Хиральный синтез

[Klapaucius]

каков механизм  вымирания одного из изомеров рацематной смеси автокаталитческих циклов в условиях одинакового обеспечения метаболитами, энергии  и одинаковых механизмов фиксации?

Механизм простой: более выгодные начальные условия. "Одинаковое обеспечение метаболитами" (и даже энергией Солнца и других видов) в природе невозможно. Должен был выжить кто-то один, кому повезло больше. Вас это объяснение почему-то смущает?

>"Левая" жизнь быстро съела всё абиогенное что могла, и начала менять под себя среду. "Правая", придя в то же место, попала в неблагоприятные условия
 
Наша песня хороша начинай сначала...Вы посеняли следствие нарушения симметрии с ее причиной...Вам тогда опять нужно пояснить почему левая  жизнь появилась быстрее правой, опять же при тех же условиях что никакие микроскопические элементарные процессы на первый взгляд не способствуют одной из них.

Опять поясняю: случайно. Две вместе не ужились бы. Например, кроме хиральности, есть ещё и общий генетический код. 4 аминокислоты из 20и (кажется) возможных, как буквы ДНК. Мне это тоже надо тут объяснять, почему эти а не другие? Нет в современной науке данных, что другие "буквы" хуже. Более того, уже эти буквы меняли, синтезировали искусственные ДНК. Ничего, живут. И "правых" тоже синтезируют когда-нибудь, и будут жить. В пробирках (с правильным для них питанием). Если выпустить в природу - очень недолго.

[pppppppo_98]

>Механизм простой: более выгодные начальные условия.

И опять повторюсь..Что имеем вначале...Смесь некиральных газов  ионов - H2O,CO,CO2, NH3, PO42-,H2S или SO2, Fe2+,Na+,CN- ,  т.д. и т.п.источник энергии свет, молнии, космические лучи в неполяризованной форме ( если поляризован то почему?) и либо образованные из них соединения в рацематной смеси ( поскольку все законы физики симметричны). Поясните как в таких условиях что-то способствует доминированию левой жизни?


>Мне это тоже надо тут объяснять, почему эти а не другие?

Я вообще этого не спрашивал, и рассматривал только проблему киральности вабиогенезе,но ежели у вас есть желание пояснить происхождение жизни или кода то может написать свои соображения \\

>.синтезировали искусственные ДНК. Ничего, живут

Кто живут? А ссылочку не могли бы привести где после замены оснований добились состояния жизни - то  есть механизма саморепликации?

>И "правых" тоже синтезируют когда-нибудь

Дело осталось за малым создать с нуля реплику уже имеющегося природного репликанта, ту же e. coli к примеру, используя исключительно исскуственно синтезированные компаненты ( с нуля означает - все начиная от генома, заканчивая органеллами, и распределением градиенто и что бы клетка после это была способна реплицироваться)

[Klapaucius]

>Механизм простой: более выгодные начальные условия.

И опять повторюсь..Что имеем вначале...Смесь некиральных газов  ионов - H2O,CO,CO2, NH3, PO42-,H2S или SO2, Fe2+,Na+,CN- ,  т.д. и т.п.источник энергии свет, молнии, космические лучи в неполяризованной форме ( если поляризован то почему?) и либо образованные из них соединения в рацематной смеси ( поскольку все законы физики симметричны). Поясните как в таких условиях что-то способствует доминированию левой жизни?

Механизм простой: случайность. Ничто не способствует доминированию левой жизни, такие факторы науке неизвестны. Если что-то и способствует, то только биогенные факторы.

Хороший пример вспомнился. Тут в разделе помнится кто-то заметил, что европейская цивилизация сейчас доминирует, значит в этом что-то есть. Неспроста это бремя белого человека. На что резонно кто-то ответил: если бы случайно первой так развилась другая, аргументы были бы теми же самыми. Но уже "в пользу" неё.

>Мне это тоже надо тут объяснять, почему эти а не другие?

Я вообще этого не спрашивал, и рассматривал только проблему киральности вабиогенезе,но ежели у вас есть желание пояснить происхождение жизни или кода то может написать свои соображения \\

>.синтезировали искусственные ДНК. Ничего, живут

Кто живут? А ссылочку не могли бы привести где после замены оснований добились состояния жизни - то  есть механизма саморепликации?

