Происхождение жизни в среде с жидким углекислым газом

[Combinator]

Как известно, одна из основных проблем, стоящих при разработке гипотез происхождения жизни, заключается в том, что синтез основных полимерных молекул, лежащих в её основе (белки, жиры, РНК/ДНК) идёт с выделением воды. По этой причине в таком, казалось бы, наиболее естественном растворителе, как H2O, он серьёзно затруднён. С другой стороны, в другом очень хорошем растворителе - жидком CO2 он, по идее, должен идти "на ура". Хотелось бы узнать мнение химиков по этому поводу...

[библиограф]

С другой стороны, в другом очень хорошем растворителе - жидком CO2 он, по идее, должен идти "на ура". Хотелось бы узнать мнение химиков по этому поводу...

Жидкий СО2 - плохой растворитель
А вот  сверхкритический СО2 действительно широко применяют для синтеза и модификации
полимеров и как среду для всевозможных органических реакций. Главная причина - технологическое
удобство применения и экологическая безопасность. 

[Rattus]

С другой стороны, в другом очень хорошем растворителе - жидком CO2 он, по идее, должен идти "на ура"

И жидкий и сверхкритический CO2 в чистом виде - растворитель таки неполярный. Его можно слегка поляризовать добавкой спиртов. Но даже в чистых спиртах НК уже выпадает в осадок - собственно так её мы, молбиологи, и выделяем.

[Combinator]

Спасибо за ответы. А если попробовать забодяжить вместе CO и CO2 в сверкритическом состоянии, это не поможет увеличить полярность?

[noxx77]

И жидкий и сверхкритический CO2 в чистом виде - растворитель таки неполярный. Его можно слегка поляризовать добавкой спиртов. Но даже в чистых спиртах НК уже выпадает в осадок - собственно так её мы, молбиологи, и выделяем.

А, допустим, в каких-нибудь глинах на прочих поверхностях свойства СО2 как-нибудь меняются? И поможет ли добавка какого-нибудь "мыла" с гидрофильно-гидрофобной молекулой? (Простите дилетантские рассуждения)

[-Юрий-]

А про температуру забыли? Какой нафиг синтез при таком морозе!?

[Rattus]

А если попробовать забодяжить вместе CO и CO2 в сверкритическом состоянии, это не поможет увеличить полярность?

СO тоже почти неполярный: растворимость в воде - между азотом и кислородом. СO2 хорошо растворяется в воде потому что он ею поляризуется до образования угольной кислоты с ней. А вот CO - нет, ибо жесткий почти как N2.

А, допустим, в каких-нибудь глинах на прочих поверхностях свойства СО2 как-нибудь меняются?

Если эти глины щелочные, то получаются карбонаты.
А вообще не понимаю, зачем отделять эти презамечательно сочетающиеся вещества друг от друга. Если к ним наоборот прибавить третье распространенное и не менее важное вещество - аммиак, то он выровняет pH, свяжет углекислоту в растворе и послужит наилучшим источником азота для жизни.
Кроме того: три очень распространенных вещества - вода, углекислый газ и аммиак вместе и в равных соотношениях образуют весьма интересное вещество - гидрокарбонат аммония NH₄HCO₃, которое начинает разлагаться при... 33-35°С. Его раствор образует слабоосновную среду. Чтобы отравить ею кого-либо, особенно прокариот, надо очень сильно постараться - да и то не уверен что получится.
Очень биогенная смесь выходит.

[Combinator]

А если добавить такое широко распространённое в вулканических газах вещество, как сероводород, полярность смеси повысится?

[Rattus]

А если добавить такое широко распространённое в вулканических газах вещество, как сероводород, полярность смеси повысится?

Вы таки полностью оправдываете свой никнейм.
Пишут, что сероводород хорошо растворяется в этаноле - гораздо лучше чем в воде, поэтому по идее должен повышать как и спирты. Дргуой вопрос - а не будет ли он тут же реагировать с СO2 при условиях его сверхкритичности?

[Combinator]

А если добавить такое широко распространённое в вулканических газах вещество, как сероводород, полярность смеси повысится?

Вы таки полностью оправдываете свой никнейм.
Пишут, что сероводород хорошо растворяется в этаноле - гораздо лучше чем в воде, поэтому по идее должен повышать как и спирты. Дргуой вопрос - а не будет ли он тут же реагировать с СO2 при условиях его сверхкритичности?

