Искусственный сигнал в генетическом коде

[ChiefPilot]

Как вам идея искусственного гена, дающего микроорганизму исключительную экстремофильность, которая уничтожается при любой его мутации? Это та же "антибиотикорезистентность", то есть микроб с этим геном не вырвется и не сожрёт всё вокруг, а будет себе спокойно блаженствовать в солёных озёрах или гейзерах, храня искусственный ген миллионы лет.

Могу сказать только, что Вы, похоже, не правильно понимаете суть экстремофильности (хотя на примере антибиоткиов это хорошо заметно): экстремофилы не блаженствуют - они вынужденно туда вытеснены. И если среда их обитания исчезнет, то в обычных условиях они быстро тоже исчезнут. И что же тут хорошего в передаче "здесь был Вася" на миллиарды лет вперёд? Кроме того, если экстремофилов сделать и забросить например на Европу, то Европа это не отдельные лужи в Йеллоустоуне или там "чёрные курильщики" на дне океана (хотя и там идёт эволюция!!! и надпись "здесь был Вася" неотвратимо портилась бы!!!) - а это целая оргомная планета с кучей различных биотопов с различнейшими же условиями и требованиями. Так что эти самодельные экстемофилы там неизбежно проэволюционируют (и продолжать делать это дальше, так как я уже выше не раз писал - условия всегда продолжают меняться). В условиях открытого космоса (при пулянии их на астероидах или в облаках пыли) они также обязательно проэволюционируют. Или - что тоже очень важно - просто вымрут (если, как Вы пишите, любая мутация в чудо-гене смертельна!) Ну как всё это не понятно - я не понимаю! Всё живое - Живое! Всё постоянно изменяется! Нет никаких шансов зафиксировать что-то на длительные промежутки времени (которые нужны для панспермической передачи информации ).

[Maki]

Вот как Вы себе В ПРИНЦИПЕ представляете информацию, которая одновременно и кодирует что-то важное и является строкой "здесь был Вася" (то есть - информацией, которая совершенно не относится к кодированию?

Увы, пока мы толком не разобрались как в ДНК кодируется и основная информация. Так что представить себе ген "двойного назначения" я тоже не могу. Собственно говоря, "сигнал" вообще может не нести дополнительной информации. Достаточно того, что он будет очевидно искуссвенным. Можно ли так написать идеальный ген солеустрйчивости, или чего-то ещё - не знаю. Может быть. Это уже к учёным будущего.

И надо ещё всё-таки начать понимать, что какой бы ни был совершенный самодельный организм

Rattus натолкнул меня на интересную мысль: генетический код должен нести не организм, а вирус. Сам вирус скоро утратит эту ненужную ему запись. А бактерии, которые эту запись присвоят себе, быстро завоюют себе новую нишу, и останутся там навсегда. Главное условие: ген должен быть "идеальным", т.е. при любой мутации утрачивать своё качество - и при этом очевидно искусственным.

[Maki]

экстремофилы не блаженствуют - они вынужденно туда вытеснены

Не совсем корректно, на мой взгляд. Не "вытеснены", а просто нашли себе нишу, и захватили её. Но это неважно, как называть.

В условиях открытого космоса (при пулянии их на астероидах или в облаках пыли) они также обязательно проэволюционируют. Или - что тоже очень важно - просто вымрут (если, как Вы пишите, любая мутация в чудо-гене смертельна!) Ну как всё это не понятно - я не понимаю!

Я всё прекрасно понимаю. И то, что вся биосфера - непрерывно меняющийся организм. И то, что геном тоже непрерывно меняется.
Мы просто обсуждаем, как в принципе "сигнал" мог бы быть доставлен в иные звёздные системы. И при каких условиях он мог бы сохраниться для дальнейшего прочтения.
Всё исключительно в сослагательном наклонении. И только исходя из "всемогущества" учёных будущего. )

P.S. Думаю уже сейчас, какой-нибудь эксцентричный миллиардер или крупная компания могли бы назначить премию за секвенцию геномов экстремофилов, поиск гена, отвечающего за устойчивость, и открытие признаков его "искусственности". Вышло бы весело.