Не помню точно, но урацил в РНК вместо тимина есть.
Немножко погуглил, что-то вроде этого:
http://nauka21vek.ru/archives/16042
или
http://www.ufostation.net/readarticle.php?article_id=1069
Там показательное утверждение:

Публикация работы Холлигера и коллег спровоцировала вал статей в прессе, общий смысл которых сводился к двум утверждениям. Первое - что наконец-то ученые сделали первый полноценный шаг к созданию искусственной жизни, и второе - о том, что нынешняя структура ДНК и РНК была отобрана в ходе эволюции не благодаря своей уникальности, а более или менее случайно. Точнее, не совсем случайно, а по принципу "сохраняем первое, что хоть как-то работает".

По-любому, белки это ещё не жизнь. Там 20 нуклеотидов, а не 4+1. Похоже все эти белки так или иначе "съедобны", но на 15 из них генетический код не строится. Науке пока неизвестно, почему. Насколько я знаю. Не специалист, может неп в курсе каких-то вещей, даже элементарных. Зачеркнул ерунду. Число 20 запомнил когда-то, но всё в голове перепуталось в силу незнания предмета и долгого незнакомства с информацией.

>И "правых" тоже синтезируют когда-нибудь

Дело осталось за малым создать с нуля реплику уже имеющегося природного репликанта, ту же e. coli к примеру, используя исключительно исскуственно синтезированные компаненты ( с нуля означает - все начиная от генома, заканчивая органеллами, и распределением градиенто и что бы клетка после это была способна реплицироваться)

Сначала можно попробовать реплицировать какой-нибудь простенький вирус с нуля, без изменений. Собирая атом за атомом. Я не биолог ну совсем, вроде такого ещё не делали. Меняли части - да. Встраивали в ДНК организмов постороннюю информацию, появилась возможность использовать ДНК вместо флешек, да ещё с возможностью размножать информацию неограниченно. Но пока это всё "на кончике иглы" технологий.

[pppppppo_98]

>Механизм простой: случайность. Ничто не способствует доминированию левой жизни, такие факторы науке неизвестны. Если что-то и способствует, то только биогенные факторы.

То гда отрваем Ландау-Лифшица том номер 5. И считаем вероятность , того что в рацематной смеси 10^15 молекул в синтезе образовалось на 0,001% больше правых чем левых изомеров...А она в соответствии с центральной предельной теоремой равна \(e^{-10^{5}}\) с точностью до незначительной степени..)Если мы будем кажду пикасекунд - характерное время элементарных актов химических реакций, перебирать по одной комбинации, то даже к моменту Big Rip мы не успеем случайгым рбразом разделить рацематную смесь этой небольшой капли на компоненты...Давайте какую-нибудь физически пообоснованней гипотезу нежели самосборка боинга после прохода боинга над свалкой..

Далее по вашим ссылкам - ни одна из работ из них не двинулась далее чем сентихировала какой-то генетический носитель информации...Более -того скажу, что даже ситезировали почти искуственно ДНК бактерии( на последних всн равно пришлось применять клетку, но проблема не в этом), засунули этот геном в другую бактерию, и она якобы начала реплицироваться - а вот это уже проблема - реактор-то пустую бактерию создать с нуля никто-то не смог...Так что пока это все приведенные вами гипотезы - спекулятивны, без всякой экспериментальной основы...Вирус кстати тоже не саморепликант - он не пособен делиться вне хозяйской клетки

[Klapaucius]

То гда отрваем Ландау-Лифшица том номер 5. И считаем вероятность

Достаточно подбросить монетку. 50 на 50. Если Вы заведомо не верите, Вам необходимо неопровержимое доказательство что жизнь неизбежно везде и всегда "левая" -удачи. Вам вряд ли кто сможет помочь, ищите доказательства сами.

того что в рацематной смеси 10^15 молекул в синтезе образовалось на 0,001% больше правых чем левых изомеров...А она в соответствии с центральной предельной теоремой равна \(e^{-10^{5}}\) с точностью до незначительной степени..)Если мы будем кажду пикасекунд - характерное время элементарных актов химических реакций, перебирать по одной комбинации, то даже к моменту Big Rip мы не успеем случайгым рбразом разделить рацематную смесь этой небольшой капли на компоненты...Давайте какую-нибудь физически пообоснованней гипотезу нежели самосборка боинга после прохода боинга над свалкой..

Почти ничего не понял, но весьма напоминает аргументы тех, кто считает жизнь невозможным явлением (существование нас - исключительно). Если Вы не из них, попробуйте прикинуть вероятность возникновения жизни в условиях ранней Земли (скажем сколько раз за первый миллиард лет, пусть неважно - правая или левая) - раз уж читали 5й том Л-Л.

