"Неправильные пчелы" - еще одно объяснение парадокса Ферми

[OratorFree]

       Однажды я уже делился своими впечатлениями от разглядывания таблицы соответствия кодонов (триплетов нуклеотидов)  аминокислотам в последовательностях синтеза белков.



Тогда обращалось внимание на то, что этот код квазидуплетный и использование триплета нерационально. Но сейчас давайте взглянем несколько иначе на это явление и увидим это под другим, так сказать, углом. Задумаемся над тем, почему код всё-таки триплетный, тогда как дуплетный был бы намного проще. И тут из памяти всплывает словосочетание "антропный принцип". То есть кодон триплетный потому, что будь он проще (дуплетный) нас бы просто не было! И некому было бы размышлять на эту тему. Т.е. это необходимое условие без которого существование разума оказалось бы невозможным. Это как в гипотезе мультивёрса - Вселенные могут иметь разные законы физики, разные константы, но мы существуем именно в этой Вселенной именно с этими законами потому, что именно это их сочетание допускает возможность нашего существования.

Теперь рассуждая дальше, (и если совсем чуть-чуть натянуть сову на глобус) приходим к выводу, что абиогенный синтез системы с дуплетными кодонами должен быть намного более вероятен, чем триплетный. В этой системе (дуплетной) и длина кодирующих ДНК/РНК будет короче для одинакового размера белка, и тРНК нужно меньше и оно наверное будет проще. В общем получается, что самозарождение жизни на основе дуплетного кода нуклеотидов есть норма, а триплетного кода редкая аномалия. И если жизнь зарождается в каждой теплой луже (как утверждают некоторые), то это жизнь именно на основе дуплетных кодов. А мы наблюдаем триплетный аномальный кодон только потому, что при этом минимуме 20-ти аминокислот возможна эволюция до разумного вида. А дуплетный код даже с предельным количеством кодируемых аминокислот имеет "эволюционной потолок" под которым нет места разумному виду. Сложно сказать где именно срабатывает ограничение - на появлении эукариот или животного мира, но это ограничение есть.

Например известно, что белки актин и миозин(белки подвижности) являются полноценными белками, включающими в себя весь набор аминокислот. А значит для организмов на основе дуплетного кода их существование невозможно. Ну а без них невозможно существование ни животных, ни эукариот. Вероятно это не единственный элемент фильтра-ограничителя эволюции для дуплетного кода. Но и этого в принципе достаточно.

Ниже, в качестве примера, смоделировано как могла выглядеть кодировка в дуплетном коде и что из это могло бы последовать.

Вариант кодировки получен следующим образом - взята таблица триплетного кодона, вычищен третий кодон и если в секторе кодирования оказывалось более одной аминокислоты/команды случайным образом что-то удалялось. Ну кроме команд "Старт", "Стоп" - у них был приоритет на сохранение, чтобы система была работоспособной.



В результате появилась табличка исключенных их потенциального биологического процесса дуплетной жизни аминокислот.

Таблица исключенных аминокислот с описание их функций


В данном примере у потенциальной жизни возникнут проблемы в стабильности структуры белков, ферментной активности, внешних покровов потенциальных животных. Ну а про двигательную активность я уже писал выше.

Краткое резюме

Подытоживая данную гипотезу можно сказать, что если жизнь порождается в каждой "теплой луже", то это простейшая дуплетная жизнь, которая заполняет все жизненное пространство и захватывает все доступные ресурсы, но имеющая "эволюционный потолок", который она не способна преодолеть. Скорее всего её предел прокариотные организмы. И только в редчайших случаях возможна аномалия - появление более сложного триплетного кода и как следствие разумного вида. Т.е. наша Галактика может кишмя кишить жизнью, но в результате мы все-таки одни.

Примечание о заголовке.
Каждый волен трактовать его так, как ему заблагорассудится. Можно толковать, что "неправильные пчелы" это как раз наша триплетная аномалия, а можно трактовать его так, что "неправильные пчелы" это повсеместно распространенная дуплетная жизнь - пустышка, не порождающая разумного вида. Тут дело вкуса.

