Происхождение ДНК

[Olweg]

LUKU на вас нет.....

Упс. Это, оказывается, археологическая тема

Комментарий модератора раздела

Сообщение археолога удалил

[MARS9]

Ну а дальше редупликация, которая обнаружена даже в неорганике.

В каких веществах именно?

[Ssid]

возвращаясь к началу топика

объясните пожалуйста покаким критериям хромосома разделяется на гены ?

ген - участок хромосомы кодирующий один белок
границами между генами являются определенные последовательности нуклеотидов "шифрующие" начало и конец участков для считывания гена

Главный вопрос для меня лично не как моглаобразоваться сложная белковая структура или органическая молекула, а откуда взалась первая "осмысленная" упорядоченная последовательность нуклиотидов в ДНК/РНК? Эта последовательность несет в себе информацию.. довольно сложную.. откуда она взялась впервые? Случайно? Может эта информация есть в самой структуре Вселенной и может проявляться в различных сущностях - биологической, молекулярной, электрической...

для работы ДНК - нужен белок, для возникновения белка - нужна ДНК/РНК....
поэтому большинство ученых (по моему и Опарин в том числе) говорят, что первоначальные механизмы сохранения/передачи информации отличались от современных.
Так что возникновение ДНК не "волшебство", а продукт эволюции других механизмов и нескольких сотен миллионов лет

[vika vorobyeva]

На Элементах появилась дивная статья:
Искусственные полимеры могут хранить генетическую информацию

Получены ферменты-полимеразы, способные переписывать генетическую информацию с молекул ДНК на шесть типов не встречающихся в природе полимеров — «ксенонуклеиновых кислот» (КНК). Другие искусственные ферменты осуществляют обратный процесс — синтез ДНК на матрице КНК. Для некоторых КНК налажена самостоятельная репликация без участия ДНК или РНК. Методом искусственной эволюции удалось вывести молекулы КНК с полезными свойствами (аптамеры), что ранее удавалось сделать только с ДНК и РНК. Исследование показало, что ДНК и РНК — не единственные полимеры, способные служить «веществом наследственности» и эволюционировать под действием мутаций и отбора. Открытие может иметь большое значение для биотехнологии, а также для общего понимания жизни и ее происхождения.

http://elementy.ru/news?newsid=431812

[Крупин]

На Элементах появилась дивная статья:
Искусственные полимеры могут хранить генетическую информацию

...  Для некоторых КНК налажена самостоятельная репликация без участия ДНК или РНК. ... 

http://elementy.ru/news?newsid=431812

    В другой статье говорится, что без ДНК, как посредника, всё-таки обойтись не удаётся:

http://science.compulenta.ru/674691/

Итак, получены белки, которые на ДНК-шаблоне могли синтезировать какую-либо из этих шести ксенонуклеиновых кислот. Точно так же информацию можно перевести из ксенонуклеинового вида в обычный, ДНК-вид. Точность копирования при этом составляет 95% и выше. Пока что исследователям не удалось добиться того, чтобы на одной, например, ГНК синтезировалась другая ГНК: для этого всё равно понадобится ДНК-посредник. Однако показано другое: спустя несколько раундов взаимного превращения ангидрогекситоловой нуклеиновой кислоты в ДНК и обратно было отобрано несколько молекул ГНК, которые обладали наибольшим сродством к некоторым белкам. То есть имела место настоящая молекулярная эволюция, направляемая, правда, руками исследователей.

[vika vorobyeva]

Ну, это ж только первые шаги...

[Ssid]

Точность копирования при этом составляет 95% и выше. Пока что исследователям не удалось добиться того, чтобы на одной, например, ГНК синтезировалась другая ГНК: для этого всё равно понадобится ДНК-посредник.

Ну это может быть связано с отсутствием необходимых ферментов.
Перенос же информации с ДНК на РНК или другую ДНК, и контроль точности репликации тоже не "сам по себе" идет...

[Dem]

для работы ДНК - нужен белок, для возникновения белка - нужна ДНК/РНК....

