Ползучая экспансия

[Инопланетянин]

Я не вижу фундаментальных преград, чтобы нельзя было сохранить ДНК неизменной миллионы лет, при наличии энергии.

Это не значит, что их нет.

[Камаль Радиолог]

Это не значит, что их нет.

Изменчивость ДНК вариабельна. Абсолютно сохранить на миллиарды лет конечно нельзя, но 2-3 миллиона лет - должно быть реальным точно.
https://www.science.org/content/article/these-gars-are-ultimate-living-fossils - вот статья с небольшими цифрами по этой теме.
https://naukatv.ru/news/najdeny_vidy_u_kotorykh_prakticheski_ostanovilas_evolyutsiya вот еë перевод.
Напоминаю что речь о далеком будущем. Сохранить ДНК задача сложная, но Терра формировать и заселить думаю будет сложнее.

[Rattus]

И как вы это посчитали?!

Тупо из числа мутаций на геном при каждой репликации. У эвкариот это будет в лучшем случае где-то одна мутация менее чем на триллион нуклеотидов. Значит спустя всего тысячу делений генома в миллиард нуклеотидов будет обязательно хотя бы одна мутация. Когда дело снова дойдёт до мейоза - лимит будет исчерпан если не в первом, то уже во втором, а если не во втором, то в третьем поколении точно.

Хранить исходную ДНК будут не обезьянки, а "стволовые клетки" в баночке. Как их сделать способными сохранять ДНК неизменной, задача не этого тысячелетия а может и миллионлетия.

Вот как раз более миллиона они вряд ли могут протянуть - физически - даже при идеальных условиях хранения и минимизации радиационного фона. Ибо полностью устранить повреждающие факторы на молекулярном уровне невозможно физически.

Но это более реальная задача чем механические машины фон Неймана.

А зачем меанические? Электроника, особенно радиостойкая, гораздо долговечнее любой механики. Всё зависит от требуемого уровня сложности вычислительной машины.
ЦОД, на котором крутится сильный ИИ, многие тысячелетия без обслуживания вряд ли протянет, а простые контроллеры СЖО - думаю вполне могли бы при соответствующем подходе к проектированию.

Неужели мы никогда не сможем синтезировать ПЦР тесты в реакторе, как синтезируем инсулин?!

Инсулин в реакторе синтезируют живые клетки. Причём это по большому счёту даже не настоящий белок, а всего лишь крупный пептидный гормон. ДНК же вообще синтезируется in vitro, причём массово и довольно давно. Вот только длина таких молекул составляет всего несколько десятков нуклеотидов. А дальше синтетическая химия также бессильна и дальнейшее удлиннение реализуется через сшивку белками-лигазами, наработанными также живыми клетками. Причём чем длиннее молекула ДНК вне клетки - тем она хрупче. Подсадка целой хромосомы в микоплазму лабораторией Крейга Вентера - это, насколько могу судить, была грандиозная по аккуратности работа. А ведь это был практически минимальный геном более-менее свободноживущей бактерии! Что же говорить даже о минимальных геномах эукариот (например дрожжей), который в два с половиной десятка раз больше...

Будет на корабле реактор, который будет проверять сохранность ДНК с помощью ПЦР теста.

"ПЦР" по всему геному называется полногеномным секвенированием. И для эукариотических геномов с их размерами и обилием повторов - та ещё задача по сложности и требованию к оборудованию и квалификации и сегодня (то, что секвенируется массово для всех желающих - это только уже хорошо известные интересующие места в нём).

Я не вижу фундаментальных преград, чтобы нельзя было сохранить ДНК неизменной миллионы лет, при наличии энергии.

Одно дело - сохранить консервированную ДНК в достаточно произвольном объёме копий для успешного инструментального прочтения и совсем другое - в живом высокосложном эукариотическом организме.

