Возможность альтернативной биохимии

[sharp]

Но вовсе не обязательно все они должны быть только на планете.

А где еще?

[sharp]

Был ваш первичный абиогенез, просто не здесь. А всех его противников просто бесит та мысль, что, чтобы докопаться до того, "как оно было" надо копать не на этой планете. А на той, которой уже нет, и ее разнесло взрывом сверхновой. Которой тоже теперь нет.

Чтобы это доказать, от вас требуется теория первичного абиогенеза, в которой как минимум должно быть проиллюстрировано, что на Земле его произойти не могло.

[Андрей Астрофизический]

в которой как минимум должно быть проиллюстрировано, что на Земле его произойти не могло.

Это было в соседней теме про архей-катархей. Автор не я, разумеется. Просто методика с помощью которой там пришли к результату, мне показалась убедительной.

[Геральдинка]

Все эти пять произошли в последние полмиллиарда.

Да, а откуда вы знаете? Точно) До этого не было подходящих условий. Наша планета была слишком не подходящим местечком во времена первых четырёх миллиардов лет формирования самого шарика и условия для зарождения создавались очень долго. Могли так и не появится, кстати.

Ничего такого не было даже в Пермь-Триасовое вымирание. Про остальные даже и говорить нечего. Скорее куда больший риск для биосферы могли представлять более ранние криогений, гуронское оледенение и катархей.

Ну я же пишу - почти. Почти не значит совсем погибла.

И это скорее всего неправда.

Так там в статье оговорка 800-600 миллионов. Возможно что и не совсем уж ледниковый, но всё таки было холодно.

Только я не поняла, а почему вы против, тут написано: 

Белая поверхность нашей планеты, напоминавшей в то время снежный ком (см.: гипотеза «снежной Земли», «Snowball Earth hypothesis»), хорошо отражала падающий на нее солнечный свет и, соответственно, почти не нагревалась. Такое холодное состояние Земли было весьма устойчивым. Объяснить же, каким образом планета смогла из него выйти, было непросто. Обычно предполагали, что произошло это благодаря серии мощных извержений вулканов, сопровождавшихся выбросом в атмосферу огромного количества парниковых газов (прежде всего СО2), выпадением на белую от снега и льда поверхность Земли пепла и кислых дождей. Увеличение содержания в атмосфере парниковых газов позволяло удерживать тепло, а пепел препятствовал отражению солнечных лучей, что и приводило к постепенному оттаиванию поверхности Земли.

И вот тут ещё:

В нем всегда оставались достаточно большие открытые участки, где продолжался фотосинтез фитопланктона и где происходил интенсивный газообмен между водной толщей и атмосферой.

Если бы фотосинтеза не было, то тогда и фитопланктон тоже погиб бы, так? Как интересно, а ведь это важно - жизнь должна была за что то *уцепиться* чтобы остаться. И не исчезнуть вовсе.

Интересная и подробная статья, спасибо)

никакой абиогенез уже становится невозможен - кислород очень быстро выжигает все едва нарождающиеся беззащитные протоорганизмы.

Значит я что то перепутала, у нас вообще то азот тут и есть немного кислорода в этом азоте. И углекислого газа, конечно, различных азотистых примесей, (появились вредные, но уже сейчас когда промышленность портит атмосферу планеты) а тогда наверное было ещё много СО² 

Абиогенез ( всё необходимое для него в элементах) мог запросто сюда прилететь во время бомбардировок кометами или астероидами нашей планеты.  В споре мне вчера сказали что надо уметь хотя бы настоять на своём. Немножко.) А не сразу соглашаться со всем.) 

[Геральдинка]

Но вовсе не обязательно все они должны быть только на планете.

На Марсе?

Ему не повезло просто. Но реки были, была жидкая вода, остались русла рек. И там долго была атмосфера. Что то ужасное случилось потом. Возможно это событие создало такие разрушительные штуки, от которых жизнь на самом деле не сумела там укорениться и остаться. А потом в космос уже улетела и атмосфера. А микро (какие нибудь элементы сложных активных молекул входящих в цепочку РНК упали в виде метеоритного дождя на Землю. (Не ругайтесь на меня только слишком сильно. Это *сказка на ночь* и только, предположение)

[bob]

Был ваш первичный абиогенез, просто не здесь. А всех его противников просто бесит та мысль, что, чтобы докопаться до того, "как оно было" надо копать не на этой планете. А на той, которой уже нет, и ее разнесло взрывом сверхновой. Которой тоже теперь нет.