Дополнено

Приложение. Взаимосвязи аминокислот при биосинтезе

Тирозин
Может образовываться из Фенилаланина

Серин
Участвует в биосинтезе глицина, цистеина, метионина, триптофана.

Глутамин
Образуется из глутаминовой кислоты.

Аспаргиновая кислота
Образуется из аспаргина

Аспаргин
В цикле его биосинтеза участвует глутамин.

Пролин
Синтезируется из глутаминовой кислоты.

Триптофан
В его биосинтезе участвуют серин, глутамин.

Метионин
Участвует в биосинтезе цистеина.

Треонин
Синтезируется из аспаргиновой кислоты.

[OratorFree]

Кеймбрийский взрыв ---- не переход ли к трехкодонной жизни?

На ходу переобуться уже не получится. Представьте организм миллионы лет кодон за кодоном накапливает полезные мутации в дуплетном кодоне и тут появляется рибосома и сотоварищи, которая начинает читать  с таким трудом накопленный дуплетный код, как триплетный выдавая на выходе бессмысленные (к тому же на треть короче) белки. Такой организм будет репрессирован эволюцией мгновенно. Определяться нужно только на старте эволюции, другого не дано. Исходный размер кодона - это судьба на миллиарды лет вперед.  Я конечно не Гриша Перельман и не могу доказать строго математиматически, что не не существует варианта постепенного перехода с дуплетного кода на триплетный, но интуиция подсказывает, что эта теорема о "невозможности" верна. Хотя бы из-за неизбежного сдвига. Даже если не менять тип кодирования, а просто сдвинуть код - получится бессмыслица.   

[OratorFree]

А до 4 уже нельзя?

Я читал, что такие эксперименты уже проводились. Но это было синтетическая жизнь, специально учеными подогнанная "без перехода" так сказать, даже не жизнь, только процеес сборки белков из большего количества аминокислот, чем при триплетном коде.  Но исключить, что где в давным-давно, в далёкой далекой Галактике на планете Криптон появилась  жизнь нас основе квардроплетных кодов и в их состав из 200 аминокислот входили силикатные и металлосиликатые аминокислоты, в результате эволюция породила существ могущих комфортно существовать в условиях вакуума, высоких температур, космической радиации. Мы их назвали людьми со сверхспособностями, для нашей эволюции это за пределами потолка развития.

Я сначала эту вариант не хотел озвучивать, ввиду его ммм... некоторой фантазийности но вы меня спровоцировали. 

Про не невозможно "перескока" с одного типа кодирования на другой я написал выше.

[OratorFree]

Так нерационально или рационально использование более универсального кода?

Все в стартовом топике уже написано. Я взглянул на это по-другому. Триплетный код это условие, только при соблюдении которого возможно стало появление разумного вида. Дуплетный код возможен и ввиду своей простоты наверное массово распространен во Вселенной (если исходить из постулата эврилужности[эврипульности, каждолужности]), но он ограничивает возможности для эволюцию и разумные виды не порождает.

[OratorFree]

С чего бы?

В топике написано. Например актин и миазин содержат в своей структуре все 20 аминокислот.   А без них существование эукариот и животных невозможно.

Давайте специально для вас я ситуацию обострю. Представьте себе жизнь на однонуклеотидных кодонах она еще проще. Там будет три аминокислоты "Старт" совмещенный с одной из них и четвертый нуклеотид "Стоп". Вы будете продолжать утверждать, что такая жизнь способна эволюционировать в разумную? А появление такой жизни ввиду большей простоты еще более вероятнее, чем на основе дуплетных кодонов. 

[OratorFree]

А дуплетного кода вообще чисто теоретически достаточно для репликации? Сколько аминокислот задействовано в самих рибосомах-то?

