состоит из гипотезы возникновения живой материи и сопутствующих субгипотез о природе некоторых процессов, которые внесли вклады в трансформацию первичной атмосферы Земли и в образование залежей гидратов углеводородов и, возможно, жидких углеводородов; мы показали, что идеи, лежащие в основе LOH-гипотезы могут быть использованы при обсуждении механизмов процессов репликации ДНК и митоза, свойственных клеткам живых организмов. Основное предназначение гипотезы мы видим в попытке разгадать загадки Природы о механизме возникновения живой материи и механизме функционирования живой материи, но в данном обзоре внимание сконцентрировано на первой из этих загадок.
LOH-гипотеза инициирована экспериментами и обнаруженным соответствием между размерами азотистых оснований и других компонентов ДНК, с одной стороны, и полостей структуры газовых гидратов, с другой стороны; может показаться, что эти эксперименты по своему содержанию не близки к обсуждаемым проблемам, но именно они побудили нас изучить современные представления о явлениях природы, рассматриваемых в данном обзоре, и именно они и указанное геометрическое соответствие привели нас шаг за шагом к формулированию гипотезы.
Предлагаемая гипотеза оригинальна по своей физической сущности, так как она предполагает, что живая материя возникла в некоей геометрической матрице, и по конкретному содержанию, так как она рассматривает способность воды образовывать структуризованные газовые гидраты в качестве необходимого и достаточного условия возникновения простейшей живой материи в условиях, существовавших на молодой Земле. Оригинальность гипотезы состоит также в том, что она впервые уделяет внимание роли небулярного водорода в рассматриваемых процессах; LOH-гипотеза содержит в себе новый подход к решению вопроса о монохиральности нуклеиновых кислот. Предлагаемая гипотеза имеет следующие принципиальные отличия от большинства гипотез возникновения живой материи.

1. LOH-гипотеза рассматривает процесс не как возникновение отдельных полимерных молекул в результате множества соударений газовых или растворенных молекул с прекурсором, а как возникновение множества принципиально сходных, но несколько различающихся по составу полимерных молекул в результате взаимодействия двух твердых фаз и последующего их взаимодействия с третьей твердой фазой.

2. LOH-гипотеза предполагает, что простейшая жизнь на Земле возникала многократно в разных местах планеты и, возможно, возникает и в наши дни и что каждый раз весь реакционный цикл от исходных минеральных веществ до образования клеток проходил в одном месте.

3. Предлагаемая гипотеза конкретно формулирует как состав исходных веществ, из которых образуются простейшие элементы живой материи, нуклеиновые кислоты и делящиеся клетки, так и условия, в которых происходят рассматриваемые процессы.

4. Важным свойством гипотезы является возможность ее экспериментальной проверки.

А вот статья из журнала "Русский репортер" (2007, №10), где рассказывалось об этой гипотезе и причинах ее появления на страницах УФН:

Как начиналась жизнь
Комната. Как множество других в старых институтах — длинная и узкая. Налево от входа — отгороженный простенком угол с хорошей вытяжкой. Здесь постукивает помпой установка: стек­лянные и пластиковые трубки, металлические баллоны, железные штативы, переходники, вентили. Стеклянный цилиндр, внутрь которого методично бьет электрический разряд, является главной деталью этого хозяйства. В памяти почему-то всплывает слово «реторта», хотя реторта — всего лишь колба с изогнутой горловиной, удобная штука, широко использовавшаяся для перегонки еще алхимиками…
— Все это из помойки сделано, — кивает на установку один из двоих сильно немолодых мужчин.
— Вот, — кивает второй раз, указывая на стеллажик в углу, на котором разложены гаечные ключи и, по всей видимости, то, что можно назвать исходным материалом: те же железки и трубки, только в разобранном виде. Затем оборачивается ко второму мужчине и флегматично бросает: — Азот утек весь.
— Ну вы даете! — живо отвечает второй. — Раз так, подай воздух, коррес­пондентам посмотреть нужно.
В систему подается воздух, и установка опять начинает постукивать помпой и стрелять разрядом в реакционной колонке — мы имеем честь наблюдать эксперимент по зарождению жизни на лабораторном столе, один из серии экспериментов, идущих уже два года в московском Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ).
Первого из двух немолодых людей, следящих за установкой, зовут Валентином Стрижовым. Именно он, ведущий инженер института, разработал и построил агрегат, и сделал это хорошо, хотя и «из того, что было»: установка исправно производит сложные органические молекулы из «простой химии» — метана и азота. Тот, кто порадел о наших интересах, — Виктор Лупатов, старший научный сотрудник и глава экспериментальной группы. А идеологом всех исследований является директор института Эрик Галимов, один из координаторов программы РАН «Проб­лема возникновения и эволюции биосферы».
Проблема зарождения жизни формулируется очень просто: как из мертвой материи появляются живые организмы? Сначала эту задачу решали умо­зрительно. Аристотель, например, считал, что есть некое «активное начало» всего живого, позволяющее мухам зарождаться в гниющем мясе. Затем пошли варварские эксперименты: в Средние века всерьез «зарождали» мышей из грязного белья, где в роли активного начала выступал человеческий пот (настолько силен был авторитет Аристотеля). И только изящные опыты Луи Пастера в XIX веке показали, что спонтанно ничего зародиться не может, даже бактерии. Собственно, это был тупик — непонятным оставалось, каким образом появилась на свет самая первая живая клетка, если не привлекать и сейчас популярную в некоторых кругах, но малопродуктивную гипотезу существования «создателя».
Из тупика науку вывел биохимик Александр Опарин, опубликовавший первую работу по этой теме еще в 1924 году. Гипотеза Опарина сводилась к следующему. Организмы, даже простейшие, появились на Земле не сразу, у них были еще более простые предшественники — небольшие группы сложных органических молекул. Эти молекулы синтезировались на древней Земле из простых веществ — углекислого газа, воды, метана и так далее, затем они объединялись и в водоемах образовывали «коацерватные капли», про которые мы все помним из школьного учебника биологии. Начинался естественный отбор, который в результате и привел к образованию полноценных одноклеточных организмов, и из них уже возникли многоклеточные. Вопрос «почему же жизнь не зарождается в наши дни?» снимался предположением, что теперь любая примитивная органика будет немедленно съедена вездесущими бактериями.
Гипотеза Опарина задала программу экспериментов на годы вперед, но все главное сделал Стэнли Миллер, который в 1953 году пропускал мощные электрические разряды через смесь газов, моделирующих первичную атмосферу. Миллеру и его последователям удалось получить аминокислоты — элементы белков — и даже короткие белковые цепочки, а также нуклеотиды, то есть участки наследственного материала ДНК. С тех пор прошло полвека, золотые полвека молекулярной биологии: были открыты структура ДНК, генетический код, механизмы синтеза белка в клетке, фотосинтеза сахаров за счет энергии солнечного света, найдены энергетические молекулы, в первую очередь АТФ, этот своеобразный клеточный «бензин»…
Трудно представить, чтобы вся эта внутриклеточная начинка собралась в одном месте случайно. Посчитали вероятность «поэтапной сборки» — получалось, что требуется больше времени, чем продолжительность жизни Вселенной, и при этом вся Вселенная должна быть битком набита органикой. Помнится, в начале девяностых академик Александр Спирин говорил в задумчивости студентам биофака МГУ: «Естественный отбор — это, конечно, правильно, но вот рибосома (главный молекулярный агрегат синтеза белка. — «РР») настолько сложна, что я не понимаю, как она могла эволюционировать. Если она, конечно, не возникла сразу, по готовому плану». Впрочем, сейчас академик — главный сторонник гипотезы под названием «мир РНК».
По этой гипотезе первыми молекулами, научившимися размножаться, были цепочки РНК, в современных клетках они задействованы в аппарате белкового синтеза. Некоторые из них действительно могут производить собственные копии, некоторые могут катализировать синтез белков. Так что можно представить и «мир РНК», и его эволюцию — допустим, отбор самых стабильных молекул или молекул, копирующих себя точнее. Какие-то молекулы РНК случайно оказались способными кодировать короткие белки, а затем среди этих белков оказались «нужные» для размножения и синтеза самих себя. Но даже интуитивно понятно, что вероятность таких событий чрезвычайно низка. В экспериментах, во всяком случае, ничего подобного не происходит.
