Возможность альтернативной биохимии

[Ewgeni]

Сморя какие астрономы!

[Jupiter]

пока только биологи... Астрономы не рыскают по дну океана с пробирками. Не говоря уже о Марсе  

А жаль, Татьяна, что Вы не заглянули на сайт по указанной мною ссылке. Чтоб долго не объясняться, процитирую приглашение одного из разделов этого астробиологического сайта:
"Join us at TableTalk for an outstanding collection of interviews with leading personalities from such diverse fields including astronomy, geology, paleontology, biology, physics, science fiction and, of course, astrobiology."

Если можно, про "предположения и стены" растолкуйте яснее. Хотя, может быть, это не ко мне? ...  

[Ewgeni]

Извините Jupiter ,а можно по руски?

[Jupiter]

"Присоединяйтесь к нам в (разделе) TableTalk, чтобы (ознакомиться) с выдающимся собранием бесед с ведущими деятелями в столь разных областях (знания) как астрономия, геология, палеонтология, биология, физика, научная фантастика и, конечно же, астробиология"

[Jupiter]

Знаем мы о механизме функционирования жизни примерно так же, как человек, впервые рассматривающий автомобиль. Он видит, что есть колеса, есть двигатель, соединенный с остальными частями трубками и проводами, по которым циркулируют жидкости и электричество, есть руль и педали, которыми можно управлять. А вот внутренние процессы, происходящие в узлах автомобили, ему почти неизвестны. Единственное, что он смог понять, так это функциональные назначения агрегатов: карбюратора, генератора и т.п….

Аналогично и в понимании жизни. Человек определил функциональное назначение органов и даже исследовал состав генов в своем организме, но за что отвечает каждый ген и зачем существуют «спящие гены» пока неизвестно. И почему, например, из сотни аминокислот живой организм использует лишь двадцать? Так что знания о работе живого организма пока лишь поверхностные, функциональные.

Уважаемый Анатолий, после некоторого размышления над такой аналогией, я пришёл к выводу, что Ваше представление о проблеме в этой её части очень (чтобы не сказать – крайне) субъективно.

Кроме того, что биологические науки занимаютмя изучением животных, растений и микроорганизмов, они исследуют фундаментальные отличия «живого» от «неживого»:

высокоупорядоченную структуру организмов,
способы и механизмы получения энергии для поддержания высокого уровня организации,
механизмы реагирования на внешнюю среду,
механизмы развития,
механизмы размножения,
способы и механизмы передачи информации потомкам,
механизмы адаптации к окружающему миру.

Изучение этих отличий давно положило начало отдельными областями знания, в которых, помимо биологов, работают  физики, химики и математики. Почти во всех указанных областях сделаны фундаментальные открытия, удостоившиеся Нобелевских премий по физиологии и медицине, по биохимии. Так что, я Вас уверяю, «внутренние процессы, происходящие в узлах автомобиля» (по крайней мере – большинство из них) «ему достаточно хорошо известны», а многие известны просто досконально. Подробное и более конкретное возражение на фразу «знания о работе живого организма пока лишь поверхностные» здесь невозможны, т. к. нужно обращаться к соответствующим источникам – от учебников до монографий.

Мне трудно понять, почему открыте законов генетики и расшифровку генетического кода Вы относите к «поверхностному» знанию? Да, генетики пока не знают, за что – буквально – «отвечает каждый ген» и зачем нужны спящие гены. Но они знают, как тысячи генов контролируют признаки живого организма, как гены работают, и они применяют это на практике.

Чтобы говорить об иных формах жизни, нужно, хотя бы, понять основные механизмы жизни. Есть ли необходимые механизмы, без которых жизнь невозможна?

Есть. Из самых «главных», как минимум, несколько десятков. Первый пример – воспроизведение ДНК. Все остальные очень часто обусловлены этим первым: нарушение структуры биологических мембран, нарушение структуры биологических катализаторов, нарушения электрических свойств мембран и т. д. – всё выше и выше.

и можно ли на небиологической основе создать подобные механизмы? Вот в чем основной вопрос.

Для меня не вполне понятно, почему именно это основной вопрос? Предположим, что будет установлена невозможность воссоздания подобных механизмов на небиологической основе. Что тогда? Какой вывод? А если их всё-таки воссоздадут на небиологической основе, останутся ли они и эта основа небиологическими?

Давно уже обнаружено, что процессы, подобные белковым, могут происходить и на основе кремния.