Ну предполагаестся, что рибосома изначально РНК - рибозим примерно длинной 200 нуклеотидов, в не ней не было аминокислот : Тайна происхождения рибосом разгадана?

[OratorFree]

Дополнил стартовый топик приложением о взаимосвязи аминокислот при биосинтезе.

Приложение. Взаимосвязи аминокислот при биосинтезе

Тирозин
Может образовываться из Фенилаланина

Серин
Участвует в биосинтезе глицина, цистеина, метионина, триптофана.

Глутамин
Образуется из глутаминовой кислоты.

Аспаргиновая кислота
Образуется из аспаргина

Аспаргин
В цикле его биосинтеза участвует глутамин.

Пролин
Синтезируется из глутаминовой кислоты.

Триптофан
В его биосинтезе участвуют серин, глутамин.

Метионин
Участвует в биосинтезе цистеина.

Треонин
Синтезируется из аспаргиновой кислоты.

[OratorFree]

А вот при том -  прикиньте вероятность того, что из   множества возможных комбинаций аминокислот везде сложится один и тот же набор, такая вероянтость исчезающе мала.

Химией определяется вероятность  синтеза различных аминокислот и вероятность их включения в цикл воспроизводства. Невоспроизводимые в цикле аминокислоты просто исчезли. Вопрос именно в этом.

Почитал ваш спор и больше склоняюсь к мнению камрада с ником "Проходящий кот", в связи с тем, вся эта "теплая компания" аминокислот повязана друг с другом почище мафиози. Для иллюстрации дополнил стартовый топик приложением о их взаимосвязи (из того, что нашел разумеется).

А исходные аминокислоты, конечно, определялись процессами абиогенного синтеза, который схож везде, независимо от того появится потом жизнь или нет. Если уж глицин обнаружили на комете WILD 2, то в составе белков он не может не быть.

[OratorFree]

не, ну так нельзя говорить - белки - не атомы, и их свойства, а уж тем более активности так не задаются.

1.Ну да, я бы сам назвал свое предположение смутной догадкой, ибо она основана на двух постулатах, которые нужно рассматривать только в связке :
a) антропный принцип, т.е. мы  наблюдаем триплетный код неспроста;

б) вероятность самозарождения жизни на дуплетном коде или однокодоновом ввиду их простоты выше, но мы наблюдаем триплет;

Понятно, что никакие неудачные моделирования, сколько их не делай, из набора 14 -15 белков в попытке получить белки аналогичные актину и миозину не убедят скептиков, что это невозможно - всегда можно сказать, что не все варианты перепробованы. Т.е. в верифицируемость проблемы - по крайне мере на ближайшую сотню лет.



Но гипотеза в принципе фальсифицируема. Если можно обосновать, например, что по стереохимическим причинам тРНК  не может иметь менее трех нуклеотидов на своем "идентификационном" конце (как правильно называется не знаю)[форма молекул не позволяет, другими словами], то да однонуклеотидная и дуплетная жизнь невозможна. И тогда триплет не "повышенная сложность", а "минимально возможная простота".

Перельман тут не поможет - нарушения универсального ген-кода происходят в основном из-за вирусов, у которых мало генов и изменения чего-то в одном из них не оказывает влияние на слишком много сразу. вирусы могут оставлять свои гены в других организмах

Про вирусы это немного не то. Вирусы сами триплетные их вставки меняют саму "идеологию кода".
Я говорил о принципиальной невозможности эволюционнного перехода с дублетного кода на триплетный. Ибо в этом случает обесценивается полностью все "эволюционные наработки" из-за кодового сдвига в самих кодонах.
Если мы имели скажем код  АА-СС-UU-GG-АА-UU , то получим ААС-СUU-GGА-АUU  даже если не читать третий нуклеотид - код изменился кардинально.

[OratorFree]

Мда.Почитал простыню первого сообщения.Но мне кажется резюме там дожно  быть несколько иное:к третьему году на форуме,под тяжким грузом обстоятельств,топикстартер съехал с твердого лебедя на припособленческие  позиции недорака.

