Происхождение ДНК

[LUKA]

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

Окислительных возможностей было более чем достаточно, но странно сводить лишь к этому, поскольку гидролиз РНК, катализируемый солями (железа, например) особенно слабощелочных условиях происходит очень быстро и не имеет отношение к окислению-восстановлению. Напомню, что концентрация железа в воде тогда была выше.
.

[Dem]

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.

Ген - это участок РНК, кодирующий белок, так? А если у нас РНК-мир - то  нет белка и гены вообще не нужны!
Т.е. если РНК успела реплицироваться до того как разрушилась - всё хорошо, система работает, больше ничего не надо.

На первом этапе эволюции - из свободно плавающих одиночных РНК собираются цепочки, на них собираются комплиментарные и отваливаются - пошло размножение.
На втором - "удачные" цепочки "научились" прикрепляться к дающим энергию атомным структурам - что повысило скорость их размножения.
На третьем - они "научились" катализовать создание полезных для себя атомных структур
И т.д.

[LUKA]

Ген - это участок РНК, кодирующий белок, так? А если у нас РНК-мир - то  нет белка и гены вообще не нужны!

Вы когда-нибудь слышали, чтобы в генах тРНК, рРНК и т.д.кодировались белки? Я слышал, что в гене РНКазы P, например, кодируется РИБОЗИМ - каталитическая РНК.

[LUKA]

Т.е. если РНК успела реплицироваться до того как разрушилась - всё хорошо, система работает, больше ничего не надо.

На первом этапе эволюции - из свободно плавающих одиночных РНК собираются цепочки, на них собираются комплиментарные и отваливаются - пошло размножение.
На втором - "удачные" цепочки "научились" прикрепляться к дающим энергию атомным структурам - что повысило скорость их размножения.
На третьем - они "научились" катализовать создание полезных для себя атомных структур
И т.д.

Об этом уже писали. НЕ МОЖЕТ РНК сама себя воспроизводить. Точности не хватит. Катастрофа ошибок существует. А кроме репликатора нужно ещё и как-то метаболизм поддерживать. Речь идёт о пресловутой самодостаточности, которой у РНК просто нет. Да, РНК возникли до ДНК. Да, какую-то небольшую часть информации они хранили. Но метаболизм не мог никак поддерживаться "генами", кодирующими рибозимы. Просто информационной ёмкости бы не хватило.
Сильно разрекламированная в 90-е годы модель мира РНК сейчас подверглась существенной модернизации - о самодостаточности уже далеко не каждый рискнёт заявлять.
Придумали новый термин "пре-РНК-мир", но сам термин мало что прояснил.

[Combinator]

Позволю себе привести здесь фрагмент статьи Спирина “Когда, где и в каких условиях мог возникнуть и эволюционировать мир РНК?”, опубликованной в Палеонтологическом журнале  №5 за 2007-й год. Напомню, что Спирин плотно занимается проблемами "мира РНК" уже около 20-ти лет.
************************************************************************
Принимая во внимание все трудности и неудачи с экспериментальным моделированием синтеза компонентов РНК и самих РНК в абиогенных условиях и парадоксальные, противоречащие друг другу условия для обеспечения устойчивости РНК и ее способности к репликации в земных условиях, а также малый временной промежуток геологической истории Земли для возможной эволюции мира РНК в клеточные формы жизни, приходится обратиться к гипотезе панспермии, т.е. к идее космического происхождения жизни на Земле. В свете сказанного в предыдущем разделе встает очевидный вопрос: А не принесена ли уже готовая форма клеточной жизни на Землю как раз теми метеоритами, которые ее бомбардировали в период до 3,9 млрд. лет назад? или галактическими кометами немедленно после такой бомбардировки? Или живые организмы, по крайней мере одноклеточные, приносились на Землю метеоритами и кометами повторно при каждом пролете Солнца сквозь скопления звезд Галактики, т.е. также и в периоды 2,6, 1,65 и 1,05 млрд. лет назад (см. Баренбаум и др., 2007)? Во всяком случае, нельзя исключать того, что появление клеточной формы жизни на Земле связано не с окончанием метеоритной (астероидной) бомбардировки 3,9 млрд. лет назад, а с самим ее фактом. Дальнейшее развитие жизни на Земле также могло быть связано с периодами последующих, менее интенсивных, метеоритных бомбардировок; по крайней мере, за вышеуказанными периодами бомбардировок следовали периоды бурных вспышек развития биоты как в количественном, так в качественном отношении (Баренбаум и др., 2007).