Может и будет, и это не обязательно плохо. Например, в смеси CO и H2S, если в качестве катализатора присутствует никель, на выходе с песнями получается ацетат (то есть, имеем абиогенный аналог пути ВЛ!) и короткие липиды. Так же получается CH3-CO-SCH3, что можно рассматривать как прекурсор CoA, который, на секундочку, является основным коферментом при синтезе жирных кислот и нерибосомном синтезе пептидов.
 

[библиограф]

А про температуру забыли? Какой нафиг синтез при таком морозе!?

Если не понимаете о чём идет речь, разумнее промолчать, а не писать вздор!
Критическая температура СО2  +31С, при давлении 73 атмосферы. Процессы в сверхкритическом
СО2 по ряду причин ведут при больших давлениях - до 400-600 атм и температуре до 120 С или выше.

не будет ли он тут же реагировать с СO2 при условиях его сверхкритичности?

Нет, не будет!
 Можно, кстати, вместо СО2 взять закись азота N2O, она, в отличие от углекислоты, не имеет кислотных свойств и её можно модифицировать, к примеру, аммиаком.
Только эти смеси ну очень взрывоопасны!  

[Combinator]

Мда, любопытно было бы посмотреть на результат, если бы кто-нибудь взялся провести серию соответствующих эксперименов...
 

[библиограф]

 Вот если бы на Венере было немного прохладнее, хотя бы 100 С, она представляла бы
гигантский реактор со сверхкритическим углекислым газом; упавшая на неё случайная комета
послужила бы источником мономеров и исходных субстанций для синтеза.
Синильная кислота, дициан, формальдегид, сероокись углерода, сероуглерод, муравьиная
кислота - всё это чрезвычайно химически активные вещества, которые присутствуют в кометном
веществе в замороженном виде, тут же вступили бы во взаимодействие - спектр получившихся
продуктов трудно представить даже приблизительно.
По-видимому реакции в сверхкритических флюидах - процесс во Вселенной весьма распространенный. На Земле они порождают пегматитовые жилы и гидротермальные
месторождения, благодаря им возникает нефть в вулканических районах, на Камчатке, например.   
 На спутниках Юпитера и Сатурна, и в нижних областях атмосфер планет гигантов, реакции идут в сверхкритических углеводородных газах, с примесью СО2 аммиака и сероводорода. В недалёком будущем исследование этих реакций будет важным разделом космохимии планет

[Combinator]

По-видимому реакции в сверхкритических флюидах - процесс во Вселенной весьма распространенный.

Собственно, моя идея в том, что жизнь могла зародиться именно в такой среде. А на воду, как основной раствортель, постепенно перешла позже. Соответственно, многие реакции, которые раньше шли практически на одних "голых" коферментах, пришлось потом закрывать от доступа воды протеинами и рибосомной РНК.

[Const WARB]

Как известно, одна из основных проблем

1. Это найти такую планету с океаном СО2 без значительной доли иных примесей.
2. Возможно некоторые лекарства синтезируются/очищаются от примесей в такой среде - но вообще она достаточно дорогая для синтеза
=================
Если вдруг глубоко уважаемый мной AlexAV случайно заинтересуется и найдёт ссыли на работы в такой среде.
Но это не будет иметь никакого смысла - по крайней мере до практического использования Венеры.
=================
Реальная наши жизнь образовывалась в иной среде

[mbrane]

Собственно, моя идея в том, что жизнь могла зародиться именно в такой среде. А на воду, как основной раствортель, постепенно перешла позже. Соответственно, многие реакции, которые раньше шли практически на одних "голых" коферментах, пришлось потом закрывать от доступа воды протеинами и рибосомной РНК.

Натянуто донельзя...Нет такой высокомолекулярной биохимии где бы так или иначе не участвовала вода  - источник легких протонов для водородных связей , участие в экранировании зарядов, гидрофильность/гидрофобность -могут быть исключительно в воде - углекислота не обладает этими свойствами, а при наличии свободной воды - тут же начнется связывание углекислоты силикатами...   

[Combinator]

Натянуто донельзя...Нет такой высокомолекулярной биохимии где бы так или иначе не участвовала вода  - источник легких протонов для водородных связей , участие в экранировании зарядов, гидрофильность/гидрофобность -могут быть исключительно в воде - углекислота не обладает этими свойствами, а при наличии свободной воды - тут же начнется связывание углекислоты силикатами...   

Вода в качестве примеси всё равно будет, от этого даже при желании никуда не денешься. А вот "при наличии свободной воды - тут же начнется связывание углекислоты силикатами" нельзя ли поподробнее, откуда, собственно, в таком количестве обязательно возьмутся силикаты, и почему они не мешают существованию озёр жидкого CO2 на больших глубинах мирового океана на Земле?