[ChiefPilot]

ген должен быть "идеальным", т.е. при любой мутации утрачивать своё качество

Под идеальностью Вы понимаете "утрачивать своё качество при любой мутации"? Это странная идеальность, ну да ладно. Вы же понимаете, что организмы не живут в одиночку, а в сообществах (или попадут в такое сообщество по прилёту куда-либо)? Кроме того, Вы понимаете, что условия постоянно менются (из-за перемещения в пространстве, а также и во времени)? Приспособленность данного "идеального" гена в разных местах и в разных временах будет отлична от тех лабораторных, в которых его вывели и назвали "идеальным". Если мутировать нельзя, эти организмы просто вымрут (будут вытеснены теми их соседями, которым эволюционировать не запрещено ). Если эволюционировать всё-таки можно, то надпись "здесь был Вася" будет неизбежно испорчена (тем быстрее, чем она бесполезнее для самой логики работы гена).

Чтобы не мучаться: я бы посоветовал Вам (и другим адептам панспермической передачи информации) переключиться на кристаллы - попробуйте наделать пылинок с записанной на кристаллической решётке информацией (например вынимайте отдельные атомы в особом порядке и замещайте их другими). Затем распыляйте это всё и вот такое безобразие может продержаться гораздо-пригораздо дольше издевательств над генами. Хотя, об этом лучше поговорить с создателями микросхем для космических нужд. Возможно они тоже расскажут, что всё очень быстро деградирует (из-за излучений). Но здесь хоть не надо пытаться сохранить работоспособность гена - просто пишите, что хотите и закладывайте избыточность и информацию для восстановления (контрольные суммы там и всё такое).

Вот Вам наглядный пример: напишите два алгоритма (или сразу программы, если знакомы с программированием): один просто эффективнейшим и проверенным образом выполняет свою задачу, а второй - возьмите первый, но в впихните в него «здесь был Вася» (или, как Вы пишите, любую хрень, которая однозначно скажет о его искусственности — заодно придумайте, что бы это могло быть такое? ). А затем подумайте над этими двумя алгоритмами в следующих ключах:

- какой из них выполняет свою функцию эффективнее (быстрее и с меньшими затратами)? (скорость и эффективность первого алгоритма естественно выше)
- какой из них легче и дешевле (энергетически, информационно) поддаётся модификации (дополнению изменению)? (большая мобильность, устойчивость к изменениям среды у владельцев первого алгоритма)
- какой из алгоритмов легче и дешевле переписывать, передавать другим? (большая эффективность первого алгоритма)
- кто из выполняющих действия по алгоритму (и его переписыванию в том числе и раздаче другим) будет в более выгодных условиях — с первым или вторым алгоритмами? (преобладание в следующих поколениях владельцев первого алгоритма)
- будут ли хотеть владельцы второго алгоритма перейти на копию первого? (горизонтальный перенос)

Думаю, что если Вы такое попробуете, то сразу станет понятно, что всё это в принципе авантюра и бред.

Если же Вы возьмётесь, разработав сперва самый-присамый эффективный алгоритм (это важно!), переделать таки его так, что он станет ещё эффективнее (это КАК? Если Вы уже это сделали?! Ну да ладно…), но при этом ещё и будет нести в себе «здесь был Вася» (снова — как он при этом может быть эффективнее???) - то Вам надо будет поставить памятник. Может надо как-то какую-нибудь теорию информации или что-то типа того почитать? Мне кажется, что после ознакомления с таким станет понятно, что это всё бред. Но, вдруг, Вы наоборот — найдёте лазейку и способ, которую другие не заметили (ибо у них мотивации такой вот не было)?

[Rattus]

Эксперименты с искусственным ДНК идут уже сейчас.

Что его живучесть будет сопоставима с природными аналогами никто из разработчиков даже близко не ожидает - куда скорее наоборот.
Вне биореактора с антибиотиками - съедят-съ. Однозначно. В лучшем случае не сразу, но чуть погодя - точно.

передавался среди неандертальцев

Неандертальцы - эукариоты. И жизненный цикл их на 5 порядков медленнее чем у прокариот (20 лет vs 20 минут).

попал к нам 30-40 т.л.