— Наблюдения Дарвина не годятся для объяснения того, как же произошла жизнь, — говорит академик РАН Эрик Галимов. — Естественный отбор на молекулярном уровне должен выглядеть следующим образом: выживают более быстрые или, например, более устойчивые молекулы. Но это обычная термодинамика. А обычная термодинамика ведет к максимуму энтропии, к разупорядочению! Как биологи выходят из положения? Они за отправную точку берут случайное событие: каким-то образом появились первые сложные молекулы, а затем уже начали эволюционировать. Меня же интересовал как раз этот момент — как произошло первичное упорядочение.
Концепция естественного отбора — главная догма современной биологии. Дарвинизм очень здорово объясняет, каким образом может происходить эволюция. Но он ничего не говорит о том, почему в ходе эволюции организмы становятся все сложнее. Логика теории в том, что случайные (и маловероятные) изменения могут накапливаться и привести к чему-то сложному, но могут и не привести. Какого-то специального механизма производства все более высокоорганизованных видов ни в дарвинизме, ни в современной генетике не описано. На эту проблему постоянно указывают критики теории, а в вопросе зарождения жизни она становится просто непреодолимой. Об этом мы и беседуем с академиком Галимовым в его директорском кабинете в ГЕОХИ, где этажом ниже лабораторная установка, оптимистично постукивая, «производит жизнь».
— Мне хотелось показать, что в природе есть такая «машина», которая делает обязательным процесс упорядочения, — говорит академик. — Упорядочение — это не усложнение, потому что может быть сложное, но неупорядоченное. Упорядочение — это нарастающая степень несвободности поведения. Все живые организмы высокоупорядочены. В полимерной молекуле каждая ее часть — мономер — ограничена в поступательной и вращательной степенях свободы. Белки-ферменты катализируют только определенный путь реакции, то есть ограничивают выбор пути. Генетический код устроен так, что каждому триплету оснований соответствует только одна аминокислота. И так далее. Разные части системы точно соответствуют друг другу, это и есть упорядочение. Так вот, по законам термодинамики такого быть не должно. Видите ли, есть второй закон термодинамики, который, на мой взгляд, не полностью описывает действительность. Второй закон описывает разупорядочение, а нужно описать упорядочение как обязательный процесс. Если бы я был помоложе, я бы, наверное, занялся еще и этим. Но сейчас я хочу показать, как это приводит к возникновению жизни.
— Есть ли доказательства, что такой процесс вообще существует?
— Есть серьезные основания так считать. Я занимался, да и сейчас занимаюсь геологическим фракционированием изотопов. В 80-е годы мы изучали поведение изотопов в биологической системе. У углерода два основных изотопа — 12-й и 13-й. До войны вообще считалось, что их соотношение — константа. Но довольно быстро поняли, что внутри организмов белки, жиры, уг­леводы различаются по изотопному составу. Как раз в это время мы занимались еще одной работой — происхождением нефти. Для нее нужно было знать термодинамические константы для разных углеводородов. Расчет этих констант к тому времени был сделан только для самых простых соединений, потому что он довольно трудоемок. Я искал метод попроще и нашел. Тогда я стал, можно сказать, для смеха вычислять константы для самых разных биологических молекул. И когда я сопоставил их с тем, что измерено, оказалось, что есть хорошая корреляция между ними и изотопным составом… Я вижу, вас никак не поражает это обстоятельство.
— А почему оно меня должно поражать?
— Потому что на самом деле это абсолютно невозможное явление — чтобы была такая корреляция между наблюдением и равновесными константами! Потому что организм в нашем понимании — это нечто абсолютно удаленное от равновесия! Вот когда организм погибает и превращается в совокупность газов — тогда это равновесие!
— Равновесие, насколько я помню из курса химии, это когда скорости прямой и обратной реакции равны. Сколько продуктов образуется, столько же и расходуется. Я думал, что в организме около этой точки все и крутится, там же идет много реакций. Каждая в отдельности должна быть близка к равновесию, а в целом — да, потихонечку накапливается необратимость.
— Ну вот если вы так считаете, то вы изначально мой союзник.
— Хорошо, но я все же не понимаю, какое отношение это имеет к упорядочению и к происхож­дению жизни.
— Я пришел к выводу, что химия живого — проста. Это множество реакций, которые сами по себе неравновесные, но недалеки от равновесия. Что происходит в живых системах? Они обмениваются с внешней средой. Вы все время добавляете в реакцию вещество, и реакция идет. И если вы будете давать вещество поне­множку, то система будет все время находиться близко к состоянию равновесия. Такие процессы называют стационарными. И вот в них идет упорядочение.
— За счет чего?
— За счет сопряжения с внешней средой. Есть теорема Пригожина, которая говорит, что в такой системе производится минимум энтропии. Все именно так, как и происходит в жизни: сис­тема выбрасывает наружу высокоэнтропийный продукт, и за счет разупорядочения среды увеличивается упорядочение в данной системе. На все это обязательно нужна энергия. На любой приход вещества система отвечает производством низкоэнтропийного продукта внутри себя. А это и есть та самая машина, которая обязательно должна производить упорядочение.
— Здорово! Как это выглядит в реальности? В обстановке ранней Земли?
— Во-первых, нужна энергия, процесс упорядочения в системе должен сопрягаться с внешней средой. Самой подходящей для такого процесса является молекула АТФ, аденозинтрифосфат. Что мы имеем спустя четыре с половиной миллиарда лет после начала? Во-первых, молекулы АТФ обслуживают всю энергетику организма, то есть как раз сопрягают ферментативные реакции с расходом питательных веществ. Во-вто­рых, аденин входит в состав нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Поэтому я думаю, что АТФ — молекула номер один в процессе зарождения жизни. Она появилась на ранней Земле из простых веществ — метана, воды, азота.