На самом деле ДНК/РНК самодостаточны и вполне могут обойтись без белков. Они могут свёртываться не только в двойную спираль, но и в подобные белкам структуры для катализации реакций.
Но хранить код отдельно наверно оказалось эффективней.

В другой статье говорится, что без ДНК, как посредника, всё-таки обойтись не удаётся:

потому что имеющаяся "библиотека ферментов" заточена под ДНК.

[LUKA]

потому что имеющаяся "библиотека ферментов" заточена под ДНК.

Ответ здесь на ветке уже звучал. Потому что РНК очень ВЫСОКОМУТАБИЛЬНА. Причины известны и вполне конкретны - одна из причин - высокая эффективность спаривания неканонических оснований - чаще G-U, реже А-А, G-G и т.д. Причина - из-за гидроксильной группы у РНК бОльшая конформационная подвижность по сравнению с ДНК (син-конформация рибозы, например). В общем - желающим вникнуть достаточно почитать литературу по этому вопросу, или могу дать ссылки.

А итог конкрентный - РНК из-за своей химической природы будет за одну неделю приобретать столько мутационных изменений, сколько даже довольно мутабильные ДНК вирусы - за 10 лет.

[Combinator]

На самом деле ДНК/РНК самодостаточны и вполне могут обойтись без белков. Они могут свёртываться не только в двойную спираль, но и в подобные белкам структуры для катализации реакций.

По крайней мере поводу ДНК это вы явно погорясились. Да и у РНК самостоятельная каталитическая активность явно ниже порога самодостаточности...
 

[LUKA]

На самом деле ДНК/РНК самодостаточны и вполне могут обойтись без белков. Они могут свёртываться не только в двойную спираль, но и в подобные белкам структуры для катализации реакций.

По крайней мере поводу ДНК это вы явно погорясились. Да и у РНК самостоятельная каталитическая активность явно ниже порога самодостаточности...

Полностью согласен. Вызывает очень большие сомнения представление о том, что якобы в мире РНК сами рибозимы катализировали комплементарную полимеризацию.
Сам вижу картину в таком свете. Был примитивный круговорот простейших органических веществ, который возник как ответвление от геологических циклов в особых условиях, например, в горячих щелочных источинках или чем-то иным возможно связанным с геотермальной активностью. Эти вещества - не какие-то загадочные, а те самые, что включены в так называемый промежуточный метаболизм (цикл Кребса, гликолиз, гидроксипропионатный путь фиксации углерода, ацетил-коэнзимный путь у ацетатных бактерий).
Существенная часть веществ из этих компонентов метаболизма (вроде тиоэфиров - ацилтиоэфир, например, лимонной кислоты, а возможно также и коротких пептидов) и правда могут синтезироваться металлосерными минералами и даже (!) связывать углекислый газ. Поэтому неслучайно, что активные центры почти всех ключевых ферментов промежуточного метаболизма имеют металлосерные кластеры - это их минеральные корни, так сказать.
Каким-то непонятным пока образом на базе этих реакций возник новый тип катализаторов и коферментов - рибонуклеотидные производные - мономеры, димеры и прочее и прочее, что сейчас вошло как неотъемлемая часть ПОЧТИ ВСЕГО метаболизма - это РНК-кофакторы - АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, SAM и т.д. - ВСЕ ЭТО РИБОНУКЛЕОТИДЫ! То есть возник рибонуклеотидный протометаболизм - есть минеральные и органоминеральные ферменты вроде пирита, цитрата железа и прочее, и есть особые рибонуклеотидные участники протометаболизма.
Эти рибонуклеотидные участники оказались способными удлиняться - получались тринуклеотиды, тетрануклеотиды и другие пока КОРОТКИЕ рибонуклеотиды, которые ТОЖЕ были катализаторами.
На самом деле рибонуклеотидных ферментов ОЧЕНЬ МНОГО, если не сказать больше. В отличие от тех же рибозимов, которым сторонники ортодоксальной модели РНК-мира ТАК ПРЕУВЕЛИЧЕННО приписывают каталитические способности, эти рибонуклеотиды могут катализировать окислительно-восстановительные реакции, и даже возможно фотосинтез (!). Если что - ссылки есть.
Ну а полимерные рибонуклеотиды возникли изначально не как результат полимеризации по матрице, а как результат сшивания из более мелких фрагментов - этакая иерархия.
Ну не могут рибонуклеотиды нормально полимеризацию делать. Иначе были бы РНК-вирусы, которые воспроизводились БЕЗ белков. А этого просто нет.
А сами олигопептиды также поначалу получались просто в рамках этого протометаболизма. Пептидил-трансферазный центр рибосомы возник ЗАДОЛГО до самой рибосомы.
Просто генетический код - это следующий этап, о котором в двух словах не скажешь. Но и сам КОДИРУЕМЫЙ пептидный синтез возник ТОЖЕ в рамках РНК-пептидного мира ДО возникновения ДНК.