Астероид до подходящей планеты в другой системе может путешествовать на порядок дольше.

ген экстремофильности

Нет такого гена. Для адаптации к кислотной среде нужны одни гены, к щелочной - совсем другие (и больше), к высокой температуре - третьи (и вообще весь геном должен иметь более высокое содержание GC-пар).

при других окружающих условиях другие варианты элементов Жизни вполне могут оказаться более подходящими и поэтому некоторая (а может и сильно большая) непохожесть инопланетной Жизни вполне возможна и даже скорее всего просто обязана быть.

Вот только то, что мы знаем о физике и химии планетных систем говорит о том, что не так уж много есть в природе сильно других условий, которые в то же время сколь-нибудь пригодны для биогенеза. Ну чуть иное соотношение элементов в биополимерах, ну включение местами кремния в них - это оптимистический максимум.
Но вот другую хиральность, несколько отличный аминокислотный набор и код отрицать сейчас, действительно, нет надёжных оснований. И это - действительно те данные, которые имеют ныне наивысшую ценность для несуществующей науки ксенобиологии.

это целая оргомная планета с кучей различных биотопов

Есть сильные сомнения, что в Европе есть хоть один биотоп. Могилу вообще-то нечасто называют жилищем.

Всё постоянно изменяется!

Но морфофункционально может оставаться тем же миллиарды лет - если условия постоянны - как с нитрогеназой, серобактериями и цианобктериями. Стабилизирующий отбор - основное направление эволюции.

генетический код должен нести не организм, а вирус

И как угадать какие ему на поверхности делать рецепторы для каких организмов?

Сам вирус скоро утратит эту ненужную ему запись. А бактерии, которые эту запись присвоят себе, быстро завоюют себе новую нишу

Существующий код имеет оптимальное значение избыточности - между плотностью и надёжностью кодирования - близкое к числу e. Другие подобные варианты будут сменой шила на мыло в лучшем случае и при исходной малораспространенности преимущества не получат и спустя время благополучно вымрут - ввиду генетической изоляции ото всех прочих: на ином коде ни ты не сможешь поделиться своими генами, ни у других позаимствовать.

Приспособленность данного "идеального" гена в разных местах и в разных временах будет отлична от тех лабораторных, в которых его вывели и назвали "идеальным".

Консервативные фрагменты генов - ключевые точки, обеспечивающие функциональность, могут быть исключительно постоянны - например пептидильный центр рибосомы - наверное, древнейший такой фрагмент. Другое дело, что количество совершенно неизменных нуклеотидов или аминокислот в них измеряется единицами. Туда даже "Hello, World!" не влезает.

[ChiefPilot]

если условия постоянны - как с нитрогеназой, серобактериями и цианобктериями. Стабилизирующий отбор - основное направление эволюции.

Согласен, но тут же речь идёт о панспермии: люди хотят запульнуть организм далеко-далеко (и, естественно, надолго) - как тут ожидать постоянных условий? Особенно если речь идёт не о сборе организмов в открытом космосе (чтобы потом искать в них надписи "здесь был Вася"), а именно наткнуться на такую надпись в организмах, которые: долетели неизменными (что уже странно учитывая миллиарды, ну хотя бы сотни миллионов лет для путешествия и всё это время воздействие даже не эволюции, а просто космического излучения!!!), попали в новые для себя условия (к которым местные организмы ещё и миллиарды лет замечательно приспосабливались), да ещё и не имея возможности изменять свой ген со встроенной надписью "здесь был Вася" размножились и отлично конкурируют с местными. Я такого вообще представить не могут никак - это полный бред и наивность.

Если бы речь шла о том, чтобы: сделать запись в гене и оставить ЭТО чудо на Земле, чтобы кто-то потом прилетел и увидел эту запись - я бы ещё поморщился, но не стал бы так активно возражать (хотя никуда не деваются возражения о заведомо худшей эффективности гена со встроенным в него мусором, по сравнению с вылизанным и стабилизируемым отбором вариантом). Но вот это (что выше) - ну полный бред...

[Rattus]

долетели неизменными (что уже странно учитывая миллиарды, ну хотя бы сотни миллионов лет для путешествия и всё это время воздействие даже не эволюции, а просто космического излучения!!!)