— Ну, появилась. А что дальше? От довольно простой АТФ до клетки — как от Москвы до другой галактики.
— Дальше моя концепция состоит в том, что вся эволюция подчинена процессу упорядочения. Цели нет. Может возникнуть вопрос: почему вообще идет какой-то направленный процесс? И вот здесь жизнь связана с особенностями соединений углерода. С тем, что во Вселенной с самого начала очень много ограничений. Упорядочение может идти в огромном числе случаев: звезды, кристаллы, кремниевые цепочки… Но это все два-три шага: кристалл закристаллизовался — и все, у него нет путей эволюции. Но углерод — уникальный элемент во Вселенной. Он может создавать цепочки, двойные связи. Еще необходим водород, он дает водородные связи, которые связывают цепочки ДНК в двойную спираль… Вообще-то у природы было не так уж много вариантов. Допустим, кремний может создавать цепочки, но не дает двойных связей. Дальше. Появились углеродные соединения — аминокислоты, нуклеотиды, короткие цепочки. Машина продолжает работать. Чтобы степени свободы уменьшать, нужен катализ, он ограничивает выбор вариантов химических реакций. Так вот, лучших катализаторов, чем белки, в природе нет. Даже короткая цепочка из нескольких аминокислот обеспечивает очень высокую селективность. Но есть предел у пептидного упорядочения — они не могут передавать свою упорядоченность по наследству. Зато есть другие соединения — нуклеиновые кислоты. Лучше, чем они, ничего не реплицируется.
— Вот это, насколько я понимаю, один из самых сложных моментов: как установить соответствие между пептидами и, допустим, РНК.
— Если вы меня спросите, как это произошло, то ответить конкретно трудно. Но поскольку машина упорядочения работает, она все время ищет возможность упорядочивать дальше. Как легче всего создать низкоэнтропийный продукт? Из двух предшественников — низкоэнтропийных продуктов. Жизнь очень консервативна, она конструирует из того, что уже было. И дальнейшая возможность — установить соответствие между механизмом запоминания и механизмом катализа. То есть создать генетический код. Как только такая система сложилась, она двинулась дальше семимильными шагами вплоть до создания клетки. Представьте себе лабиринт, в котором масса тупиков и одна дорожка вперед. Упорядочение — это ваша возможность тыкаться вперед. Попробуйте в лабиринт заливать воду — она же пройдет! Наша дорожка состоит в том, чтобы пептиды стали себя воспроизводить через другие молекулы.
— Все, что вы рассказываете, очень хорошо в теории, но молекулярная биология — наука очень конкретная: молекула туда, фермент сюда… Пока экспериментов не будет, вам не поверят.
— Я думаю, что точные эксперименты на лабораторном столе поставить нельзя. Есть процессы, для которых требуются миллионы лет. По гео­логическим меркам это быстро, а в лаборатории даже при идеальных условиях могут понадобиться тысячи лет.
— А можно частями? Или нет?
— Смысла нет. Сейчас ведь тоже можно создать живое из неорганических молекул: подобрать катализаторы, синтезировать пептиды, нуклеиновые кислоты, потом отобрать из них те, про которые заведомо известно, что они соответствуют друг другу. И это ничего не даст, потому что вы будете делать это руками, а для доказательства нужно, чтобы процесс шел сам. Поэтому я думаю, что нужно сделать правильную математическую модель. Мы над этой моделью работаем. Не скажу, что полностью удовлетворен результатом, но он есть. В чем состоит? Мы задаем условия компьютеру и смотрим, найдет ли машина, что другого пути, кроме как установить соответствие между аминокислотами и основаниями, нет. Если найдет, это будет значить, что генетический код мог возникнуть сам собой. У нас пока этого не получилось. Только если мы начинаем подсказывать. Но мы хотим, чтобы машина сама изобрела алгоритм.
Однако гипотеза Галимова при всей своей стройности может оказаться неверной. Тогда у жизни остается всего две возможности произойти: случайно и по плану «дизайнера». Рассмат­ривать второй вариант нет никакого смысла, потому что пока «дизайнер» не явится к нам лично, доказать его существование затруднительно. Первый вариант естественнее, и поэтому на нем сосредоточены усилия почти всех исследователей. Гипотез множество, но суть их примерно одинакова: они стараются продемонстрировать, что возникновение жизни не противоречит другим законам природы, а вероятность этого вполне приличная.
Самый простой способ радикально увеличить вероятность — панспермия. Жизнь возникает очень редко, может быть, всего один раз за всю историю Вселенной, а потом клеточные споры выбрасываются за пределы родительской планеты (например, мощным вулканом) и разносятся по всему космосу.
И все же большинство ученых мужей пытаются найти схемы происхождения жизни здесь, на Земле. «Мир РНК», о котором говорилось выше — теория из этой категории. Но где и как произошли самые первые РНК с нужными свойствами? Предлагаются различные варианты состава атмосферы, минеральные катализаторы, полимерные или кристаллические подложки и так далее.
Удивительную по красоте гипотезу выдвинул совсем недавно Виктор Островский, химик-калориметрист с мировым именем, старший научный сотрудник Научно-исследо­вательского физико-химического института им. Л. Я. Карпова. Обзорную статью по этой гипотезе опубликовал журнал «Успехи физических наук». Главный редактор этого журнала нобелевский лауреат Виталий Гинзбург время от времени публикует такие статьи-провокаторы. При этом, разумеется, соблюдаются все требования к обоснованной логике и соответствие известным фактам.