Лишь возникновение сложного кодируемого пептидного синтеза позволило, во-первых, проводить матричную полимеризацию РНК, и, во-вторых, включить в неё ДНК.
ДНК в отличие от РНК ИЗНАЧАЛЬНО воспроизводилась в результате полимеризации. БОльшая стабильность ДНК, и, что важнее, мЕньшая мутабильность, позволили живым системам усложниться кардинально - увеличить свою информационную емкость в 100000 раз.

Увеличилась ёмкость - появились возможности для совершенствования репарационных систем ДНК, и, как следствие, размер генома возрос ещё на 2-3 порядка.

[Balancer]

Да и у РНК самостоятельная каталитическая активность явно ниже порога самодостаточности...

А там поначалу не нужна самодостаточность. Достаточно малейшего перекоса среди иных взаимодействий в сторону самовоспроизведения, чтобы начался едва заметный процесс отбора. А дальше — сотни миллионов лет и вся поверхность планеты. Это очень много

[Combinator]

А там поначалу не нужна самодостаточность. Достаточно малейшего перекоса среди иных взаимодействий в сторону самовоспроизведения, чтобы начался едва заметный процесс отбора. А дальше — сотни миллионов лет и вся поверхность планеты. Это очень много

Это довольно наивные представления. Во всяком случае, абсолютно не подкреплённые никакими расчётами и экспериментами. А уж вся поверхность Земли, покрытая самовоспроизводящимися РНК-полимерами, это чистая фантастика.

[Крупин]

   В теме https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=84366.0 я давал ссылку на статью

http://elementy.ru/news?newsid=431552

в которой эта проблема обсуждается. Самокатализ в РНК-мире крайне слаб и условия нужны тепличнейшие искусственные, которых на первобытной Земле никак не было.

[Balancer]

Это довольно наивные представления.

Это представления, полученные в процессе высшего физико-химического образования подкреплённые опытом работы с генетическими алгоритмами

Собственно, это наоборот, я очень часто вижу наивные рассуждения на тему эволюции от людей, никак не сталкивавшихся с ней на практике. Так сказать, чистых теоретиков собственных ничем не подтверждённых представлений.

[Combinator]

Это представления, полученные в процессе высшего физико-химического образования подкреплённые опытом работы с генетическими алгоритмами

Собственно, это наоборот, я очень часто вижу наивные рассуждения на тему эволюции от людей, никак не сталкивавшихся с ней на практике. Так сказать, чистых теоретиков собственных ничем не подтверждённых представлений.

Увы, в данном вопросе ваш опыт работы с генетическим алгоритмами  не при чём, ибо генов как таковых на данном этапе ещё нет. Впрочем, если вы как-то конкретезируете свои утверждения аргументами и расчётами, разговор может получиться более содержательным...

[LUKA]

Это довольно наивные представления.