Лететь они, разумеется, должны только в виде спор (иначе помрут с голоду), поэтому за эволюцию можно не беспокоиться. Космическое же излучение, если не настолько сильное чтобы убить, то какие-то недлинные нейтральные куски фатально точно не зашумит.
Другое дело, что астероид этот с пылу-с-жару в руки к ксенобиологам попадёт с исчезающе малой вероятностью, а и несколько месяцев пребывания в чужой биосфере для инженерных существ с лишней генетической нагрузкой будут фатальны 999 к 1. Про несколько лет и речи нет.

[ChiefPilot]

Лететь они, разумеется, должны только в виде спор (иначе помрут с голоду), поэтому за эволюцию можно не беспокоиться. Космическое же излучение, если не настолько сильное чтобы убить, то какие-то недлинные нейтральные куски фатально точно не зашумит.

Сомневаюсь, что спора прямо вот в открытом виде просуществует в живом и способном к прорастанию виде в космосе хотя бы сильно более нескольких тысяч лет. Надеюсь, с этим никто спорить не будет? Сильнейшее высыхание и замерзание полностью остановит процессы восстановления, а излучение (в том числе и его значительное усиление при подлёте к какой-нибудь звезде, на планету которой соберётся пристать то, что летит) нашинкует за требуемый для путешествия период времени и ДНК и прочие полезные молекулы так, что ожить это не сможет. Значит надо пытаться лететь внутри чего-либо кометно-астероидного. А тут помимо всё тех же не сильно таки уменьшившихся космических факторов прибавляется ещё и какая-никакая жизнедеятельность (хотя бы для вялотекущих процессов репарации) и, значит, добавляется истощение питательных веществ в споре. Или же - если жизнедеятельность настолько интенсивная, что споры прорастают - подключается ещё и эволюция со всеми уже перечисленными бедами для гена, несущего надпись "здесь был Вася".

Другое дело, что астероид этот с пылу-с-жару в руки к ксенобиологам попадёт с исчезающе малой вероятностью, а и несколько месяцев пребывания в чужой биосфере для инженерных существ с лишней генетической нагрузкой будут фатальны 999 к 1. Про несколько лет и речи нет.

Вот об этом выше и пишу тоже. Полностью согласен!

[Rattus]

Сомневаюсь, что спора прямо вот в открытом виде

Зачем в открытом? В толще астероида.

просуществует в живом и способном к прорастанию виде в космосе хотя бы сильно более нескольких тысяч лет.

Не вижу что бы помешало накинуть ещё порядок-другой.

А тут помимо всё тех же не сильно таки уменьшившихся космических факторов прибавляется ещё и какая-никакая жизнедеятельность

Это ещё зачем? Мы же не с Энцелад собираемся астероид запускать, чтобы у него в недрах рассол растаял?

[LV46]

Если океан Энцелада будет исследован, и окажется стерилен, но пригоден для жизни

Кем исследован? Марс уже исследовали, дальше что? Где бактерии запущенные для разможения? Никто даже и не думает никакие бактерии никуда посылать.
Если бы да кабы. Давайте лучше Энцелад на орбиту Земли притащим и заселим китайцами. Короче, тема вообще ниочем.

[Nucleosome]

весь избыточный код со временем деградирует и удаляется из генома

то есть не код, а последовательности, но пока они удалятся, накопится другие, опять ненужные, потому у Эукариот ДНК и полно, хотя сохранность её очень небольшая на больших интервалах эволюции.

Нет доказательств того, что хиральность вообще необходима.

как раз этому есть - крайне трудно представить биосферу без энзиматических реакций, а энзимы - чтобы работали только с нехиральными молекулами - хотя бы потому что в органических молекулах хиральных много, и чем крупнее молекула, тем меньше у неё возможностей быть не-хиральной, потому что подойти к энзиму, молекулы должны иметь определённую конфигурацию, то есть быть только одним изомером. правда вот есть один момент - а что если один изомер аминокислот будет использоваться для одних белков - а другой - для других? или вообще домейнов белков? вот тут уже можно чего записать, тем более что для естественного подобного хода, хоть так сходу и не видится контраргументов, но кажется весьма проблематичным.