— В физике существовало такое мнение, что, чем гипотеза более сумасшедшая, тем она интереснее. Если она не противоречит здравому смыслу, законам сохранения и не основана на неверных экспериментах. Думаю, Виталий Лазаревич следует этому правилу. Если же говорить о нашем обзоре, то мы отправили его Гинзбургу, зная, что он считает проблему редукции живого к неживому одной из трех великих проб­лем физики XXI века. Основной вопрос этой редукции — происхождение жизни, — объясняет Островский.
Его гипотеза заключается в следующем. Полимерные цепочки ДНК и РНК образовались не в «органическом бульоне», каким был Мировой океан ранней Земли, а под землей, внутри гидратов метана. Огромные их залежи существуют в земной коре и сейчас — это лед, в котором молекулы воды окружают молекулы метана. Кстати, эти же гидраты составляют реальную проблему для поставщиков газа, потому что часто недосушенный газ в трубах при низкой температуре создает пробки из такого льда. Главное свойство гидратов — правильная ячеистая структура, молекулярные соты: молекулы воды числом 20, 24 или 28 образуют полости, внутри которых находится метан. Островский предположил, что в эти соты могла проникать селитра из соседних залежей — источник азота. Затем внутри ячеек из селитры и метана образовывались азотистые основания и рибоза — составные части нуклеотидов, входящих в ДНК и РНК. Реакция образования очень проста. На следующем этапе в подземные гидраты диффундировали фосфаты, очень распространенные в земной коре. Фосфаты связывали между собой нуклеотиды — и цепочка ДНК или РНК готова!
Самое замечательное во всей этой несложной механике, что размер каждой большой ячейки гидрата точно соответствует размеру азотистого основания и немного больше молекулы рибозы. А размер малой ячейки как будто специально подогнан под фосфатную группу. К тому же они чередуются ровно так, чтобы нуклеотиды встали друг напротив друга и могли связаться в двойную цепь, а ведь именно двойная спираль ДНК — основа ее способности к самокопированию.
Но и это еще не все. Во-первых, такие структуры очень термодинамически стабильны, то есть выгодны энергетически, к чему природа всегда стремится. Значит, если этот процесс в принципе мог идти, то он был просто обязан идти. Учитывая большие залежи метана — просто повсеместно там, где рядом оказывались селитра и фосфат. Во-вторых, эта схема объясняет даже так называемую хиральность биологических молекул. Дело в том, что в обычной, небиологической химии существуют по две разновидности каждого нуклеотида, правая и левая, — как зеркальные отражения. Поскольку химически никакой разницы между ними нет, до сих пор непонятно, почему в живых организмах встречается только один тип — правый. Но если принять гидратную гипотезу, то выяснится, что для образования связей между нуклеотидами, расположенными в соседних ячейках, подходит как раз только правый вариант. Впрочем, это пока лишь догадка, и именно сейчас Островский с коллегами собирается ее проверить численно на компьютерных моделях.
— Очень важно, что одни и те же условия в залежах гидратов могут сохраняться очень долго. Это как раз преимущество нашей гипотезы, — говорит Островский. — Ведь идея Опарина о «первичном бульоне», вообще говоря, неосуществима. Представить себе, что сложные молекулы ДНК и РНК образуются на границе раздела фаз, я не могу. Слишком нестабильные там условия. Биологи почему-то считают, что обязательно нужна энергия, грозовые разряды, радиация. Но это не так! Реакции все равно будут идти, если они термодинамически разрешены. Пусть медленно, но природе некуда спешить.
После того как природа не спеша создала молекулы нуклеиновых кислот, условия в газовых гидратах могли поменяться. По чисто геологическим причинам могла, например, подняться температура, и лед растаял. Или в гидрат могла просочиться вода. (Температура «метанового» льда выше нуля, поэтому вода как раз вполне могла просочиться.) Согласно гипотезе, в этот момент возникает «органический бульон», но внутри этого бульона уже есть ДНК и РНК, а также отдельные нуклеотиды. Они способны самокопироваться, то есть размножаться. Могут образовываться аминокислоты и липиды, простейшие оболочки вокруг молекул, возникать протоклетки. Причем эти протоклетки по чисто физическим законам должны делиться, если концентрация нуклеиновых кислот внутри них возрастает, а она возрастает при самокопировании… В общем, жизнь налаживается.
— Мы ведь не просто умозрительно пришли к нашей гипотезе, — рассказывает Островский. — Я специалист в области каталитических и адсорбционных процессов. Последние два десятилетия мы занимались сорбцией воды на органических веществах. Изучали поглощение воды полиакриламидом — довольно простым полимером. И вот, анализируя результаты, мы пришли к выводу, что в конденсированных сис­темах вода при сорбции структурируется. То есть вода сорбируется не беспорядочно, а вокруг функциональных групп за счет сил Ван-дер-Ваальса. Вокруг каждой функциональной группы структурируется 17 молекул воды. Образуются полости, аналогичные полостям в газогидратах. И здесь надо сказать, что полиакриламид — лучшая модель для изучения поведения ДНК и РНК, потому что он тоже содержит амидогруппы. Исследования полиакриламида рассматриваются как модельные. Сопоставив наши результаты с этим простым фактом, мы предположили, что ДНК могла размещаться и образовываться внутри полостей газогидратов.
Гипотеза Островского оставляет много вопросов, среди которых, например, такой важный как образование генетического кода. Но огромное преимущество этой гипотезы в том, что она может быть полностью проверена в экспериментах. Пожалуй, со времен Миллера не было такой хорошей экспериментальной программы. Сначала нужно показать, что циклические углеводороды могут образовываться из метана и селитры, затем в автоклаве воссоздать условия для образования гидратов и добавлять туда селитру.
Очень хотелось бы, чтобы такая программа привела к успеху. Кроме всего прочего, это будет означать, что жизнь и сейчас зарождается в огромных количествах...