Предположения о космическом происхождении клеточной формы жизни на Земле находит поддержку в современных данных о диапазоне условий и мест обитания, в которых могут существовать микроорганизмы клеточная форма жизни на Земле, гораздо более широком, чем мы могли представлять себе еще недавно. Жизнеспособные и живые микробы находят в древних глубинных льдах Арктики и Антарктиды и в глубинах вечной мерзлоты (Звягинцев и др., 1985; Gilichinsky et al., 1992; Vorobyova et al., 1997; Розанов, 2002). Жизнь в виде бактериальных сообществ обнаружена на глубинах до 3 и даже до 5 км в горных породах континентов и в глубинах океанов при колоссальном давлении и высоких температурах (Gold, 1992; Stevens and McKinley, 1995; Розанов, 2002). Ряд исследователей полагает, что глубинная земная и морская биосфера может включать в себя более половины общей биомассы Земли. В таком случае основная живая компонента биосферы Земли – это не многоклеточные эукариотическими фотоавтотрофы и органотрофы, т.е. растения и животные, чаще всего ассоциируемые с понятием «жизнь», а прокариотические хемоавтотрофы глубинной (горячей и холодной) биосферы, полностью не зависимые от солнечной энергии и свободного кислорода (Gold, 1992; Заварзин, 2006б; Zavarzin, 2006; Hoover, 2006). Данные глубинной микробиологии континентов Земли дают пищу для размышлений о возможности существования глубинной биосферы и на других планетах, включая их спутники (в частности Ио и Европу Юпитера). Кроме того, свойством многих существующих на Земле свободно-живущих бактерий является их приспособленность к переживанию в условиях полного вакуума, т.е. сохранение жизнеспособности в вакууме, в том числе в обезвоженном состоянии, в течение длительного времени. Способность микроорганизмов (бактерий) сохранять жизнеспособность в глубоком вакууме и при крайне низких температурах позволяет предполагать, что ядра комет, полярные шапки Марса и ледовые спутники Юпитера и Сатурна тоже могут быть местами присутствия потенциально жизнеспособных микробов (Hoover, 2006).

Следует подчеркнуть, что при допущении панспермии безусловный приоритет имеет возможность распространения жизни во Вселенной именно в клеточной форме, а не в форме мира РНК. Как уже указывалось выше, существование мира РНК и сохранность самих молекул РНК узко ограничена условиями среды в силу чисто химических и физических свойств полирибонуклеотидов и их конформаций (рН = 7 ± 0,5, температура конформационной стабильности в пределах 0° - 40°С и относительной ковалентной стабильности не выше 90°, ионная сила в пределах 0,1 – 0,3, обязательное присутствие ионов магния и отсутствие ионов ряда тяжелых металлов, сильно дестабилизирующих РНК, и т.д.). В то же время белки могут сохранять свою нативную (функциональную) конформацию и целостность в гораздо более широком диапазоне условий, а при комплексообразовании с РНК могут их стабилизировать. Еще более широкими возможностями для приспособления к экстремальным условиям обладают микробы - не только благодаря стабильности белков, но также и возможности поддержания внутриклеточной среды, противодействующей ряду внешних условий, и мощным репарационным механизмам, быстро исправляющим повреждения нуклеиновых кислот и белков. Поэтому распространение жизни в клеточной форме во Вселенной кажется гораздо более реальным, чем в форме свободных молекул РНК.