Изменчивость ДНК вариабельна. Абсолютно сохранить на миллиарды лет конечно нельзя, но 2-3 миллиона лет - должно быть реальным точно.
https://www.science.org/content/article/these-gars-are-ultimate-living-fossils - вот статья с небольшими цифрами по этой теме.
https://naukatv.ru/news/najdeny_vidy_u_kotorykh_prakticheski_ostanovilas_evolyutsiya вот еë перевод.

у этого сверхстабильного семейства щук очень медленный метаболизм, а поколения сменяются дольше, чем у других животных.

Q.E.D.: чем ниже физиологическая активность - тем выше сохранность генома => все организмы на время длительного перемещения в другую подходящую среду следует стремиться максимально гибернировать.
А не выдумывать велосипеды с квадратными колёсами.

Терраформировать и заселить думаю будет сложнее.

"Терраформирование" планет вне исходной системы (т.е. экзопланет) невозможно вообще. Да и в своей - только для каких-то особенно удачно сложившихся планетных систем, к которым Солнечная не относится. (Например если бы Венера была бы на месте Марса или хотя бы имела заметные количества воды и т.п.)

[Камаль Радиолог]

Тупо из числа мутаций на геном при каждой репликации. У эвкариот это будет в лучшем случае где-то одна мутация менее чем на триллион нуклеотидов. Значит спустя всего тысячу делений генома в миллиард нуклеотидов будет обязательно хотя бы одна мутация. Когда дело снова дойдёт до мейоза - лимит будет исчерпан если не в первом, то уже во втором, а если не во втором, то в третьем поколении точно.

А что нам мешает включить половой отбор до 1000 делений? До того как все экземпляры ДНК будут иметь мутации. - Все с мутациями не пройдёт его, а без мутаций пройдут.

Вот как раз более миллиона они вряд ли могут протянуть - физически - даже при идеальных условиях хранения и минимизации радиационного фона. Ибо полностью устранить повреждающие факторы на молекулярном уровне невозможно физически.

Вы опять не внимательны. Я не предлагаю замораживать клетку на 1м лет. Я предлагаю весь полёт материал обновлять. Именно это будет лучшей защитой от радиационных повреждений.

Электроника, особенно радиостойкая, гораздо долговечнее любой механики. Всё зависит от требуемого уровня сложности вычислительной машины.

Вы думаете можно создать электронику способную проработать 1м лет?

А дальше синтетическая химия также бессильна и дальнейшее удлиннение реализуется через сшивку белками-лигазами, наработанными также живыми клетками. Причём чем длиннее молекула ДНК вне клетки - тем она хрупче.

Вот этот ваш аргумент мне очень интересен.
Есть ли фундаментальные причины, которые не позволят нам создавать ДНК с точной последовательностью, длинной в человеческую ДНК?

Одно дело - сохранить консервированную ДНК в достаточно произвольном объёме копий для успешного инструментального прочтения и совсем другое - в живом высокосложном эукариотическом организме.

А зачем нам надо обязательно хранить ДНК в высокосложном организме? Если это является проблемой для долгого хранения и поддержания сохранности, то Я не вижу проблем чтобы хранить в одноклеточных эукариотах или даже прокариотах.

И в целом хотел добавить. Ваши знания по генетике, явно выше моих. Но по моему вы не понимаете мою идею и задумку. Я не говорю о ближайшей перспективе. Я говорю о долгосрочной(через 500к-1м). "век живых машин" сменит "век кремниевый", как бронзовый сменил каменный. Кремний имеет плато, на которые мы выйдем через 100-500 лет. Дальше развитие будет только через создание новых живых организмов.

[Камаль Радиолог]

"Терраформирование" планет вне исходной системы (т.е. экзопланет) невозможно вообще. Да и в своей - только для каких-то особенно удачно сложившихся планетных систем, к которым Солнечная не относится. (Например если бы Венера была бы на месте Марса или хотя бы имела заметные количества воды и т.п.)