И что теперь остается Семенову и Мазуру?

[Patsak]

По сути, мы вернулись к начале.
Важно брать репрезентативную выборку, для объективного параметра.
Для этого - сгодится любой параметр, для которого мы "знаем" численно, к чему он должен стремиться для "первично-абиогенетичной жизни".
Не важно - "биосферная связность репликатора" ли это, или "неизбыточный геном репликатора", или "линейные размеры репликатора", или "вес на репликатор" (все эти "должны" стремиться к нулю - или близкой к нему величины) - или какое-нибудь отношение.
Мы можем также взять множество таких параметров "с потолка" - и сравнить их (если все "сходятся" к -6-7 млрд лет - это "что-нибудь" да значит).

Вот именно. Нужно сравнить много параметров, т.к. мне, например не очень ясны методы оценки МГЭ, это еще один фактор, который может влиять на ее динамику.

Цитирую из статьи Combinator:
…
Значительная часть “мусорной ДНК” представлена мобильными генетическими элементами (МГЭ). Так, у приматов на долю МГЭ приходится около 50% всего генома (Xing et al., 2007).
…
Мы полагаем, что МРГ в большой группе организмов может быть использован для приблизительной оценки объема необходимой (неизбыточной) генетической информации, обеспечивающей существование представителей данного таксона. Более точную оценку получить трудно, поскольку нет абсолютно надежных способов отличить действительно ненужные участки ДНК от функционально значимых (например, от некодирующих последовательностей, выполняющих регуляторные функции).
…

Не исключаю, что рост МГЭ может быть связан, в том числе, и с увеличением нашего незнания о назначении растущих участков генома. Т.е. мы относим их к "мусорным", а на самом деле они связаны с неочевидными регуляторными функциями в биосфере.
В частности:
…
Важно, что новые регуляторные последовательности часто возникают путем “одомашнивания” МГЭ, которые, таким образом, интенсивно превращаются из “мусорной "ДНК” в функционально важные компоненты генома (Miller et al., 1999; Mikkelsen et al., 2007).
…
Т.е. этап "одомашнивания" связан не только с каким-то объективными признаками, но и с нашей способностью уловить роль некоторой части МГЭ. В самом деле, была себе ДНК в которой доля МГЭ была 50% и вдруг мы установили какую-то неочевидную закономерность, открыли новую взаимосвязь. Внезапно доля МГЭ сократилась до 75%, хотя объективно ничего не произошло, ДНК не изменилась, какая была, такая и осталась.