Космические наблюдения показывают, что вода является главным летучим веществом ядер комет, причем как комет Солнечной системы (см., например, Mumma et al., 2005), так, возможно, и появляющихся с определенной периодичностью (при прохождении Солнцем спиральных рукавов Галактики приблизительно через каждые 25 млн. лет) галактических комет (Баренбаум и др., 2007). Сейчас известно, что ядра комет Солнечной системы имеют черную кору с исключительно низким альбедо (0,03), которая может достигать температур до 400 К в перигелии. Изображения кратеров, впадин, пиков, извержений и струй на ядрах некоторых комет наводят на мысль, что кора толстая и может удерживать достаточное внутреннее давление, позволяющее образовываться локальным участкам жидкой воды и солевых растворов при нахождении кометы в области перигелия (Hoover, 2006). Хотя бы эпизодическое существование жидкой воды в кометах укрепляет предположение о возможности активной микробной жизни на некоторых из них. Тогда кометы могут рассматриваться как переносчики жизни в пределах Солнечной системы и даже за ее пределами, а следовательно могут быть ответственными и за заселение Земли.

Действительно, обнаруживаемое в современных исследованиях сходство соотношения дейтерия и водорода (D/H), величины альбедо и химического состава комет и некоторых метеоритов, относимых к классу углистых хондритов, подтверждает уже давно выдвинутую гипотезу о том, что метеориты этого типа являются останками исчезнувших ядер комет, потерявших свои летучие вещества. В то же время, современные методы анализа некоторых упавших на Землю углистых хондритов открывают в них наличие не только органических веществ, но и отчетливых микроокаменелостей простейших форм организмов – прежде всего бактериальных клеток (см. Жмур и др., 1993; Герасименко и др., 1999; Розанов, 2000; Hoover and Rozanov, 2002; Hoover, 2006). Карбонатные гранулы и их свойства, исследованные на знаменитом марсианском метеорите ALH84001 (т.е. метеорите, признанном осколком планеты Марс, упавшем 13 000 лет назад на Землю в Антарктиде), также могут рассматриваться как останки примитивных живых организмов типа нанобактерий (см. обзор Спирин, 2005а) и служить свидетельством в пользу существования жизни за пределами Земли (McKay et al., 1996). Кстати, время формирования этих, предположительно биогенных, образований на Марсе оценивается как 3,6 млрд. лет назад – опять-таки близко к времени окончания метеоритной бомбардировки планет Солнечной системы.

Вместе с тем, принятие предположения о попадании жизни на Землю и расселении жизни во Вселенной уже в виде организованных одноклеточных организмов не освобождает нас от проблемы происхождения клеточных форм жизни – пусть не на Земле, но все же где-то во Вселенной, и происхождение простейших клеток из мира РНК представляется на сегодняшний день самой правдоподобной гипотезой, основанной на современных знаниях о молекулярных основах жизни.

Если действительно в ядрах комет и других внеземных тел (например, на Марсе или спутниках больших планет – Юпитера и Сатурна) могли или могут существовать живые или жизнеспособные микроорганизмы и если любая клеточная форма жизни действительно произошла путем эволюции мира РНК, то где искать то место, в котором этот однополимерный мир самовоспроизводящихся молекул возник, существовал (или существует доселе) и эволюционировал в клеточные формы жизни, способные распространяться по Вселенной? Некоторые дополнительные условия для существования и эволюции мира РНК можно сформулировать на основании анализа тех парадоксов, которые обсуждались выше. Во-первых, наряду с жидкой водой довольно очевидна необходимость РНК-адсорбирующих поверхностей. Во-вторых, трудно объяснить эволюцию мира РНК без циклов подсушивания и увлажнения (или затопления), нагревания и охлаждения, замораживания и оттаивания. В-третьих, кажется обязательным наличие каких-то механизмов защиты РНК от космического излучения и/или способов ее временной консервации.