До сих пор, вроде бы, рассуждали лишь о подобии химических и физических свойств углерода и кремния, исходя из периодического закона Менделеева. Известно, что кремний мог бы образовывать полимерные цепи, подобно углеводам и углеводородам. Но белок – это полимер не углерода самого по себе: мономером белковой молекулы является аминокислота, сложное органическое соединение, в состав которого, помимо углерода, кислорода и водорода, входит в обязательном порядке аминогруппа. Если Вы мне укажете источник, я с интересом прочитаю работу, где  обнаружено, что процессы, подобные белковым, могут происходить на основе кремния

Вот только все ли необходимые атрибуты живого возможно реализовать на этой основе? Этого мы сказать не можем, пока не разберемся досконально в собственной жизни.

Это уже вопрос методологии. Можно ведь (и нужно) формулировать вопрос и по-другому: разберёмся ли мы в собственной жизни, если не узнаем, все ли необходимые атрибуты живого возможно реализовать на этой – неуглеродной – основе?

[Анатолий Волчков]

Уважаемый Jupiter, когда я говорил о поверхностном знании механизмов функционирования жизни я имел в виду, что пока мы знаем о роли лишь небольшой части генов в живом организме. Пока мы знаем о роли лишь нескольких процентов генов и не знаем вообще о роли «спящих» генов. То, что есть масса монографий и премий ничего не меняет. По вопросу, например, образования камней в почках тоже защищены сотни диссертаций, но это не меняет состояние с заболеваемостью почечно-каменной болезнью. Все попытки использовать «знания» об этом процессе оканчиваются полной неудачей. Практически аналогичное состояние и в остальных вопросах медицины. Научились лишь снимать страдания, но вмешиваться в работу организма для устранения причин пока практически не могут по причине отсутствия достаточно глубоких знаний  о механизмах в организме. Просто в практике человека живой организм – это самое сложное устройство, с которым человек сталкивался в своей практике. И знаний о его работе пока очень мало.

Термин «биологическая» я употребил по инерции. Имел в виду «органическую» жизнь, то есть на основе углерода.

Вы перечислили необходимые механизмы, без которых невозможна существующая органическая жизнь. Вопрос только в том, насколько обязательны все эти механизмы для функционирования жизни? Реализовались эти, а возможны ли другие, или только эти строго необходимы для жизни? Природа отобрала наиболее приспособленные, а были ли иные механизмы?

[Jupiter]

Уважаемый Jupiter, когда я говорил о поверхностном знании механизмов функционирования жизни я имел в виду, что пока мы знаем о роли лишь небольшой части генов в живом организме. Пока мы знаем о роли лишь нескольких процентов генов и не знаем вообще о роли «спящих» генов.

Уважаемый Анатолий, мы ведь ведём речь о фундаментальных исследованиях? Здесь, мне кажется, уместна вот какая астрофизическая аналогия. Обнаружение зависимости  между периодом пульсаций и светимостью цефеид представляет собой в определённой степени фундаментальное открытие, дающее, кроме прочего, новый метод определения расстояниий во вселенной. Можно, конечно, возражать, что астрономы измерили периоды лишь ничтожного, по сравнению со всеми имеющимися, количества цефеид и поэтому всё равно имеют поверхностное представление о вселенной.  Но, во-первых, это не уменьшает важности самого открытия; во-вторых, изучение большего количества цефеид – дело времени и техники; в третьих: а нужно ли измерять периоды всех без исключения цефеид?; в четвертых, такое открытие рано или поздно ведёт к другим, тоже фундаментальным, открытиям.

Не было бы открытия генетического кода – не возник бы вопрос и о спящих генах.

То, что есть масса монографий и премий ничего не меняет.

Когда Вы говорите о «массе монографий и премий», это, конечно же, меняет многое. Я  ведь вёл речь о Нобелевских премиях, присуждаемых за фундаментальные открытия в естественных науках, а не о «массе» каких-то других премий. Думаю, Вы согласитесь, что Нобелевский комитет ошибается довольно редко.

Пару слов о монографиях и ссылках на источники во время дисскуссий. Я замечаю некую тенденцию (в разных темах): сослался я как-то на Большую Советскую Энциклопедию – мне говорят: «А! Так она ж советская!»; в другой раз привёл цитату из Британики, так мне ответили, что энциклопедии, мол, пишут люди; однажды (вне форума), в доказательство правильности перевода показал одной даме словарь, а она мне говорит: «Ой, не доверяю я этим словарям.»; теперь вот помянул монографии, и оказывается, что они «ничего не меняют». Но я, опять же, не говорю о «массе». Вы-то ведь знаете, как выбрать стоящую книгу по специальности? Ну вот и я думаю, что тоже ещё не разучился.