Чтобы это доказать, от вас требуется теория первичного абиогенеза, в которой как минимум должно быть проиллюстрировано, что на Земле его произойти не могло.

Могло. Очевидно могло. И нигде, кроме Земли.

[Rattus]

А где еще?

Да хотя бы и на кометах протопланетного облака.
Combinator много писал на эту тему и ссылки тут давал давно уже - воспользуйтесь поиском.

[Проходящий Кот]

ДНК достаточно похожа на РНК, поэтому могла произойти из РНК путем простой дарвиновской  эволюции

[mbrane]

ДНК достаточно похожа на РНК, поэтому могла произойти из РНК путем простой дарвиновской  эволюции

не похожа - один отсутствующий атом кислорода и все по другому

[Проходящий Кот]

И тем не менее у них не бесконечное различие. Один атом кислорода мог и сам потеряться.

[Rattus]

ДНК достаточно похожа на РНК, поэтому могла произойти из РНК путем простой дарвиновской  эволюции

Так она и произошла - причём два раза - у бактерий и архей. И даже с высокой вероятностью известно от кого - от вирусов.

не похожа - один отсутствующий атом кислорода и все по другому

Что "всё"-то? ДНК потеряла самостоятельную каталитическую активость взамен на высокую химическую стабильность. Разница как между подкованной и неподкованной блохой из "Левши". На правктике РНК-геномы (сегодня - исключительно вирусные, конечно) отличаются от ДНК как устная традиция от письменной: вероятность мутаций - уменьшена на порядки => предельное количество кодируемой в геноме информации - на порядки возросло.

[Maki]

Да хотя бы и на кометах протопланетного облака.

Статья содержит интересные предположения, касающиеся образования органики, но к вопросов биогенеза почти не раскрывает.

(кликните для показа/скрытия)

Вообще, применимо к доорганическим этапам, "органика" мне кажется очень некорректным термином, и явно напрашивается какой-то иной термин, например "предорганика", или какиенть "карбогены". Но раз уж она утвердилась - пусть будет...

Кстати, упомянутые вами "кометы" натолкнули на забавную мысль: а ведь планетазималь, которая находится внутри снеговой линии, имей она оболочку из упомянутой в статье "орагники", и положительную температуру - вполне может представлять собой "пылевую губку" в которой присутствует жидкая вода, газы, и идёт химическая эволюция. Помимо солнечной радиации, в планетазимали должен быть приток энергии от распада радиоактивных веществ, соударений с мелочью и начавшейся гравитационной дифференциации. Плюс ещё меняющаяся при вращении вокруг оси температура. В такой "мокрой тёплой губке", возможно, могли идти какие-то важные этапы биогенеза.
Насколько фантастической выглядит такое предположение?

[Проходящий Кот]

Вокруг этого предположения давно кругами ходят.....

[Maki]

Вокруг этого предположения давно кругами ходят...

Ну почему "кругами"? В статье по ссылке Rattus, приводится хоть и примитивный - но эксперимент с синтезом органики на хондритной пыли.
Будем надеяться, что в будущем проведут более масштабные опыты, с учётом всех факторов, которые могли бы существовать в планетазималях.

[Проходящий Кот]

Дорогие коллеги!

В сети опубликовано видео семинара 18 октября 2019 г.:
https://youtu.be/9B0_yk3jfow
Спасибо Ивану Кондратьеву за запись!

С сайта семинаров НКЦ SETI
http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI/koi/seminars.html можно загрузить
презентацию А. Панова.
Презентация А. Кривопаловой будет опубликована через некоторое время.