Возможность выполнения, хотя бы частичного, этих условий не исключена в кометах Солнечной системы. Уже говорилось, что последние исследования таких комет прямо свидетельствуют о существования в их ядре больших количеств воды, органических веществ (так называемых CHON-частиц) и многочисленных адсорбирующих поверхностей внутри ядра (в частности, поверхностей микроскопических частиц, от 1 до 100 микрон, вместе со льдом образующих многометровый рыхлый слой непосредственно под корой ядра) (A’Hearn et al., 2005). Периодические прохождения области перигелия и затем удаление от Солнца и возможные встречи с другими космическими телами создают необходимую цикличность состояний и процессов. Другими словами, кометы могут рассматриваться как естественные космические лаборатории, в которых мог бы существовать, эволюционировать и временно консервироваться мир РНК. В частности, в кометах мог бы реализоваться и принцип циклического чередования амплификации и отбора в мире РНК по типу SELEX’a – рукотворной методики «систематической эволюции лигандов путем экспоненциального обогащения» (Tuerk and Gold, 1990; Спирин, 2005 б). Действительно, прохождение области перигелия кометой должно приводить к последовательной смене состояния воды внутри ядра по следующей схеме: (1) образование жидкой воды в полостях внутри ядра за счет разогрева, что обеспечивает условия для массовой амплификации всех РНК в растворе; (2) интенсивное испарение воды и подсушивание поверхностей внутри полостей, обеспечивающее рост успешных комбинаций РНК в виде колоний (селекция); (3) конденсация воды, растворение колоний РНК и снова массовая амплификация молекул РНК, но уже с образованием популяции, обогащенной «лучшими» молекулами РНК; (4) консервация этой популяции при удалении от перигелия, вплоть до следующего цикла приближения к Солнцу. Таким образом, кометы Солнечной системы могли бы быть искомой колыбелью мира РНК и его эволюции.

[Combinator]

Новая интересная статья про РНК-мир: http://www.biology-direct.com/content/pdf/1745-6150-7-23.pdf

[незлой]

а также малый временной промежуток геологической истории Земли для возможной эволюции мира РНК в клеточные формы жизни, приходится обратиться к гипотезе панспермии,

и далее

Таким образом, кометы Солнечной системы могли бы быть искомой колыбелью мира РНК и его эволюции.

возраст солнца -- 4,57 млрд лет., по теперешним представлениям.
возраст земли -- 4.54 млрд. (4.54·10^9 лет ± 1 %)
(данные из вики)

смысле -- не сильно то и большой и выигрыш по времени, 30 млн лет всего

[Combinator]

не сильно то и большой и выигрыш по времени, 30 млн лет всего

Судя по ссылке на Баренбаума (см. выше), Спирин имеет в виду, в частности, и гипотетические галактические кометы.   

[незлой]

а.
тогда наверняка следы подобной жизни раскиданы по всей сс.
достаточно скоро должно выяснится, мне кажется.

[Combinator]

а.
тогда наверняка следы подобной жизни раскиданы по всей сс.
достаточно скоро должно выяснится, мне кажется.

Некоторые считают, что уже выяснилось, см.: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,95199.msg1930136.html#msg1930136

[незлой]

а.
тогда наверняка следы подобной жизни раскиданы по всей сс.
достаточно скоро должно выяснится, мне кажется.

Некоторые считают, что уже выяснилось, см.: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,95199.msg1930136.html#msg1930136

хм.
ну, тогда есть шансы что в следующий пролёт нас будут встречать с оркестром.
солнце чё, рыжее, одно эту заразу подхватить?
и они ведь тоже куда-то там эволюционируют...

[Combinator]

хм.
ну, тогда есть шансы что в следующий пролёт нас будут встречать с оркестром.
солнце чё, рыжее, одно эту заразу подхватить?
и они ведь тоже куда-то там эволюционируют...

Боюсь, встречать нас там уже некому. Как там у Бродского?
Вот и прожили мы больше половины,
Как сказал мне старый раб перед таверной,
- Мы оглядываясь видим лишь руины,
Взгляд конечно очень варварский, но верный...

[незлой]

- Мы оглядываясь видим лишь руины,
Взгляд конечно очень варварский, но верный...