Далее по вашим ссылкам - ни одна из работ из них не двинулась далее чем сентихировала какой-то генетический носитель информации...Более -того скажу, что даже ситезировали почти искуственно ДНК бактерии( на последних всн равно пришлось применять клетку, но проблема не в этом), засунули этот геном в другую бактерию, и она якобы начала реплицироваться - а вот это уже проблема - реактор-то пустую бактерию создать с нуля никто-то не смог...Так что пока это все приведенные вами гипотезы - спекулятивны, без всякой экспериментальной основы...Вирус кстати тоже не саморепликант - он не пособен делиться вне хозяйской клетки

Тут согласен, наверное. Единственно, про РНК я не зря упомянул. Нужно начинать с малого: "зеркальная" РНК конечно не выживет в обычной хозяйской клетке. Если синтезировать сразу её, не на чем будет проверять. Об этом в обеих статьях кстати упоминается (ну, не про зеркальную, там более простые отличия).

[Skipper]

Возможный источник поляризованного света, приводящий к преобладанию "левых" над "правыми" и наоборот:
http://www.nkj.ru/archive/articles/7509/

[Klapaucius]

Возможный источник поляризованного света, приводящий к преобладанию "левых" над "правыми" и наоборот:
http://www.nkj.ru/archive/articles/7509/

Опять 50 на 50, правда монетка "кидается" до появления жизни. "Загадка мерчисонского метеорита" аргумент скорее в пользу панспермии (т.е. вещества на нём биогенного происхождения), но тут "бритву Оккама" можно применять в обе стороны. С одной стороны, асимметрия аминокислот объясняется тем что  там жизнь уже постаралась когда-то (непонятно когда и как). С другой - вся статья о том, что жизнь тут ни при чём. "Монетка" была раньше.

[Skipper]

Предположим, здесь и сейчас сосуществуют левая и правая жизнь.
Вопрос: как они будут взаимодействовать:

1) Жрать друг друга?
   Видимо, нет.

2) Конкурировать за простейшие "симметричные" неорганические вещества?
   Возможно. Остается вопрос: могут ли эти вещества быть в дефиците?

3) Конкурировать за несимметричные органические вещества (сахара и тп)?
   Видимо, нет: каждый жрет вещества своей хиральности.

4) Питаться продуктами жизнедеятельности друг друга?
   Видимо, только простой симметричной неорганикой. Например, "правые" животные дышат кислородом, производимым "левыми" растениями.

5) Какой-то другой вид взаимодействия?

[DzmitryK]

Я как человек, работающий в области органической химии (и сталкивающийся с асимметрическими синтезами чуть ли не через день), могу подкинуть пару ссылок, проливающих свет на то, каким образом из практически рацемического образца можно получить почти оптически чистый продукт. Все дело в нелинейных эффектах в асимметрическом автокатализе: когда в какой-то реакции образуется продукт пусть даже с небольшим избытком одного из оптических изомеров, и этот продукт катализирует реакцию своего образования с увеличением оптической чистоты. Примеры таких превращений хорошо известны. Эффект просто потрясающий - так, из продукта с оптической чистотой 0.00005 % можно получить практически один оптический изомер (пруфлинк) Помню, как был поражен величиной эффекта когда впервые увидел эту публикацию.
Это работы группы Kenso Soai, вот тут есть небольшая открытая статья, у них еще была публикация в Nature по этому же поводу. Но ее так просто не скачать.

Таким образом, если имеется какое-нибудь, пусть небольшое, "нарушение симметрии" (например, воздействие циркулярно поляризованого света на смесь "правых" и "левых" молекул, приводящее, скажем, к разрушению даже исчезающе малой доли молекул одного вида; или селективная сорбция на гранях кристалла) - то дальше, за счет амплификации хиральности по вышеупомянотому механизму вполне возможно получить один из оптических изомеров.

[Klapaucius]

Предположим, здесь и сейчас сосуществуют левая и правая жизнь.
Вопрос: как они будут взаимодействовать:

Прежде чем задавать такой вопрос, следует сформулировать, что они из себя будут представлять. Полностью одинаковые, только симметричные, организмы разных видов (две совершенно одинаковые биосферы)? Такое невозможно. Случайно кто-то получит преимущество. Возможно, первичные формы одинаковы ("один вид"), но всё равно - кто-то зародился в большей луже например. Или более насыщенной каким-нибудь фосфором или метаном.