Главное условие:

вот именно это и превращает всю идею в хлам - таких генов не бывает и буть не может, но носитель должен быть с одной стороны стабильным, с другой - не востребованным отбором - чтобы не исказится им, а так не бывает. и тем не мене лазейка тут есть и тоже близкая к вирусам - записать чего можно на транспозон и его участок куда он встраиваетс в геном - сотрётся с одного будут другие, потому, выстроив фил дерево этих транспозонов можно будет с хорошей вероятностью определить его общий корень и там и будет видно - быт тут Вася или нет. однако да:

и отлично конкурируют с местными

состояние нашей биосферы говорит достаточно однозначно  - в последние 3+ млрд лет к нам никто не прилетал и не расселялся. это может значить две пока что в общем равновероятные вещи - биосферы очень редки и перелететь между ними ничего не может, или затесаться в биосферу уже освоившую абиогенный синтез органики из вне крайне сложно. лично я больше склоняюсь ко второму, хотя это просто предпочтение и не более того

[Maki]

Неандертальцы - эукариоты.  И жизненный цикл их на 5 порядков медленнее чем у прокариот (20 лет vs 20 минут).

Просто пример "долгожительства" полезного гена, не более. Наверняка есть примеры подобного среди микробов.

Нет такого гена.

Ну разумеется! Просто общий термин.

съедят-съ. Однозначно. В лучшем случае не сразу, но чуть погодя - точно.

А и пусть жруть! Так и надо. Нам требуется, чтобы несчастный носитель гена укрылся в своём горячем или солёном загончике, и тихо там прозябал.

И как угадать какие ему на поверхности делать рецепторы для каких организмов?

А вот это серьёзная проблема. Пусть генетики будущего ломают голову!

долетели неизменными (что уже странно учитывая миллиарды, ну хотя бы сотни миллионов лет для путешествия

Для начала, можно ограничиться отностельно близкими системами.

Значит надо пытаться лететь внутри чего-либо кометно-астероидного.

Небольшие ледышки - оптимальный вариант.

вот именно это и превращает всю идею в хлам - таких генов не бывает и буть не может, но носитель должен быть с одной стороны стабильным, с другой - не востребованным отбором - чтобы не исказится им, а так не бывает. и тем не мене лазейка тут есть и тоже близкая к вирусам - записать чего можно на транспозон и его участок куда он встраиваетс в геном - сотрётся с одного будут другие, потому, выстроив фил дерево этих транспозонов можно будет с хорошей вероятностью определить его общий корень и там и будет видно - быт тут Вася или нет.

Любопытно.

состояние нашей биосферы говорит достаточно однозначно  - в последние 3+ млрд лет к нам никто не прилетал и не расселялся. это может значить две пока что в общем равновероятные вещи - биосферы очень редки и перелететь между ними ничего не может, или затесаться в биосферу уже освоившую абиогенный синтез органики из вне крайне сложно. лично я больше склоняюсь ко второму, хотя это просто предпочтение и не более того

На самом деле - и здесь об этм уже многие писали - работают оба фактора.
Так что в естественную панспермию я не верю - разве что с Марса на Землю... Только направленно.

[Rattus]

Наверняка есть примеры подобного среди микробов.

Ага - вот только консервативные последовательности исключительно короткие и намертво привязаны к конкретной функции, как и было сказано.

Нам требуется, чтобы несчастный носитель гена укрылся в своём горячем или солёном загончике, и тихо там прозябал.

Метеорит к этому загончику будет самонаводящийся?

Пусть генетики будущего ломают голову!

Над тем, как внедриться в совершенно неведомую клетку? Увольте!

[Maki]

Ага - вот только консервативные последовательности исключительно короткие и намертво привязаны к конкретной функции, как и было сказано.

Намертво - это прекрасно! Значит есть реальный шанс долговременной передачи гена в популяции узкоспециализированных микроорганизмов.

исключительно короткие

Насколько короткие? Я бегло порылся в гугле - ничего про гены, кодирующие "экстремофильность" мне не попалось.