Давайте обсудим этот вопрос в соответствующем разделе. Я исходил из аксиомы: можем долететь до звезды, в которой найдём планету, которую сможем Терра формировать только забрасывая живые организмы.

[Rattus]

А что нам мешает включить половой отбор до 1000 делений?

По каким признакам и каким образом?

Вы опять не внимательны. Я не предлагаю замораживать клетку на 1м лет.

Это вы невнимательны - это Я предлагаю Вам гибернировать ваши организмы на время перелёта - и не изобретать квадратные колёса типа такого:

Я предлагаю весь полёт материал обновлять.

Ибо

Именно это будет лучшей защитой от радиационных повреждений.

в дейстительности дело обстоит ровно наоборот: чем выше пролиферативная активность - тем быстрее растёт мутационный груз. Это УНИВЕРСАЛЬНАЯ биологическая закономерность.

Вы думаете можно создать электронику способную проработать 1м лет?

Я думаю, что задачам, для которых это надо - место даже в детских сказках, а сразу в макулатуре, ибо дети ничем не виноваты, чтобы им такой бред в сказки класть.
Хотя смотря какую электронику, конечно. Если какие-то весьма простые контроллеры, на самых "челябинских" техпроцессах для чего-то типа хранилищ Судного Дня - надо спрашивать специалистов...

Есть ли фундаментальные причины, которые не позволят нам создавать ДНК с точной последовательностью, длинной в человеческую ДНК?

Это те же причины, что действуют в природе при репликации. Полная точность копирования на молекулярном уровне длиной в многие миллиарды и миллиарды нуклеотидов физически невозможна.

Если это является проблемой для долгого хранения и поддержания сохранности, то Я не вижу проблем чтобы хранить в одноклеточных эукариотах или даже прокариотах.

Охтыж.. Не видят они проблем. Ну давайте для начала засуньте в любую на ВАш вкус прокариоту хоть цепей общей длиной хоть полмиллиарда нуклеотидов, а потом заставьте её жить и делиться и через несколько десятков делений отсеквенируйте и покажите как там всё замечательно "сохраняется".

Но по моему вы не понимаете мою идею и задумку. Я не говорю о ближайшей перспективе. Я говорю о долгосрочной

Я понимаю её ровно настолько, насколько вам удалось здесь изложить её содержание. И именно что в долгосрочной перспективе - тут весь Раздел на самом деле про долгосрочную перспективу и только про неё должен быть.
Закодировать сложное животное в геном инженерного организма, существующего в базовой форме простого колониального одноклеточного типа гриба, который запускает эмбриогенез при попадании в подходящие условия со специальным триггером - идея интересная сама по себе. Её реализуемость под вопросом, но требует отдельного рассмотрения.
Поможет ли это приспособление как-то решить все вамиобозначенные задачи - однозначно нет, ибо они лежат далеко за пределами физически возможного для живых систем - не связанных никак с этой конкретной биоинженерией.

"век живых машин" сменит "век кремниевый", как бронзовый сменил каменный. Кремний имеет плато, на которые мы выйдем через 100-500 лет.

На плато прогресса кремниевых технологий мы выйдем уже лет через пять, когда окончательно вычерпаются остатки от правила Мура. Но плато это продлится столько, сколько существует высокотехнологическая цивилизация, ибо по целому ряду применений эта основа для вычислительной техники и т.п. просто вне конкуренции с чем-либо ещё.

Дальше развитие будет только через создание новых живых организмов.

Примерно, да. И прежде всего потому что у крупной фауны и флоры очень долгий жизненный цикл.

[Камаль Радиолог]

Это те же причины, что действуют в природе при репликации. Полная точность копирования на молекулярном уровне длиной в многие миллиарды и миллиарды нуклеотидов физически невозможна.