[Klapaucius]

DzmitryK, а как насчёт ответа #45? По-моему полностью в унисоне с Вашим сообщением.

1) Жрать друг друга?
   Видимо, нет.

После разложения (там в основном участвуют живые организмы) возможно потребление. Правда по-разному разными хиральными формами.

2) Конкурировать за простейшие "симметричные" неорганические вещества?
   Возможно. Остается вопрос: могут ли эти вещества быть в дефиците?

Тут вопроса нет, при полном равенстве - могут.

3) Конкурировать за несимметричные органические вещества (сахара и тп)?
   Видимо, нет: каждый жрет вещества своей хиральности.

Усваивать смогут многое, но по-разному (впрочем симметрично, то же и в п.1.).

4) Питаться продуктами жизнедеятельности друг друга?
   Видимо, только простой симметричной неорганикой. Например, "правые" животные дышат кислородом, производимым "левыми" растениями.

Не, некоторые вещества усваиваются. Но не так как у антиподов. Хотя конечно симметрично.

5) Какой-то другой вид взаимодействия?

Если только представить себе биосферу, где хиральность не важна. То есть все виды одинаковые, хиральность делится ровно пополам (допустим есть обмен генами, в которых реализован механизм зеркальной замены случайным образом). Но и тогда любое мелкое событие может привести к каскадному эффекту. Можно ещё представить себе организмы, где это вообще не важно: например поровну клеток той и той хиральности. Но это будет уже "третий тип" биосферы. Самый живучий наверное.

[Skipper]

Вот я и пытаюсь понять, за счет чего сильный победит слабого?
Пока, кроме конкуренции за простейшие вещества типа СО2 и Н2О, других механизмов не видно.

[Klapaucius]

Да ёлки, просто числом. Это при невероятном условии, что симметричные формы, встретившись, обнаружили что они абсолютно одинаковы - только зеркальны. А если не одинаковы, тут уже и число не особо важно.

Впрочем может где-нибудь, в экосистемах подводных вулканов (наиболее похожих на первичные условия на мой взгляд) антиподы и сохранились. Их может не могут обнаружить до сих пор потому, что кормят в пробирках не тем 

[DzmitryK]

DzmitryK, а как насчёт ответа #45? По-моему полностью в унисоне с Вашим сообщением.

В унисоне. Единственное, хотелось бы уточнить, что упомянутое в той статье взаимодействие молекул аминокислот с поляризованным светом, насколько я знаю, приводит только к незначительному преобладанию одной формы над другой.
Далее в ход химической эволюции, по-всей видимости, подключалась амплификация хиральности - и привела к полному доминированию одного из оптических изомеров.

[Skipper]

Да ёлки, просто числом. Это при невероятном условии, что симметричные формы, встретившись, обнаружили что они абсолютно одинаковы - только зеркальны. А если не одинаковы, тут уже и число не особо важно.

То есть многочисленные "левые" вдохнут весь СО2 и выпьют всю воду на планете, ничего не оставив немногочисленным "правым"? Или просто заслонят свет, мешая фотосинтезу?

[Klapaucius]

Нет, не только. Например фотосинтез кто-то первым создаст, остальным быстро кирдык. Если даже вышеприведённый абиогенный вариант "качелей" не реализуется, жизнь всё расставит по местам. Грубо говоря, "наши" "накакают", другие "наши" будут жрать. Может и тех, кто "накакал". Эволюция. И изменение биосферы. Атмосферы, гидросферы, литосферы.. Пришли антиподы, что они будут жрать? Предполагать что они возникли одновременно, развивались одновременно, при соприкосновении случайные факторы роли не играют, и должны были ровно строить свою Римскую Империю синхронно  - безумие. Какие-то формы симбиоза, или даже "обобщённого варианта" на других планетах может и реализовались. Но не у нас.
Верить что наша форма исключительная - то же самое, что верить в отсутствие (или наличие) жизни вне Земли. Только вера, больше ничего. Будут факты (что "правые" или какие-нибудь "двойные" формы невозможны в принципе) - постараюсь осмыслить.

[pppppppo_98]

>Таким образом, если имеется какое-нибудь, пусть небольшое, "нарушение симметрии" (например, воздействие циркулярно поляризованого света на смесь "правых" и "левых" молекул, приводящее, скажем, к разрушению даже исчезающе малой доли молекул одного вида; или селективная сорбция на гранях кристалла) - то дальше, за счет амплификации хиральности по вышеупомянотому механизму вполне возможно получить один из оптических изомеров.