Всего наилучшего,
Александр Панов

Последний семинар вызвал двойственные впечатления. С одной стороны все было по теме, а с другой стороны она совершенно не раскрыта.
Заявляется, что целью доклада будет систематизация современных знаний о земной биохимии и вариантах альтернативной биохимии. Все вроде так и было.
Меня, как дилетанта в вопросе, тем не менее не покидало ощущение поверхностности изложения, отсутствие той самой системности, о которой было заявлено. Докладчик (докладчица) пыталась обрушить на аудиторию поток сведений, совершенно не ранжируя их по значимости. В то же время на вопросы, требующие пояснения, она часто не давала ответы, не забывая при этом поблагодарить за вопрос. Обратил внимание, сначала свой доклад она называла лекцией, потом она избегала этого термина. Скорее он предназначался для студентов, по стилю изложения очень похоже. Но, повторяю, главная претензия не в этом.
Предполагалось, что будет изложена хотя бы одна модель альтернативной земной биохимии, со всеми соединениями на других элементах (а их немало), благодаря которым существует жизнь на Земле. Вместо этого рассматривались отдельные элементы (например материал для клеточных мембран), углекислый газ при высоком давлении и температуре, способный выполнять роль растворителя. Практически обойден вопрос сравнительной энергетики альтернативной биохимии. Не был показан "каркас", соединяющий все воедино.

Буду признателен, если здесь будут изложены конкретные возражения.

Докладчик (докладчица) пыталась обрушить на аудиторию поток сведений, совершенно не ранжируя их по значимости. В то же время на вопросы, требующие пояснения, она часто не давала ответы, не забывая при этом поблагодарить за вопрос. Обратил внимание, сначала свой доклад она называла лекцией, потом она избегала этого термина. Скорее он предназначался для студентов, по стилю изложения очень похоже.

Удивился бы, если бы оказалось иначе.
В.п.с. потратил несколько последних лет чтобы разобраться как раз в этом вопросе. И чем глубже, тем всё ближе подходил к заключению, что таких "альтернативных вариантов", начиная с классов биополимеров  и даже набора азотистых оснований, наша вселенная если и представляет, то крайне мало и в сравнении с нашим их потенциал адаптивности скорее всего много хуже. Но это же "так скучно".

А есть ли вообще какие-то основания для естественной альтернативной биологии?

В хиральности биополимеров, наборе биогенных аминокислот ещё далеко не запрещено. В самих классах биополимеров (нуклеиновые и альфаамино- кислоты как таковые) - если и возможно что, то судя по всему - сильно хуже нашего. В элементном составе мономеров - максимум включение местами ещё пары элементов - кремния и хлора (есть работа, где вполне земные ферменты таки заставили синтезировать кое-какую простую кремний-органику, а в производстве галогенорганики замечены некоторые морские организмы - им она нужна в качестве токиснов скорее всего). Замена ионов металлов в клеточной среде на аналоги есть и в нашей собственной биоте - железо(II) на магний, аммоний на калий, молибдена на ванадий или просто железо - так что тут вообще никакой альтернативщины нет. Жидкая и сверхкритическая углекислота сама по себе неполярна и  растворителем для множества вполне полярных биополимеров уже быть не сможет (т.е. кое-какие белки - вполне можно, а вот ВЕСЬ вообще набор и нуклеиновые кислоты - уже никак не получается) - это может быть полезно только на каком-то из начальных этапов абиогенеза. По итогу лучше смеси воды, углекислоты и аммиака по совокупности свойств тут ничего не придумать вообще. А в соотношении компонентов уже принципиально никакой качественной "альтернативности" нет.

[Rattus]

Благодаря наводке пользователя olenellus наткнулся на статью 2008 года, где была предпринята, насколько могу судить, одна из последних и наиболее подробных попыток моделирования принципа так называемого "композиционного" наследования (наследствености), который зачастую ошибочно принимают за "аналоговый", т.е. недискретизированнный принцип формирования наследственной информации.
Поскольку доступ к полнотекстовой версии статьи может быть далеко не у всех, выкладываю её тут.

Так вот: в этой модели тоже реализуется дискретизация наследуемых структур - см. раздел Модель самосборки со многими типами молекул (Self-assembly Model with Many Types of Molecule), но более сложным путём, реализуемость которого в природе не подтверждена. Причём стабильные структуры, которые получаются в результате самосборки и отбора в этой модели имеют вид "181818" и "222222" - то есть уровень их сложности по Шеннону/Колмогорову соответствует обычным кристаллам или простым органическим молекулам и дальнейший отбор препятствует повышению нерегулярности этой последовательности (т.е. увеличению количества информации) - т.е. речь тут в принципе не идёт о живой системе согласно принятому определению. Что сами авторы осознают и на практике претендуют не на полноценную альтернативу гетерополимерам, а всего лишь на: "Если окажется, что феномен композиционной наследственности устойчив к этим изменениям, это усилит аргумент о том, что некоторая форма композиционной наследственности была важным ингредиентом в возникновении жизни" (последнее предложение раздела Введение).