Это представления, полученные в процессе высшего физико-химического образования подкреплённые опытом работы с генетическими алгоритмами

Собственно, это наоборот, я очень часто вижу наивные рассуждения на тему эволюции от людей, никак не сталкивавшихся с ней на практике. Так сказать, чистых теоретиков собственных ничем не подтверждённых представлений.

Позвольте мне вмешаться. В силу своей работы мне неоднократно приходилось сталкиваться с людьми, "как бы связавшими" окончание физического факультета с биологией.
За примерами ходить не буду - Ратнер (царство ему небесное), который хотя и немало теоретизировал, стал профессором, но кардинального вклада в науку не ввёл. И пипеткой никогда не работал.
Знаю другого человека "от физики" который такой жуткий наивняк нес: "про живую клетку мы в основном уже всё знаем", чем вводил в ступор аудиторию. Кроме того, через меня прошло множество студентов-дипломников (писавших работу по молекулярной биологии), так вот за одним исключением большинство из них к этой области были просто не приспособлены, поскольку на физфаке хотя и читались спецкурсы по молекулярке, но для проникновения в эту область требуется не один год жить в этой среде.
Это просто лирическое отступление.
А пишу потому, что хочу Вам сказать - не обольщайтесь. Только такого образования явно недостаточно. Молекулярная биология - это очень сложная наука, где не выручат Вас знания ни уравнения Дирака, ни теория унитарной симметрии, ни омего-непротиворечивости арифметики первого порядка.
Здесь своя специфика, просто образование со стороны может быть базой, но без жизни в этой среде, желательно вместе с пипеткой, не получится её понять с ходу.
Переходя к конкретике - Комбинатор прав, у РНК- своя специфика. Вы знаете, что если открыть пробирку с раствором РНК в комнате, то через пару часов она почти вся распадётся (тРНК подольше проживёт)?
Вы имеете представление, как формируется вторичная структура РНК? До сих пор неучи пишут в школьных учебниках, что по принципу комплементарности, поскольку Кроме зоны Уотсона-Крика из брошюр ничего не знают.
А 40 процентов спаривающихся нуклеотидов не используют механизм Уотсона-Крика.
Очень много конкретных ньюансов, которые, однако дают колоссальную информацию, позволяющую строить модели ранней эволюции.
"Самодостаточный" РНК-мир выродится в первом же поколении. Это как если представить РНК-вирус с 20 генами. В первом же поколении почти всё потомство будет летальным. РНК-вирусы крошечные, ну 3, ну 10 максимум генов, иначе кирдык - ошибки копирования окажутся критическими. И это - при наличии БЕЛКОВОЙ РНК-репликазы. А все данные о РНК говорят, что мутабильность при воспроизведении РНК будет ЕЩЁ существенно выше. И даже о 2-3 генах уже говорить будет бессмысленно.  А для "самодостаточного" РНК-мира  и 20 генов явно не хватит.

Остаётся лишь согласиться

Увы, в данном вопросе ваш опыт работы с генетическим алгоритмами  не при чём, ибо генов как таковых на данном этапе ещё нет. Впрочем, если вы как-то конкретезируете свои утверждения аргументами и расчётами, разговор может получиться более содержательным...

сейчас внимание - задача для желающих. Просьба - не подсматривать моё решение, которое я дал на другом известном сайте.
Сколько генетических кодов может быть для 64 триплетов и 20 аминокислот?

[Balancer]

Знаю другого человека "от физики" который такой жуткий наивняк нес: "про живую клетку мы в основном уже всё знаем", чем вводил в ступор аудиторию

Всё заявленное ко мне не относится, так как биологией я довольно много и плотно занимался безотносительно образования. Ну и жена у меня к.б.н., биохимик

Наконец, моё заявление касалось не устройства клетки. А химических реакций в протобульоне и вопросов эволюции при малом давлении отбора без привязки к биологии.

Молекулярная биология - это очень сложная наука, где не выручат Вас знания ни уравнения Дирака, ни теория унитарной симметрии, ни омего-непротиворечивости арифметики первого порядка.