Это поклёп. Я подам на вас в междупланетный суд!

[OratorFree]

Пожалуй выскажу несколько соображений по ведению нашего собрания под этим топиком.

1. Возражения на утверждение, что у эволюции может быть потолок - было мной ожидаемо. Поскольку мое утверждение фактически опиралось только на то, что триплетный кодон - есть феномен наблюдения антропного принципа. Но с утверждением, "эволюция всесильна" я согласится не могу. Не могу принять это, поскольку в нем содержится так называемая "ошибка выжившего". Это как делать вывод о том, дельфины добры и разумны, и выталкивают тонущих на берег на основании утверждений спасшихся. Ведь те, кого они вытолкали в открытое море утонули и рассказать о другом варианте их (дельфинов) поведения уже не могут.
 
  Правильным (хотя и неполным) доказательством могло  бы быть экспериментальный синтез, например, белков подобных актину и миозину из ограниченного набора аминокислот, пусть даже в пределе из 15 штук. Хотя если использовать принцип аналогии, то дуплетный код тоже должен быть частично вырожденным и организмы на его основе должны использовать примерно треть (ну пусть чуть больше) возможных вариантов. Т.е. набор аминокислот при использовании дуплетного кода  должен быть из пяти- шести - семи. Вплотную к пределу он скорее всего не приблизится.

2. Неожиданным явилось утверждение, в процессе эволюции возможен переход от дуплетного кода к триплетному. Это меня удивило. Посему пожалуй сформулирую следующую теорему :

Теорема стабильности размера кодона : Не существует никакого варианта  эволюционных изменений организма в результате которых мог бы измениться размер (количество нуклеотидов) кодона.   


Строго доказательства у меня нет (да и сама теорема сформулирована, конечно, кривовато), но нестрогое доказательство состоит в следующем.
Какие бы обходные пути для перехода от одного размера кодона к другому не использовались эволюцией - в результате все равно произойдет фазовый сдвиг кода обесценивающий всю информацию записанную на РНК/ДНК и это изменение будет репрессировано эволюцией.

3. Ожидалось, что утверждение от том, что более простые способы кодирования - однонуклеотидный, дуплетный  более вероятны в результате абиогенного процесса зарождения жизни - возможно будет оспариваться, но на данный момент этого не произошло.

Как оценить насколько вероятность появления однонуклеотидных организмов выше, чем организмов с дуплетным кодом и соответственно насколько вероятность появления дуплетных кодонов выше вероятности триплетных - пока не знаю как. Непонятно за что можно "зацепиться" в рассуждениях для такой оценки.

Но допустим эта разница примерно на порядок. В результате 90% зародившейся жизни основано на однонуклеотидных кодонах - это жизни с набором из трёх аминокислот, 9% - жизнь на основе дуплетных кодонов - это жизнь на основе 6-15 аминокислот, 0,9% - жизнь на основе триплетных кодонов - это жизнь на основе 20-63 аминокислот, 0,09% - жизнь на основе квадроплетных кодонов - это жизнь на основе 80-250 аминокислот. Пока в своем "моделировании" остановлюсь. 

Первый и второй вариант не способен породить разумный вид (ну первый-то точно не способен), ввиду ограниченных возможностей, третий вариант имеет наблюдаемое нами наличие разумного вида, четвертый возможно способен породить сверхсуществ ( с нашей точки зрения).     

[OratorFree]

Я конечно за свободу слова, но лучше таки держаться темы. 

[OratorFree]

Кандидатом в "новые органогены" набивается азот:
http://nnm.me/blogs/madrabbitt/neuglerodnye-formy-zhizni-kremniy-ili-azot/

Я это на форум уже однажды притаскивал : "Битва с дураками" или  наше одиночество логически ОБОСНОВАНО!

Баян, как говорят в этих ваших интернетах.