Что же касается "аналоговых" систем передачи информации, то их неразрешимая непригодность в качестве основы для наследственного аппарата была выявлена и показана очень вскоре после появления эволюционной теории персонально самому её автору - Ч.Дарвину в письме от Г.Ч.Ф.Дженкина, которая кошмаром преследовала первого, не смевшего отказаться от лейбницевского градуализма.
Что касается ссылок на предыдущие обсуждения в разделе с формулировками, то возникали эти обсуждения много где, но как правило мимоходом. Пожалуй наиболее насыщенная дискуссия о подобных концепциях (не только в генетике, но и в лингвистике) была тут.
Стоит ещё добавить, что даже сама единица измерения информации - бит, хотя и вполне может применятся в дробном виде, уже подразумевает дискретизацию явления (впрочем, как и все прочие числовые единицы). Ну а фундаментальность явления необратимого зашумления аналогового сигнала при его многократной передаче и катастрофы ошибок при многоитерационном копировании, частным примером которого и является "кошмар Дженкина", а физической основой - Второе начало термодинамики, известно практически с самого возникновения науки об информации и её предаче.

[gan]

дискретизация наследуемых структур

Это вы на цос намекаете?  А значит и  наличие связи с вычислительными системами...

[Rattus]

Это вы на цос намекаете?

Если носитель информации представляет собой молекулу, то дискретизация реализуется сама собою законами физики - той же квантовой механики, выраженной, в частности, в фундаментальном законе химии - законе постоянства состава веществ.
В приведенной модели оно получается несколько сложнее (потому и возникают вопросы к стабильности и вообще реализуемости их в природе на практике), но также обязательно.

[olenellus]

Проблема композиционного наследования/наследственности довольно интересна как с точки зрения происхождения жизни, так и, как мне кажется, с точки зрения филоценогенеза, а может быть до некоторой степени, и эволюции сложных организмов, но не уверен, что тему Вы выбрали подходящую. Биохимия для этого не обязательна быть альтернативной, не так ли?

Мне кажется, тут свалено несколько вещей в кучу. Во-первых, кошмар Дженкина не имеет отношения к катастрофе ошибок. Коме того, кошмар Дженкина относится к организмам с обязательной рекомбинацией между особями в жизненном цикле и касается он моделей фенотипической эволюции (когда за состояние системы принимается фенотип, в данном случае, обязательно непрерывный). Тем не менее, в практике эволюционной биологии вполне употребимы модели количественной генетики, без проблем работающие в режиме Дженкина (когда рекомбинация возвращает усреднённый признак родителей). Что Дженкин, а за ним и Дарвин забыли, так это добавить мутационный оператор в рассматриваемый процесс.

Кстати, а не является ли количественная генетика примером композиционной наследственности чуть ли не в чистом виде?

Во-вторых, катастрофа ошибок формулируется в другой модели и в оригинальной формулировке у Эйгена рассматривается во вполне креационистском ключе в духе где-то тут рассматривавшегося Мазура или Хойла с его свалкой и ураганом, или миллиона обезьян. И в таком виде не очевидно, какое она имеет отношение к недискретной генетике.

Но хотелось бы уточнить, какие требования предъявляются к композиционной наследственности, чтобы можно было засчитать её за таковую? То, что в упомянутой статье, тоже скорее опирается на молекулярно-генетические основы. Я же имел в виду то, что можно было бы, наверно, назвать эпигенетическим наследованием. Причём в широком смысле (в смысле Уоддингтона-Шишкина-Раутиана), а не обязательно в современном, узком (в смысле наследования эпигенетических модификаций).

[mbrane]

Ну а фундаментальность явления необратимого зашумления аналогового сигнала при его многократной передаче и катастрофы ошибок при многоитерационном копировании

с дискретным все тоже самое... вся разница в том что у вас при дискретном согнаде фатическ стоит на входе нелинейеый фильтр , котоый устраняет ошибки, с аналогвым сигнеалом пставьте на вход такой же фильтр которфый будет восстанавлвать форму сиигнала - и вся исторя поторяктся... собственно как таковы и дискретных сигналов то и тнет  - есть аналогве с укзанной мною фильтрацией