Безусловно. Но мы рассматриваем куда более примитивный уровень. И потому более представимый. Зато, с другой стороны, могу сказать, что очень мало кто представляет масштабы сотен миллионов лет на поверхности всей планеты. Очень мало.

Комбинатор прав, у РНК- своя специфика. Вы знаете, что если открыть пробирку с раствором РНК в комнате, то через пару часов она почти вся распадётся (тРНК подольше проживёт)?

1. А кто говорит, что всё начиналось именно с нынешних форм РНК?

2. По какому механизму распадётся? Окислительному? А откуда кислород в протоатмосфере?

Это как если представить РНК-вирус с 20 генами. В первом же поколении почти всё потомство будет летальным.

Вы опять пытаетесь представть самовозникновение жизни сразу в нынешнем виде. Это категорически неверный подход. Всё равно, что считать, что человечество не могло придумать компьютеры, поскольку спроектировать компьютер без расчётов на компьютере невозможно. И что люди не могли написать операционные системы, так как их пишут под операционными системами.

Проблема именно в том, что Вы пытаетесь представить возникновение нынешних механизмов сразу в нынешнем же виде.

[Combinator]

В силу своей работы мне неоднократно приходилось сталкиваться с людьми, "как бы связавшими" окончание физического факультета с биологией.
За примерами ходить не буду - Ратнер (царство ему небесное), который хотя и немало теоретизировал, стал профессором, но кардинального вклада в науку не ввёл. И пипеткой никогда не работал.
Знаю другого человека "от физики" который такой жуткий наивняк нес: "про живую клетку мы в основном уже всё знаем", чем вводил в ступор аудиторию. Кроме того, через меня прошло множество студентов-дипломников (писавших работу по молекулярной биологии), так вот за одним исключением большинство из них к этой области были просто не приспособлены, поскольку на физфаке хотя и читались спецкурсы по молекулярке, но для проникновения в эту область требуется не один год жить в этой среде.

Увы, среди считающих себя "настоящими физиками" биофизику принято считать какой-то "недонаукой", что то на стыке физики и лирики. У нас на физфаке конкурс на кафедру биофизики был минимальным, туда шли, в основном, те, кто не прошёл по конкурсу на более престижные кафедры. И всё же, справедливости ради, есть, так сказать, и обратные примеры, тот же М. Гелфанд, например.

P.S.
Заканчиваю первую часть статьи про геном Лука, сегодня ближе к вечеру думаю выложить её в открытом доступе.
 

[LUKA]

Знаю другого человека "от физики" который такой жуткий наивняк нес: "про живую клетку мы в основном уже всё знаем", чем вводил в ступор аудиторию

Всё заявленное ко мне не относится, так как биологией я довольно много и плотно занимался безотносительно образования. Ну и жена у меня к.б.н., биохимик

Безусловно. И я не имею права судить о человеке, которого не знаю. Хотя аргументация важнее справок об интеллекте.

И потому более представимый. Зато, с другой стороны, могу сказать, что очень мало кто представляет масштабы сотен миллионов лет на поверхности всей планеты. Очень мало.

Мы даже знаем очень мало и про особые условия на современной Земле. Предсказанные 20 лет назад щелочные горячие источники были открыты лишь совсем недавно. Роль особых условий сильно недооценивается, и мне всегда в связи с преувеличением возможностей лабораторного моделирования вспоминается неспособность человека в лабораториях культивировать 99 процентов штаммов бактерий.

Вы опять пытаетесь представть самовозникновение жизни сразу в нынешнем виде.

Я этого НИКОГДА не пытался сделать, достаточно прочитать мои предыдущие сообщения на этой ветке.
Моя критика более кардинальна. Я не только критикую ИЗНАЧАЛЬНОСТЬ РНК-мира, но и прежде всего его САМОДОСТАТОЧНОСТЬ (в смысле обеспечения как информационного содержания - ну нет у РНК достаточной кодирующей емкости - это зубодробительный аргумент, так и с точки зрения каталитических возможностей), даже если он возник позднее.