Кстати, в статье затронут и вопрос корреляции с биоразнообразием:
…
Однако следует отметить, что динамика гиперэкспоненциального роста у биоразнообразия и у
МРГ в ряду прокариоты – млекопитающие существенно различна. В первом случае период взрыв
ного роста приходится на последние 100–150 млн. лет (конец мезозоя – кайнозой). Первые признаки начала выхода из режима с обострением намечаются во второй половине кайнозоя (Марков, Коротаев, 2009). В динамике МРГ период взрывного роста соответствует палеозою и фактически завершается в триасе с появлением млекопитающих. Таким образом, в динамике роста МРГ выход из режима с гиперэкспоненциальным ускорением произошел уже в начале – середине мезозоя, на 100–200 млн. лет раньше, чем в динамике роста биоразнообразия.
…

В общем, побольше бы параметров и по разным таксонам и поподробней о методике и динамике установленной доли МГЭ в ДНК за последние несколько десятков лет исследования. Ведь рост знаний о ДНК тоже экспоненциальный 

[Combinator]

Очень интересно - обязательно напишите про результатов....
Хотя "растений" - разве опять не тот же "уклон" в "продвинутости", только помягче?
Не интереснее ли, для репрезентативности, это проделать для существенно отличающейся по "продвинутости" ветке (Bacteria например)? Да и как я читал, на счет bacteria и archaea оценивается половина всей биомассы.

Для прокариот (бактерии и археи) существуют как минимум две принципиальные трудности:
1. В их эволюции огромную роль играет горизонтальный перенос генов (по некоторым данным, в  среднем более 50% генов каждая бактерия приобрела именно таким путём), так что многие исследователи вообще отрицают возможность построения для них любых более-менее адекатных филогенических деревье, предлогая заменить их моделью генной сети.
2. Судя по всему, их "передовые отряды" уже давно достигли предела максимально доступного для прокариот из энергетических соображений размера генома. Дальнейший его рост возможен лишь в случае эукариот, обладающих специальными мощными "энергетическими станциями" в виде митохондрий.
По вышеуказанным причинам для прокариот более менее адекватно можно локализовать лишь две точки - собственно ЛУКА , живший не позднее 3.5 млрд. лет назад и имевший не менее 1000 генов, и точка появления эукариот, общий предок которых, появившийся порядка 2 млрд. лет назад имел не менее 4000 генов. Так как эукариоты тем или иным образом произошли от прокариот, можно принять, что наиболее "продвинутые" из них имели 2 млрд. лет назад как раз около 4000 генов, что даёт период удвоения генома порядка 750 млн. лет. Но, понятное дело, сторить прямую по двум точкам занятие не самое осмысленное...
 

[Combinator]

Не исключаю, что рост МГЭ может быть связан, в том числе, и с увеличением нашего незнания о назначении растущих участков генома. Т.е. мы относим их к "мусорным", а на самом деле они связаны с неочевидными регуляторными функциями в биосфере.

Вы, видимо, не очень внимательно прочитали статью. Параметр минимального размера генома (МРГ) как раз и был выбран именно для того, что бы маскимально ослабить влияние МГЭ на результаты. Другими словами, как бы не изменились в будущем наши знания о регуляторных функциях МГЭ, кривая МРГ от этого факта не изменится.

[Patsak]

Параметр минимального размера генома (МРГ) как раз и был выбран именно для того, что бы маскимально ослабить влияние МГЭ на результаты. Другими словами, как бы не изменились в будущем наши знания о регуляторных функциях МГЭ, кривая МРГ от этого факта не изменится.

Если МРГ не свободен от МГЭ, то может и изменится (как адекватный критерий).

[Combinator]

Если МРГ не свободен от МГЭ, то может и изменится (как адекватный критерий).

МРГ свободен от МГЭ настолько, насколько это возможно в соответствии с экспериментальными данными. Конечно, ничто не мешает выбрать и альтернативный критерий (как поступили, например, Шаров с Гордоном).
 

[dzver]

2. Судя по всему, их "передовые отряды" уже давно достигли предела максимально доступного для прокариот из энергетических соображений размера генома. Дальнейший его рост возможен лишь в случае эукариот, обладающих специальными мощными "энергетическими станциями" в виде митохондрий.

