Физические пределы живых систем

[Klapaucius]

В свободной природе они скорее всего вымрут, как любые прирученные существа в природе.

Вот тут как раз важен не размер, а массовость размножения. Она зависит от размера, хоть и косвенно. Те же дрожжи например неплохо размножаются. А вот например человекообразные обезьяны (шимпанзе, орангутан, горилла, хотя наверное без давления людей почти не хуже самих людей) - не очень. Если например впихнуть некоторым из них мозг как у человека, "Планеты обезьян" не выйдет. Но морально, если так сразу, было бы грустно и печально наблюдать судьбу этих конкретных разумных индивидуумов.

Вот повысить интеллект кошки выше собаки (полагаю и размер придётся увеличить, хотя судя по некоторым птицам может не сильно), до шимпанзе... Хотя тоже страшно, аморально. Но полагаю возможно, а значит когда-то кто-то сделает.

Впрочем тема не для этого, у Раттуса был посыл про другое (при создании темы), как я понимаю. Но надеюсь что или перейдём в более профильную, или и так сойдёт.

[Klapaucius]

И это, одичавшие собаки в дикой природе (и не только) неплохо выживают. И мустанги кое-где. Не очень похожи на волков. Да и мустанги на своих предков, хотя наверняка сходство поболее.

[Rattus]

Свежая новость https://nplus1.ru/news/2022/10/25/aegiszyme - к вопросу о том, почему так мало разновидностей "букв" в наследственном аппарате. Если бы было больше - это бы уже был не универсальный наследственный аппарат, а мешанина катализаторов, разрушающих самих себя.

P.S.

...организовать адекватную специфичную регуляцию экспрессии генов уже представляется куда более проблематичной задачей

Наткнулся на статью с подробным разбором вопроса об источнике той или иной доли типа нуклеотидных пар в геномах: data strongly suggest that variations of GC content across prokaryotic genomes are determined by selection or selection-like process, (вставляю ссылку в исходное сообщение).

[Проходящий Кот]

2 пары  --- это значит оптимально...

[Klapaucius]

Свежая новость https://nplus1.ru/news/2022/10/25/aegiszyme - к вопросу о том, почему так мало разновидностей "букв" в наследственном аппарате. Если бы было больше - это бы уже был не универсальный наследственный аппарат, а мешанина катализаторов, разрушающих самих себя.

А разве не наоборот? Вот например из статьи:

По оценке авторов, добавление одной неканонической пары азотистых оснований повышает эффективность селекции РНКаз in vitro как минимум на порядок.

Возможно, ученые наблюдали сочетание эволюции и селекции in vitro (ведь неясно, как появились минорные ДНК-катализаторы), но точно можно говорить о том, что разнообразие «генетического языка» ДНК делает молекулы более многофункциональными

Или "более многофункциональными" - это вредно? Хотя лишние "буквы" со временем могли и выпереть из ДНК, за ненадобностью на поздних этапах (впрочем более 2-4 млд. лет назад, примерно за последние 700 млн. лет отвечаю).

[Maki]

лишние "буквы" со временем могли и выпереть из ДНК

А были ли они?
Набор нуклеотидов в луже был наверняка ограничен. Из каких сложился первый эффективный репликатор -  те и заработали, и устроили остальной протожизни всепланетный армагеддон.

[Klapaucius]

лишние "буквы" со временем могли и выпереть из ДНК

А были ли они?
Набор нуклеотидов в луже был наверняка ограничен. Из каких сложился первый эффективный репликатор -  те и заработали, и устроили остальной протожизни всепланетный армагеддон.

Мой вопрос к Раттусу. Он же привёл статью про рассмотрение дополнительных нуклеотидов. Там пишут, что вот новые возможности, а он наоборот делает вывод что это убивает (впрочем если убивает, то каким образом и что с того?)

[Rattus]

Или "более многофункциональными" - это вредно?

Именно. Для справки: РНКазы - ферменты, расщепляющие РНК.Тогда как реализация наследственной информации обеспечивается прежде всего их синтезом (транскрипцией).

[MenFrame]

А были ли они?

Наверняка были.....Никитин говорит, что наши четыре буквы все(что подозрительно) устойчивы к ультрофиолету.

[Klapaucius]

РНКазы - ферменты

Вы опубликовали статью. Не исключаю, что я ни шиша не понял из неё и сделал обратные выводы. Но вот фрагмент, концовка:

Биотехнологи из Фонда прикладной молекулярной эволюции в США во главе с Элайзой Блонди (Elisa Blondi) предположили, что добавление неканонических нуклеотидов должно изменить активность ДНК-катализаторов (дезоксирибозимов) и упростить их селекцию. Для тестирования своей гипотезы они решили найти в наборе последовательностей ДНК молекулы с сайтспецифичной РНКазной активностью.