По вопросу, например, образования камней в почках тоже защищены сотни диссертаций, но это не меняет состояние с заболеваемостью почечно-каменной болезнью.

Но ведь таких «камней в почках» предостаточно в любой науке. А современная астрономия занимает особо выгодное место, потому что почти не соприкасается с повседневной практикой и получает мало подобных претензий. Если я Вам сейчас подробно опишу механизм образования и поддержания мембранного потенциала в нервной клетке, механизм передачи нервного импульса по аксону, химический и электрический механизмы передачи нервных импульсов между нервными и мышечными (а также другими), клетками, покажу Вам электронные микрофотографии синапсов (а всё это -  открытия фундаментального значения), у Вас всё равно останется возможность сказать: «Ну и что? А люди всё равно болеют инфарктами, рассеянным склерозом, лежат парализованные и умирают, потому что медицина владеет лишь поверхностными знаниями». Однако я всегда буду возражать против утверждения, что: «Все попытки использовать «знания» об этом процессе оканчиваются полной неудачей.»  Потому что, если говорить только о медицие, существует целый список болезней, включая некоторые виды злокачественных опухолей, которые до недавнего времени были смертельными, а сейчас, при своевременном и правильном лечении, не представляют опасности для жизни. Благодаря фундаментальным достижениям в области биологических наук.

Вы перечислили необходимые механизмы, без которых невозможна существующая органическая жизнь. Вопрос только в том, насколько обязательны все эти механизмы для функционирования жизни?

Из перечисленных мною необходимы все безоговорочно. Без любого из них жизни нет.

Реализовались эти, а возможны ли другие, или только эти строго необходимы для жизни? Природа отобрала наиболее приспособленные, а были ли иные механизмы?

А как же мы это узнаем, если не будем искать другие формы жизни? Два Ваших последних вопроса противоречат Вашему же тезису: «Сначала давайте разбрёмся со своей  (очевидно, земной) жизнью». А потом, дескать, будем изучасть (искать) внеземную. Но что бы Вы мне сказали, если бы я призвал:

сначала разобраться, как устроены «наши» планеты, а потом уже открывать другие в других системах;
сначала изучить, как функционирует наше Солнце, а потом уже браться за остальные звёзды;
сначала исследовать Млечный Путь, а потом уже тратить силы на другие галактики?

[Анатолий Волчков]

Я вовсе не умаляю достижений биологических наук. Просто степень знаний о механизмах функционирования живого пока мала. Может быть лет через 20-30 наука разберется в большей части процессов в организме, вот тогда, возможно, появятся и ответы на вопросы о происхождении жизни.

Что касается успехов в лечении ранее неизлечимых болезней, так время покажет кто опередит: наука или вредоносные гаденыши, которые имеют свойство практически мгновенно реагировать на успехи науки. Я не исключаю и того, что наука однажды не успеет, если не появятся новые пути борьбы за жизнь. Как однажды заметил И.С. Шкловский: «Создается впечатление, что человечество задалось целью вывести микроорганизм, против которого не будет защиты». Так что еще неизвестно, успехи ли это биологической науки или путь в никуда.

В настоящее время, насколько мне известно, имеются лишь попытки подойти и к решению проблемы возникновения жизни на Земле. Без решения этого вопроса нельзя рассуждать о возможности зарождения жизни на других планетах. Искать жизнь вне Земли нужно, но это совсем иная задача. А вот относительно того, какие условия необходимы и достаточны для возникновения жизни, вряд ли можно разобраться, пока не будет досконально изучен механизм функционирования живого или не будут открыты внеземные формы жизни. Именно этому, насколько я помню, и была посвящена эта тема.

Jupiter: «Из перечисленных мною необходимы все безоговорочно. Без любого из них жизни нет.»

Эти механизмы необходимы для функционирования современных форм жизни. Вопрос в том, возможны ли формы жизни без мембранного механизма, например? Первичные формы жизни может существовали и без оных и лишь в результате неизвестных процессов возникли мембранные организмы, получившие неоспоримое преимущество в борьбе за сохранение вида. Иными словами, может ли жизнь функционировать без мембран, пусть гораздо хуже, но функционировать? Есть ли ответ на этот вопрос?