а чё на них оглядываться? жизнь -- процесс, история - тоже. древние греки подарили европейской цивилизации тоску по объекту -- вот мы и маемся с тех пор: где-ж их взять в хаосе процессов вокруг?

[Arton]

А никого не смущает то, что ДНК самостоятельно функционировать в нашей Биосфере не в состоянии. И ведет себя как явный инопланетный паразит на земной РНК?
Есть все основания полагать, что ДНК было занесено на Землю из Космоса ок. 600 млн. лет тому назад. Однако прижиться в уже достаточно развитой земной Биосфере, построенной на основе РНК не смогла (из-за биологической несовместимости одного из своих нуклеотидов). Но выход был найден в форме паразитизма, при котором коренная нуклеиновая кислота (биологическая хозяйка земной формы белковой жизни) оказалось в полностью «порабощенном» положении по отношению к своему паразиту.
Инфицирование земной РНК-биосферы инопланетной ДНК привело к биологической революции, породившей на планете Фанерозой.

[Nucleosome]

И ведет себя как явный инопланетный паразит на земной РНК?

сильно! вы о том что РНК вообще не стабильна и про транскрипцию слышали?

Есть все основания полагать, что ДНК было занесено на Землю из Космоса ок. 600 млн. лет тому назад.

интересно какие...

[Arton]

1 – дефектность одного из нуклеотидов ДНК, не позволяющая этой нуклеиновой кислоте работать в биосфере Земли.
2 – полное преобразование биосферы Земли (знаменующее переход от Криптозоя к Фанерозою), как результат инфицирования биосферы чужеродной ДНК.
3 – эффект периодического отторжения биосферой «чужеродной» прививки, в форме 27 циклов вымирания живых организмов Альсида Орбиньи.

[dims]

НЕ МОЖЕТ РНК сама себя воспроизводить. Точности не хватит. Катастрофа ошибок существует.

Вы имеете в виду, что нужны ещё корректирующие белки? Или репликация РНК принципиально хуже репликации ДНК сама по себе?

P.S. Кстати. Если у нас РНК мир -- то РНК -- это не управляющая субъединика, а сама химически активная молекула. Есть ли необходимость копировать её точно? Устойчивость её свойств может быть гораздо выше, чем устойчивость свойств современных генов...

[Ssid]

НЕ МОЖЕТ РНК сама себя воспроизводить. Точности не хватит. Катастрофа ошибок существует.

Это ДНК сама по себе воспроизводиться не может - для необходимы разные формы РНК

И ведет себя как явный инопланетный паразит на земной РНК?

слишком большая сходность для инопланетника, не находите?

1 – дефектность одного из нуклеотидов ДНК, не позволяющая этой нуклеиновой кислоте работать в биосфере Земли.

и в чем же эта дефектность?

[omnidroid]

Ребяты, о качестве этой темы говорит хотя бы тот факт, что ни разу даже слово "абиогенез" не прозвучало.

Вот так вот, будем обсуждать вопросы бытия, ничего не зная ни об основах, ни об последних исследованиях на заданную тему.
Будем повторять заклинания про энтропию, про какой-нибудь там тридцать четвёртый закон термодинамики, вместо диалога кого-то с кем-то будет просто идти монолог каждого комментатора самого с собой, с использованием сообщений других комментаторов лишь для проекции на них своего собственного воображаемого друга и разговоров с ним. Разводить умные словеса и троеточия. Нам же не интересно исследовать, учиться, нам хочется прямо щас свои умные мысли высказать и убедить себя, что всё о бытии понял.

Как в темах про "разум" каждый талдычит о своём, и всем до лампочки, например, сообщения, опирающиеся на данные исследований моделей нейронных сетей, на исследования собственно мозга.

Научный форум, да.

[omnidroid]

И ведет себя как явный инопланетный паразит на земной РНК?

слишком большая сходность для инопланетника, не находите?

Так это же явное доказательство сотворения жизни инопланетянами!
Сначала создали жизнь, потом стали на ней паразитировать!
Прямо как в фильме Прометей, всё же ясно!