Они создали библиотеку ДНК на базе шести азотистых оснований. К обычным для ДНК аденина, гуанина, цитозина и тимина ученые добавили два неканонических азотистых основания, 6-амино-5-нитропиридин-2-он и 7-аминоимидазопиримидин-5-он, обозначаемые Z и P. Стерически эти соединения похожи, соответственно, на «обычные» пиримидиновое и пуриновое азотистые основания и комплементарны друг другу. Исследователи создали модифицированную ДНК-полимеразу, копирующую Z- и P-нуклеотиды по принципу комплементарности

Я конечно понимаю, что два новых азотистых основания не похожи на 4 основных. Но ведь работает же! Или врут?

[Rattus]

Вы опубликовали статью.

Ссылку на русскоязычный популярный синопсис статьи. Сама статья, к сожалению, не моего авторства.
У меня тоже есть статьи в печати, но на несколько другую тему и попроще.

Не исключаю, что я ни шиша не понял из неё и сделал обратные выводы.

Именно. Потому попробуйте ещё раз внимательно прочитать написанное и мой комментарий выще.

Но ведь работает же! Или врут?

Работает. Думаю, что не врут. Весь вопрос в том, ДЛЯ ЧЕГО работает. У них получилась модифицированная ДНК, которая сама оказалась способна РАСЩЕПЛЯТЬ РНК. Тогда как клетке для реализации центрального процесса её жизнедеятельности - реализации наследственной информации - РНК надо СТРОИТЬ.
Это может быть полезно для создания каких-то противовирусных, противораковых средств, подавителей клеточной активности и т.п.
Самой же клетке в природе ситуация, когда какой-то фрагмент генома вдруг сам внезапно начинает что-то химичить в клетке скорее будет мешать.
Именно поэтому химическая инертность ДНК - не недостаток, но преимущество! Как бы вам понравилось, если бы в книге некоторые сочетания букв складывались в реальные скальпели и ножницы и когда вы её откравали - она бы читала ваш "внутренний мир", а не вы её? Примерно поэтому же в современных процессорах практически на уровне архитектуры запрещён самомодифицирующийся код - это куда более полезно всеразличным вирусам, чем прикладным программам.

[Mercury127]

поэтому же в современных процессорах практически на уровне архитектуры запрещён самомодифицирующийся код

в фон-неймановской архитектуре это приниципально невозможно.
ну те да, постоянно изобретаемыми все новыми и новыми костылями можно создать все новые и новые грабли для вирусописателей:
286 - защищенный режим, целых 4 кольца защиты, запрет исполнения сегмента данных, запрет записи данных, запрет чтения кода... но никто этим не пользуется.
386 - ура, все перешли на flat model. ой, а куда делся запрет исполнения данных?
х86-64 - ура, нашли место для NX бита.
Skylake - нипамагаит, добавим MPX и SGX. опять нипамагаит...

в гарвардской архитектуре это достигается by-design.
но вот возможна ли ГА-машина в естественной среде?

[Rattus]

в фон-неймановской архитектуре это приниципально невозможно.

Да - начиная с самой фон-неймановской архитектуры  (которую и сам Е.В.Кунин не так давно поминал в таком контексте, ЕМНИП). Есть большое подозрение что и запрет на прямую трансляцию ДНК сразу в белок по тем же противовирусным причинам получился. Таким образом однонаправленность процессов центральной догмы молбиологии - не баг, а очень важная фича для стабильности клеточных систем.

[mbrane]

Есть большое подозрение что и запрет на прямую трансляцию ДНК сразу в белок по тем же противовирусным причинам получился.

Ну если таки существовал первоначально РНК- мир ( ну или рнк-аминокислотный мир), то как бы этот аргумент рушится. Да можно направленность процессов молбиологии  только на уровне трансляции.  На уровне переходов ДНК-РНК обмен информацией двусторонний хотя и затрудненный.

[Rattus]

Ну если таки существовал первоначально РНК- мир ( ну или рнк-аминокислотный мир), то как бы этот аргумент рушится.

Кагбе РНК-мир с тех пор сильно эволюционировал. И кагбе одной из основных движущих сил эволюции и были паразиты их конкуренция между собой и защита клеток от них, которая на самих же этих механизмах межвирусной конкуренции и строится зачастую. Машинерия синтеза ДНК заимствуется двумя доменами прокариот от их вирусов параллельно и независимо - и с тех пор это уже совсем не РНК-мир.

Да можно направленность процессов молбиологии  только на уровне трансляции. На уровне переходов ДНК-РНК обмен информацией двусторонний хотя и затрудненный.

Вот потому он и затрудненный. Кроме того, клетка не терпит внутри себя например и просто так болтающихся двухцепочечных РНК - за ними охотятся специальные ферменты - дцРНКазы - по той же причине, что нужны такие структуры только вирусам. Одноцепочечные ДНК, ЕМНИП, также быстро деградируют. Центральная догма молекулярной биологии, делающая архитектуру реализации наследственной информации сильно похожей на фон-неймановскую - результат довольно длительной отладки клеточной машинерии на вирусоустойчивость при сохранении достаточного регуляторного потенциала.