И вообще, какой минимальный набор механизмов обеспечит дальнейшее устойчивое развитие жизни? Достаточно ли, к примеру, способности образовывать некие конгломераты (цепочки, «капли» и т.п.) чтобы это химическое образование стало основой жизни, попав в надлежащие условия окружающей среды? Или необходимы дополнительные способности, например, образовывать селективно-проницаемые мембраны?

[Татьяна]

     Jupiter, я говорю о прямом изучении живых организмов.

[bob]

Мне сразу понравились персонажи класса Overlords в Starcraft. Почувствовать себя воздушным шаром, наполненным собственными газообразными выделениями было бы забавно Увы, это тоже наглый антропоморфизм, расчитанный на площадные вкусы.

[Jupiter]

И вообще, какой минимальный набор механизмов обеспечит дальнейшее устойчивое развитие жизни? Достаточно ли, к примеру, способности образовывать некие конгломераты (цепочки, «капли» и т.п.) чтобы это химическое образование стало основой жизни, попав в надлежащие условия окружающей среды? Или необходимы дополнительные способности, например, образовывать селективно-проницаемые мембраны?

1."Живая среда" (т. е. надлежащие условия окружающей среды) характеризуется высокой степенью неравновесности. Невозможно себе представить, как она может существовать во внешней среде, "пытающейся" привести все процессы и состояния к равновесию, не "отделившись" от последней.

2.Скорость передачи сигналов внутри "живой" среды лимитируется (хотя бы при зарождении эволюционного процесса) скоростью химических реакций, а значит процессами диффузии. Следовательно, должны установиться некоторые максимальные (критические) размеры (границы), когда элемент "живой среды" ведёт себя как целое.

Уже только из этих двух, по сути физических соображений вытекает необходимость возникновения биомембран. Я осознаю, что надо мной (над нами!) довлеет опыт "общения" исключительно "мембранной" жизнью, и это мешает представить какие-то другие принципы. Но, во-первых, фунции и роль биологических мембран невообразимо разнообразны и основополагающи, во-вторых, древнейшие геологические свидетельства жизни говорят о клеточных формах и в-третьих, безмембранные формы - вирусы - нельзя назвать жизнью, и они, по современным представлениям, возникли позже клеточных.

[Ewgeni]

А что значит надлежащая среда?Это смотря для каких форм жизни.Кремний обладает теми-же свойствами что и углерод при высоких температурах?

[Jupiter]

А что значит надлежащая среда?Это смотря для каких форм жизни.

Это среда, в которой могут происходить "жизненно" важные процессы. Например, синтез биополимеров (неважно, что это будет биополимер на основе кремния). В "нашей" жизни - это водная среда. Причём на микроуровне: благодаря свойствам молекулы Н₂О, вода играет важнейшую роль в определении высших уровней структуры белковых молекул и т. д. Т. обр. и для кремниевых биополимеров необходима среда, в которой они не только существуют, но и функционируют.

[Alien]

На Венере может существовать жизнь

http://www.compulenta.ru/2002/9/26/34235

Компьюлента. 26 сентября 2002 года, 18:15

Американские ученые считают, что на ближайшей к Земле планете - Венере - может существовать жизнь. До последнего времени считалось, что вторая планета Солнечной системы совершенно непригодна для жизни. Температура ее поверхности слишком высока, а атмосферное давление слишком высоко для возникновения жизни. Ситуация усугубляется еще и тем фактом, что атмосфера Венеры чрезвычайно агрессивна и содержит большое количество кислотных паров.

Однако по мнению двух исследователей из Техасского университета в Эль-Пасо жизнь может существовать не на поверхности, а в атмосфере Венеры. На высоте около 50 км температура составляет около 50°C, в этой же зоне содержится наибольшее количество водяных паров. Поэтому, считают Дирк Шульце-Макуч и Луис Ирвин, темные пятна в атмосфере Венеры могут оказаться ничем иным, как крупными скоплениями микроорганизмов.

В пользу своей гипотезы ученые предложили и другие аргументы. Анализируя данные, полученные советскими межпланетными станциями "Венера" и аналогичными американскими аппаратами, они обратили внимание на наличие в венерианской атмосфере относительно небольшого количества моноксида углерода (CO). По идее, интенсивное солнечное излучение и грозы как раз должны приводить к образованию больших объемов CO.