Метеорит к этому загончику будет самонаводящийся?

Хокинго-Мильнеро-наводящийся.)
 

Над тем, как внедриться в совершенно неведомую клетку? Увольте!

Ну если мы исходим из универсальных законов биологии и эволюции - вероятность того, что земные вирусы или фаги смогут взаимодействовать с инопланетными бактериями возможно является ненулевой.
Хотя судить не возьмусь - слишком слабо представляю себе, как именно "паразитическая ДНК" пробирается в бактерии.

[Rattus]

Значит есть реальный шанс долговременной передачи гена в популяции узкоспециализированных микроорганизмов.

Только если они будут обитать в условиях, где отбор будет способствовать сохранению этого гена.

Насколько короткие?

Единичные аминокислоты где-то посреди последовательности. Причём расстояние между этими сверхвысококонсервативными островками может колебаться от вырезок и вставок. Например есть два гомолога одного небольшого гена у двух родов энтеробактерий с продуктом длиной чуть более ста аминокислотных остатков. Неизменных аминокислот - три в одном месте и три через одну - в другом. Всё остальное - только похожее по физико-химическим параметрам. При этом оба белка одинаково хорошо выполняют свою функцию.

Хокинго-Мильнеро-наводящийся.

Это сказки. Такой зонд - если он возможен - сам по себе уже достаточное послание.

Ну если мы исходим из универсальных законов биологии и эволюции - вероятность того, что земные вирусы или фаги смогут взаимодействовать с инопланетными бактериями возможно является ненулевой.
Хотя судить не возьмусь - слишком слабо представляю себе, как именно "паразитическая ДНК" пробирается в бактерии.

Для простой иллюстрации: у одной только кишечной палочки существуют многие десятки (если не сотни) вариантов вирусов-бактериофагов, способных заражать только определённый же вариант кишечной палочки и никакой другой.
Универсальные законы биологии как раз и говорят о том, что комбинаторный потенциал разнообразия биомолекул (на котором уровне как раз и действуют вирусы) на многие порядки порядков больше числа частиц в наблюдаемой вселенной.

[Maki]

Только если они будут обитать в условиях, где отбор будет способствовать сохранению этого гена.

Разумеется, вот почему рассматривается "искусственная бактерия" для очень экстремальных условий.

Это сказки. Такой зонд - если он возможен - сам по себе уже достаточное послание.

То же говорилось, совсем недавно, и про воздухоплавание.
Микроскопический, в масштабах системы, зонд просто потеряется. Единственное, что может пережить миллионы лет, и сообщить о нашем визите - это биосферный "маркёр".

Для простой иллюстрации: у одной только кишечной палочки существуют многие десятки (если не сотни) вариантов вирусов-бактериофагов, способных заражать только определённый же вариант кишечной палочки и никакой другой.

Тогда - увы - привлекательнейший вариант с вирусами придётся отмести.
Бактерии-посланники же, имеет смсысл забрасывать только на планеты с уже сформировавшейся многоклеточной жизнью, с расчётом на то, что они закрепятся в крайне экстремальных условиях "на задворках" и не окажут заметного влияния на ход местной эволюции.

Спасибо за интеерсные комментарии.  На этом, полагаю, тема исчерпана.

[Rattus]

вот почему рассматривается "искусственная бактерия" для очень экстремальных условий

Которую будет очень трудно найти.
К - коммуникация.

То же говорилось, совсем недавно, и про воздухоплавание.

На этом, полагаю, тема исчерпана.

Согласен.

[Maki]

Которую будет очень трудно найти.

И это прекрасно!
Процесс поисков может быть увлекательным сам по себе, и прекрасным поводом попилить бабла исследовать экстремофилов под предлогом "поисков послания от внеземной цивилизации". Удивлён, что на нашей Терре этим никто ещё официально не занимается.

[Rattus]

NASA как раз этим по большей части и занимается - насколько бюджетов выделяютъ.

[Maki]

NASA как раз этим по большей части и занимается - насколько бюджетов выделяютъ.

Но ведь NASA пока не ковыряется в геноме экстремофилов, с целью дешифровки послания инопланетного Васи? Или уже...