[-Asket-]

[NS]: А расскажите про ваши научные открытия?

[ВО]: Давайте я расскажу про наше самое интересное. Мы выяснили, что корни растения могут расти не только в почве, в воздухе или в воде, но и в снегу. У некоторых видов, естественно, и не всегда, а в особых условиях. Но мы фактически первыми обнаружили такое явление (за открытие снежных корней профессор Онипченко получил премию Японского экологического общества. — NS).
Причем надземные органы этих растений живут месяц-полтора, а их корни, тоненькие, нитевидные, спрятанные в снегу, — уже 8-10 месяцев. Если толщина снежника более полуметра, то под ним температура всегда постоянная, около нуля. При такой температуре корни трав медленно растут всю зиму. И самое главное, что они из снега поглощают азот, дефицитные минеральные соединения.
Когда мы обнаружили снежные корни, то провели эксперимент с растением хохлаткой коническикорневой (Corydalis conorhyza): внесли в снег азотную метку, и потом оказалось, что только у этого вида она была активна. А для растений рядом этот азот оказался недоступен, хотя снег ведь тает, и вода должна была бы проникать к корням. Но нет. Все потому, что нижняя часть снежника образует ледяную корку в три-пять сантиметров. И когда верхний слой начинает таять, вода идет вниз, упирается в эту корку и дальше идет в стороны. Поэтому добраться до азота растения могут, только проникнув выше твердой преграды.

[NS]: Неужели корни как-то пробивают ее?

[ВО]: Нет. Корка формируется медленно, корни появляются в снежнике раньше. Как-то на Рождество мы с моим аспирантом пошли в горы и откопали снег с трехметровой глубины. Затем спустили вниз образец, просеяли его, и оказалось, что там уже были вполне нормальные корни. Стало ясно, что они начинают расти, как только снег устанавливается.
https://naked-science.ru/article/interview/onipchenko-kak-ne-pogibnut-pod-oblomkami

[Rattus]

Мы выяснили, что корни растения могут расти не только в почве, в воздухе или в воде, но и в снегу.

Это интересное открытие, но оно не выходит за уже обозначенные физические пределы: клеточная вода вполне способна оставаться жидкой и при температуре ниже нуля по Цельсию - при наличии достаточной концентрации солей. Поэтому нижний температурный предел активной жизни на сегодня составляет -18 С, а это замечание к теме прямого отношения не имеет. И если не будет других предложений - перенесу его в другую тему - например в общий сборник ссылок по тематике Раздела.

[vika vorobyeva]

Ученые обнаружили бактерии, способные расти на радиоактивных металлах: https://naked-science.ru/article/biology/radioactive-bacteria

... международной группе химиков из Германии, Нидерландов и США удалось доказать, что некоторые актиноиды могут заменять незаменимые лантаноиды в метаболизме метилотрофных бактерий Methylacidiphilum fumariolicum и Methylobacterium extorquens. Эти бактерии, использующие в качестве субстрата для роста метанол, включают лантаноиды в молекулу фермента, окисляющего спирт, и ученые заметили, что они вполне могут «перепутать» ионы разных металлов, особенно если они примерно одного размера и степени окисления.
Более того, если бактериям предоставляли в качестве субстрата смесь лантаноидов и актиноидов, они в некоторых случаях предпочитали привычным металлам актиноиды америций и кюрий, включая их в свои молекулы ферментов. При этом «радиоактивные» ферменты не менее эффективно окисляли метанол, снабжая бактерии питательными веществами, и колонии таких микроорганизмов бурно росли.

[vika vorobyeva]

Патогенные для человека бактерии выжили в марсианских условиях: https://naked-science.ru/article/biology/bakterii-vyzhili-v-marsia

Ученые из Немецкого аэрокосмического центра (Германия) и Медицинского центра Университета Радбуда (Нидерланды) изучили устойчивость патогенных для человека бактерий — Burkholderia cepacia, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa и Serratia marcescens — в марсианских условиях. Эти микроорганизмы непривередливы и служат причиной возникновения самых разных инфекционных заболеваний. ...
Исследователи поместили колонии этих бактерий в среду, имитирующую условия Марса, — в грунт, похожий на реголит Красной планеты. Затем они смоделировали аналогичные марсианским атмосферу, давление и температуру. Грунты Марса насыщены перхлоратами, ядовитыми для большинства земных организмов. Кроме того, ученые подвергли микробы воздействию разрушительного ультрафиолета и «лишили» воды.
Эксперимент продолжался 21 день. Итог его оказался весьма любопытным: три вида бактерий не только пережили столь суровую экзекуцию, но даже размножились. Исследование опубликовано в журнале Astrobiology (https://www.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ast.2023.0057?journalCode=ast).

[Mercury127]

это печально...