Хорошо ...С механизмом амплификации первоначального возмущения разобрались - киральный автокатализ...Но тогда встает оять та же проблема начальных условий - какой источник поляризованного света может быть на Земле, если нет то приходится отодвигать вопрос генезиса в космос

ЗЫ
касательно поляризации на пыли...Пылинки имеют различную форму, состав  и электрическую кофигурацию  - в каком направлении должен поляризоваться свет при рассеянии?

[pppppppo_98]

>После разложения (там в основном участвуют живые организмы) возможно потребление. Правда по-разному разными хиральными формами.

А как по вашему разлагается биоорганика - не с участием ли других живых существ?

>Тут вопроса нет, при полном равенстве - могут.

Конкуренция возникает в мальтузиаснской ловушке...Подскажите мне даже сейчас где-то существует кнкуренция за углекислый газ или за азот?

>Усваивать смогут многое, но по-разному

А где тогда артефакты возможности использования левых сахаров в энергетическом метаболизме?

>допустим есть обмен генами, в которых реализован механизм зеркальной замены случайным образом

По вашему автокаталитические циклы низкого уровня или даже молекулы конкурируют между собой подобно человеческой войне?

>Например фотосинтез кто-то первым создаст, остальным быстро кирдык. Если даже вышеприведённый абиогенный вариант "качелей" не реализуется, жизнь всё расставит по местам.

Вы ситаете, что попыток фотосинтеза была одна в истории эжволюции...Вы заблуждаетесь...Явление параллельных эволюционных путей весьма распстраненное - да и фотосинтеческих систем 2 в каждом расстении...Значит фотосинтез сог как  совешенно нишевый продукт мог возникнуть как у правой так и у левой жизни, и причем значитекльное время  - пока был избыток восстановителя в среде абсолютно не вызывать заморов или конкурентной борьбы

[Skipper]

>Например фотосинтез кто-то первым создаст, остальным быстро кирдык. Если даже вышеприведённый абиогенный вариант "качелей" не реализуется, жизнь всё расставит по местам.Вы ситаете, что попыток фотосинтеза была одна в истории эжволюции...Вы заблуждаетесь...Явление параллельных эволюционных путей весьма распстраненное - да и фотосинтеческих систем 2 в каждом расстении...Значит фотосинтез сог как  совешенно нишевый продукт мог возникнуть как у правой так и у левой жизни, и причем значитекльное время  - пока был избыток восстановителя в среде абсолютно не вызывать заморов или конкурентной борьбы

+1

Так за счет чего же сдохнут немногочисленные антиподы, живущие среди многочисленных "наших"?

Предлагаю следующую гипотезу.
Существует несколько химических элементов (типа фосфора), концентрация которых в клетке выше, чем в окружающей среде.
Когда "наша" бактерия-автотроф "съедает" атом фосфора, он встраивается в большую "закрученную" органическую молекулу.
Далее бактерия какает/умирает, но закрученная молекула не успевает распасться, и ее съедает другая "наша" бактерия.
Таким образом, атом фосфора оказывается недоступен для молекул-антиподов. Таким образом, возникает конкуренция между нашими и антиподами за фосфор и другие подобные элементы.

Имеет ли такая гипотеза право на жизнь?

[pppppppo_98]

+1

Так за счет чего же сдохнут немногочисленные антиподы, живущие среди многочисленных "наших"?

Предлагаю следующую гипотезу.
Существует несколько химических элементов (типа фосфора), концентрация которых в клетке выше, чем в окружающей среде.
Когда "наша" бактерия-автотроф "съедает" атом фосфора, он встраивается в большую "закрученную" органическую молекулу.
Далее бактерия какает/умирает, но закрученная молекула не успевает распасться, и ее съедает другая "наша" бактерия.
Таким образом, атом фосфора оказывается недоступен для молекул-антиподов. Таким образом, возникает конкуренция между нашими и антиподами за фосфор и другие подобные элементы.

Имеет ли такая гипотеза право на жизнь?

При хемотрофии - энергия накаливается все -так же в соединениях органики, то есть в высокоэнергетических связях C-H, C-C, и прочих избыточных в биосфере веществах. Далее все микроэлементы поступают в ионной форме, и соответственно буду выведены в окружающую среду при последующих актах катаболизма.