Начну с этом.
Combinator - вы тут прямо (и без стыда ; ) признаетесь, что тенденциозно будете фильтровать ту часть из наблюдений, которая не ложится на вашей предубежденной концепции "увеличивания генома".
Опять "за старом"?
Это тем более странно - в свете вроде постигнутого нами согласия насчет того, что выборка должна быть не-тенденциозной (unbiased)?
Ну и достиг предела параметр мин. длины генома в данной эволюционной ветке - значит будет более-менее горизонтальная кривая с времени, а не экспоненциальная. (почему это произошло и параметр насытился - вопрос совершенно ортогональный).
Это как отказываться брать в рассмотрения эволюционных направлений где нос перестал расти - потому что "судя по всему, их потомки достигли предельной длины носа из .... соображений".
То что при этом будет Г-образная кривая, а не _I (экспоненциальная) - вам претит принципиально - почему? ; )

1. В их эволюции огромную роль играет горизонтальный перенос генов (по некоторым данным, в  среднем более 50% генов каждая бактерия приобрела именно таким путём), так что многие исследователи вообще отрицают возможность построения для них любых более-менее адекатных филогенических деревье, предлогая заменить их моделью генной сети.

Это да - может оказаться практической проблемой - для возможности и методологии определения данных.
Но к методу как таковом - никак принципиально не относится.
Нас интересует мин. длина генома данного эволюционного кластера по "срезов" прошлого. Неважно, граф древовидный, или сетевой.
Т.е. если мы откуда-то знаем спектр существующих представителей данного кластера скажем 1 млрд лет назад - и если можем определить их мин. геном - мы вполне вправе нанести эту точку по ординате на графике, для 1 млрд лет назад.

По вышеуказанным причинам для прокариот более менее адекватно можно локализовать лишь две точки - собственно ЛУКА , живший не позднее 3.5 млрд. лет назад и имевший не менее 1000 генов, и точка появления эукариот, общий предок которых, появившийся порядка 2 млрд. лет назад имел не менее 4000 генов.

Это противоречит того что вы выше раньше сказали "Судя по всему, их "передовые отряды" уже давно достигли предела максимально доступного для прокариот из энергетических соображений размера генома".
Как вы можете "судить по всему" что "достигли предела" - если у нас "нет более чем двух точек" на графике?

[Combinator]

Начну с этом.
Combinator - вы тут прямо (и без стыда ; ) признаетесь, что тенденциозно будете фильтровать ту часть из наблюдений, которая не ложится на вашей предубежденной концепции "увеличивания генома".
Опять "за старом"?
Это тем более странно - в свете вроде постигнутого нами согласия насчет того, что выборка должна быть не-тенденциозной (unbiased)?
Ну и достиг предела параметр мин. длины генома в данной эволюционной ветке - значит будет более-менее горизонтальная кривая с времени, а не экспоненциальная. (почему это произошло и параметр насытился - вопрос совершенно ортогональный).
Это как отказываться брать в рассмотрения эволюционных направлений где нос перестал расти - потому что "судя по всему, их потомки достигли предельной длины носа из .... соображений".
То что при этом будет Г-образная кривая, а не _I (экспоненциальная) - вам претит принципиально - почему? ; )

Да кто ж против, считайте, как считаете правильным. В настоящее время максимальная длина генома бактерий - 13 Мб., архей - около 5.5 Мб. Длина генома Лука, судя про всему, была не меньше 1 Мб. Избыточность геномов бактерий минимальна, так что, мусора в них почти нет. А вот как менялась данная величина в интервале времени от 3.5 млрд лет назад до настоящего времени неизвестно, так как идентифицировать конкретные таксоны бактерий в древних породах практически невозможно.
 

Это да - может оказаться практической проблемой - для возможности и методологии определения данных.
Но к методу как таковом - никак принципиально не относится.
Нас интересует мин. длина генома данного эволюционного кластера по "срезов" прошлого. Неважно, граф древовидный, или сетевой.
Т.е. если мы откуда-то знаем спектр существующих представителей данного кластера скажем 1 млрд лет назад - и если можем определить их мин. геном - мы вполне вправе нанести эту точку по ординате на графике, для 1 млрд лет назад.

Проблема в том, что мы не можем уверенно идентифицировать таксоны бактерий, это всё же не многоклеточные, которые имеют массу морфолоических признаков, да ещё и находятся в относительно молодых геологических слоях. Можно было бы пытаться восстановить деврево прокариот по молекулярным данным, но и здесь нас ждёт облом, в частности, из-за огромного влияния горизонтальнго переноса (см. выше).

Это противоречит того что вы выше раньше сказали "Судя по всему, их "передовые отряды" уже давно достигли предела максимально доступного для прокариот из энергетических соображений размера генома".
Как вы можете "судить по всему" что "достигли предела" - если у нас "нет более чем двух точек" на графике?

Размер геномов свободноживущих прокариот заключён в очень узком интервале, протяжённость которого, по сути, покрывает лишь один порядок величины. Кроме того, например, попытка восстановления генома общего предка всех архей приводит к  выводу, что размер его генома не сильно отличался от размера генома типичной современной архейной клетки, или был даже больше него.