Я понял вашу позицию. Все механизмы работы с ДНК в природе, имеют слишком низкую точность, чтобы полагаться на них в подобной задаче. Мы имеем достаточно стабильные геномы видов, лишь благодоря большой численности при смене поколений. Если мы снизим количество особей в каждом поколении, то мы легко получим не приемлемые изменения ДНК за короткое количество поколений. + все нужные гены, должны работать. Если они не будут работать в каждом поколении, то выключается контроль качества(вы называете это естественным отбором, но я бы назвал чем то вроде детской смертности), и опять же накопятся критические повреждения. ----------------}
Вы меня убедили, что сохранить данные в ДНК, при смене поколений(многократной репликации) , скорее всего не получится. Все известные механизмы, недостаточно точны. А чтобы повторить механизм сохранения генов, как на земле, нужна огромная биомасса - которую мы не сможем взять в полет.

link=topic=122938.msg6183245#msg6183245 date=1731517470]Это вы невнимательны - это Я предлагаю Вам гибернировать ваши организмы на время перелёта - и не изобретать квадратные колёса типа такого:[/quote]
Я отказался от этой идеи, считая что повреждения будут критическими из-за распада Каля. Есть период полураспада калия, и он слишком короткий для моих задач.
1)Можно ли убрать калий из окружения ДНК полностью? Частично?
2)какой период полураспада у "замороженной" ДНК? Я читал исследования по полураспаду ДНК, но температуры высокие были.


Еще одна идея, но наверное математически не возможная. Если знаете, в компютерах мы часто используем хэш суммы. При скачивание больших файлов, мы вычисляем хэш суммы, и свержения еë с исходным. Это позволяет с 100% точностью говорить об отсутствии потери данных.
Как думаете - с точки зрения математики - можно ли посчитать хэш сумму ДНК с относительной(вариабельной точностью?). Полностью мы сохранить явно не сможем, но может такой тип контроля в перспективе можно было бы развить.
Опять же, мои скудные математические знания, говорят что нельзя.

[Rattus]

Все механизмы работы с ДНК в природе, имеют слишком низкую точность, чтобы полагаться на них в подобной задаче.

Механизмы работы с ДНК в природе имеют очень неплохую и достаточную для реальных задач точность.
Но раумеется - всегда можно придумать задачу нереальную.

Мы имеем достаточно стабильные геномы видов, лишь благодоря большой численности при смене поколений. Если мы снизим количество особей в каждом поколении, то мы легко получим не приемлемые изменения ДНК за короткое количество поколений.

Да. Это называется эффективной численностью популяции.

Если они не будут работать в каждом поколении, то выключается контроль качества(вы называете это естественным отбором, но я бы назвал чем то вроде детской смертности)

Отбор происходит главным образом 1) до оплодотворения, 2) до имплантации, 3) во время внутриутробного развития (особенно раннего). И чем раньше стадия онтогенеза - тем интенсивнее отбор.

Можно ли убрать калий из окружения ДНК полностью? Частично?

В клетке можно, наверное, избавиться от радиоактивного изотопа калий-40, если достаточно долго кормить организм только питанием, выращенным в искусственной среде с изотопно-очищенным калием. Оставляя в стороне стоимость такого процесса, мы в любом случае должны будем иметь дело с космическим излучением, которое в межзвёздной среде - совсем не то, что у поверхности Земли или даже под ней. Полностью избавиться от ионизирующего излучения не получится в любом случае.
Можно лишь сократить его до приемлемых значений на приемлемый срок перелёта (т.е. тысячи, а вовсе не миллионы лет).

какой период полураспада у "замороженной" ДНК? Я читал исследования по полураспаду ДНК, но температуры высокие были.

Температуры были где-то околонулевые или как в обычном морозильнике - не ниже, ЕМНИП. И в разных работах - разные. В той самой известной получалось что-то порядка полумиллиона-миллиона лет, и не для самовоспроизведения, а просто для хоть-какого-то инструментального прочтения. На что и ориентируемся тут. Но проблему ещё есть куда исследовать, разумеется.