Кроме того, в атмосфере Венеры содержится заметное количество сероксида углерода (COS) - вещества, образующегося на Земле только в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Весьма странным является также одновременное наличие в атмосфере сероводорода и двуокиси серы, которые должны реагировать между собой с образованием других веществ. И хотя ученые не исключают наличия неизвестных им процессов естественного образования сероксида углерода и сероводорода, вариант их биологического происхождения также нельзя полностью отрицать.

Интересно другое предположение ученых о том, что жизнь не обязательно зародилась в атмосфере Венеры. Возможно, в прошлом на этой планете существовали океаны, а температура у поверхности не столь высока. Зародившаяся на планете жизнь могла переместиться в атмосферу позднее, когда парниковый эффект сделал условия на поверхности Венеры непригодными для жизни. Вполне возможно, что гипотеза американских ученых будет проверена в течение ближайших лет: в 2005 г. к Венере стартует европейская межпланетная станция Venus Express, в задачу которой будет входить изучение атмосферы планеты.

[ALZ]

"...На высотах 62-72 км на ночной и дневной стороне Венеры в температурных профилях имеются особенности, свидетельствующие о слоистых образованиях в атмосфере. Слоистые образования постоянно присутствуют на одних и тех же высотах в дневной и ночной атмосфере. Яковлевым О. И. высказано предположение о присутствии простых форм жизни в наблюдаемых слоях" !!!

25 лет тому назад это было опубликовано в УФН, том 123, выпуск 4, декабрь 1977, стр. 697. А сам доклад был сделан 25 мая 1977 года в ФИАНе на Сессии ООФА:

М. А. Колосов, О. И. Яковлев, Т. С. Тимофеева, Е. В. Чуб, А. И. Ефимов, С. С. Матюгов, А. Г. Павельев, А. И. Кучерявенков, И. Э. Калашников. Результаты радиопросвечивания нейтральной атмосферы Венеры и бистатической локации её поверхности при помощи спутников "Венера-9 и 10".

И вот сейчас в Техасе американцы пришли примерно к таким же умозаключениям. Удивительно...

[Jupiter]

Вот это номер!
"Опередили своё время"?! Тогда ведь так не носились в поисках жизни, как сегодня. Вот никто и не услышал...

[Karen]

И вот сейчас в Техасе американцы пришли примерно к таким же умозаключениям. Удивительно...

Техасяне могут быть медленные, а они в конце концов нагоняют.    Лозунг Техаса: "Don't mess with Texas!" "Не вмешиваетесь в Техас!"  

По крайне мере кто-то (ESA) интересуется Венерой и может изучать атмосферу. Было бы интересно если мы нашли бы внеземную жизнь в первый же раз в атмосфере Венеры (вместо Марса, Европы и т.д.).

[Анатолий Волчков]

Тогда ведь так не носились в поисках жизни, как сегодня. Вот никто и не услышал...

Как раз тогда был пик усилий по поискам жизни. Регулярно проводились международные конференции, строилась аппаратура для поиска сигналов ВЦ, выпускались книги… Просто эта гипотеза тогда была одной из ряда гипотез, потому на нее и не обратили особого внимания. Да и не было такой прекрасной системы распространения информации, как интернет.

[Jupiter]

Я доволно хорошо помню то время (мне тогда было 20 лет). Что касается SETI, книг, научных конференций - так и было. Но по моим впечатлениям, это волновало скорее научную общественность. Я помню триумфальное воспроизведение снимков поверхности Венеры. Ими были насыщены действительно скудные тогда СМИ: и телевидение и все газеты. Но о возможных биогенных эффектах в атмосфере Венеры так называемую"широкую" общественность почему-то не информировали столь же интенсивно.

[Анатолий Волчков]

Так и сейчас особенно никто не информирует. Просто энтузиасты сами ищут в интернете. А тогда все это было в трудах конференций, что широкой общественности было практически недоступным, да и узкой, впрочем, тоже, так как тиражи таких изданий были сотни, максимум тысяча экземпляров.

Я все узнавал из сообщений на заседаниях ученого совета ГАИШ, когда участники собраний делились впечатлениями. Именно неудача тогдашних интенсивных поисков ВЦ заставила рассматривать, как возможную, и гипотезу о единственности во Вселенной земной цивилизации. Непонятно было, почему, несмотря на титанические усилия, так и не удалось зафиксировать ни одного сигнала, который можно было бы интерпретировать, как искусственный.