[mbrane]

нельзя ли поподробнее, откуда, собственно, в таком количестве обязательно возьмутся силикаты

потому шо вся  кора с мантией состоит исклюсительно их силикатов... думаю шо марс с венерой не исключение...

почему они не мешают существованию озёр жидкого CO2 на больших глубинах мирового океана на Земле?

исключительно от вас это слышу в первый раз... о газовых гидратах (в том числе с участием углекислого газа слыхать приходилось), а вот об озерах жидкой углекислоты в первый раз ... да еще если учесть что температура океана на этапе химической  эволюции была не 4 градуча как сейчас,  а наверное градусов не мнее 50-60  - выше критической температуры углекислого газа, то о каких озерах углекислоты речь идет вообще не понятно 

[Combinator]

потому шо вся  кора с мантией состоит исклюсительно их силикатов... думаю шо марс с венерой не исключение...

Это понятно, но важна же ещё и растворимость.

исключительно от вас это слышу в первый раз... о газовых гидратах (в том числе с участием углекислого газа слыхать приходилось), а вот об озерах жидкой углекислоты в первый раз ... да еще если учесть что температура океана на этапе химической  эволюции была не 4 градуча как сейчас,  а наверное градусов не мнее 50-60  - выше критической температуры углекислого газа, то о каких озерах углекислоты речь идет вообще не понятно

Достоверных данных о температуре мирового океана в катархее у нас нет. Это даже если ограничиться лишь вариантом зарождения жизни только на древней Земле.
По поводу озёр жидкой углекислоты, вот, например, отрывок из книжки М.Никитина (стр. 274):
======================================================
Еще воду можно заменить жидкой углекислотой. При обычном давлении она не существует (сухой лед сразу переходит в газ, минуя жидкую стадию), но при повышении давления становится жидкостью. При давлении 70 атмосфер СО2 остается жидким в диапазоне температур от –50 до +31 °C, а при более высоких температурах и уровнях давления переходит в сверхкритическое состояние. Сверхкритическое состояние вещества наступает при температуре и давлении выше критической точки (для СO2 это 31 °C и 74 атмосферы, для воды – 374 °C и 218 атмосфер), оно сочетает плотность жидкости и подвижность газа и растворяет разные вещества гораздо активнее, чем обычная жидкость.

Жидкая углекислота растворяет многие вещества не хуже воды. Более того, она во многом совместима с существующей биохимией. Например, липазы и ряд других ферментов в сверхкритическом СО2 работают даже активнее, чем в водной среде, и в биотехнологии это свойство уже нашло применение. Хотя сверхкритический СО2 используется для мягкой стерилизации пищевых продуктов, его антибактериальное действие связано только с растворением клеточных мембран. Ни белки, ни нуклеиновые кислоты в СО2 не страдают. Известны штаммы плесени и бактерий (например, Pseudomonas putida), которые благодаря особому составу липидов устойчивы к некоторым органическим растворителям. Они сохраняют жизнеспособность и в сверхкритическом СО2 (Budisa и Schulze-Makuch, 2014).

Как оказалось, существуют природные микробные сообщества, приспособленные к жизни в жидкой углекислоте. На дне Окинавского желоба (Восточно-Китайское море) были найдены гидротермальные поля, на которых из недр на поверхность дна выходит жидкий СО2. Японские океанологи, исследуя этот район, обнаружили на поле Йонагуни Кнолл IV на глубине 1380 м целое озеро жидкого СО2, скрытого в толще осадков на морском дне (Inagaki et al., 2006). Диаметр озера достигает 200 м, толщина слоя жидкого СО2 – около 30 см, температура – от +3 до +10 °C. В пропитанных СО2 неконсолидированных глинистых осадках над озером обитает разнообразное микробное сообщество с численностью до 1 млрд клеток на 1 см?, которое питается, окисляя идущий снизу метан и сероводород. В толще углекислотного озера есть те же самые микробы, но их численность меньше. Так что среда жидкого СО2 вполне совместима с жизнью, и она может иметь много общего с привычной нам жизнью в водной среде. Если на Земле жидкий СО2 встречается в отдельных местах на глубине, то на более массивной планете («суперземля»), получающей меньше солнечного тепла, возможны океаны жидкого СО2 с небольшой примесью воды на поверхности. Жизнь на такой планете может использовать белки и нуклеиновые кислоты, похожие на земные, но иметь совершенно другие материалы клеточных мембран.

[николай теллалов]

Тут никто не догадался поинтересоваться какие давления нужны для существования СО2 в жидком виде при нормальных температурах?