Еще одна идея, но наверное математически не возможная. Если знаете, в компютерах мы часто используем хэш суммы. При скачивание больших файлов, мы вычисляем хэш суммы, и свержения еë с исходным. Это позволяет с 100% точностью говорить об отсутствии потери данных.

Знаю, конечно. Но простое хэширование, кстати, тоже не даёт 100% гарантии. Например если произошли сразу две разноименные по знаку но одинаковые по модулю ошибки, контрольная сумма не изменится. Вот если применять несколько алгоритмов, посложнее, тогда да: в физически-конечном, разумного объёма массиве можно добиться практически полной надёжности на любой физически мыслимый период.

Как думаете - с точки зрения математики - можно ли посчитать хэш сумму ДНК с относительной(вариабельной точностью?). Полностью мы сохранить явно не сможем, но может такой тип контроля в перспективе можно было бы развить.
Опять же, мои скудные математические знания, говорят что нельзя.

Опять-таки тут дело не в математике (математически можно посчитать всё что угодно), а в биологии, точнее - биохимии. В клетке даже не найдётся места для реализации такой сложности алгоритмов, даже если как-то набрать потребную белково-нуклеиновую машинерию, что само по себе выглядит задачей малоисполнимой: нужны машинки с достаточно точной оперативной памятью. Если использовать в качестве таковой мРНК - то точность транскрипции ниже чем точность репликации (потому что она должна быть прежде всего быстрой, а небольшие ошибки в небольшой серии белковых молекул вполне переживаемы), а значит для проверки второй не очень годится. Далее - что должен представлять собой собственно молекулярный хэш-сумматор? Как это вообще должно выглядеть и работать?
Клеточные механизмы работы с информацией: белки регуляции транскрипции, распознающие промоторные последовательности, белки рестрикции-модификации. распознающие маркеры чужеродной ДНК с учётом профиля метилирования и т.п. - все они единовременно обрабатывают (распознают) точные массивы длиной в считанные нуклеотиды - не более. А вам нужен точный(!) сумматор, непрерывно обрабатывающий последовательность в целую хромосому! Да даже в отдельный ген порядка тысячи нуклеотидов - не сильно более реально выглядящая задача в молекулярной биологии.

Хотя есть один способ гораздо проще в описании, но тоже не очень-то простой в реализации, его можно осуществлять постепенно и не по принципу "всё или ничего", а по мере возможного. Правда он также в любом случае будет повышать надёжность наследования за счёт снижения фертильности.

[Камаль Радиолог]

Извините что не в тему ветки форума.

Это называется эффективной численностью популяции.

Я люблю слушать Дробышевского и Панчина. Но от рассуждений об дальнейшей эволюции человека, и уменьшении объёма мозга, у меня сворачиваются уши в трубочку.
1)Каков эффект на изменчивость при значительном увеличении численности популяции. Я правильно понимаю что изменчивость человека резко снизилась с 7Г населения.
2)Я неоднократно слышал что шимпанзе отличается по генотипу от проконсула, больше чем человек. Не связано ли это с ростом численности популяции "homo".

[Инопланетянин]

Извините что не в тему ветки форума.

Я бы вообще всё рассуждение о предначертании пути развития искусственной биосферы выделил бы в отдельную тему. Здесь только о миграции при сближениях звёзд. Даже панспермия для заблаговременной подготовки планет к такой миграции здесь не главное.

[Камаль Радиолог]

Я бы вообще всё рассуждение о предначертании пути развития искусственной биосферы выделил бы в отдельную тему. Здесь только о миграции при сближениях звёзд. Даже панспермия для заблаговременной подготовки планет к такой миграции здесь не главное.

Не согласен. Наши потенциальные технические возможности определят методику и путь к экспансии. Антропологи определяли возможности и пути миграции, по ископаемым технологиям.

[Инопланетянин]

Какой способ экспансии будет осуществлён и будет ли осуществлён хоть какой-нибудь действительно покажет жизнь. Но это не предмет данной темы и это не повод сваливать сюда все возможные методы экспансии.