Происхождение жизни в среде с жидким углекислым газом

[николай теллалов]

А, догадались вспомнить про давление...

Но воду заменить углекислотой НЕ ПОЛУЧИТСЯ.
Простейшй пример - при замерзании углекислота будет падать на дно и все озеро или океан замерзнет полностью. И это даже если не смотреть на прочие физикохимические свойства воды в сравнении с углекислотой.

[Combinator]

А, догадались вспомнить про давление...

Но воду заменить углекислотой НЕ ПОЛУЧИТСЯ.
Простейшй пример - при замерзании углекислота будет падать на дно и все озеро или океан замерзнет полностью. И это даже если не смотреть на прочие физикохимические свойства воды в сравнении с углекислотой.

А по какой причине может случиться замерзание, если снизу всё время идёт поток тепловой энергии?

[николай теллалов]

Откуда снизу?

Вы моделируете горячую планету с кошмарно плотной атмосферой и расчитываете иметь на ней жидкую углекислоту, которая бы заменила воду живым организмам?

[Combinator]

Откуда снизу?

Из мантии, понятное дело...

Вы моделируете горячую планету с кошмарно плотной атмосферой и расчитываете иметь на ней жидкую углекислоту, которая бы заменила воду живым организмам?

Положим так. А почему, собственно, нет?

[николай теллалов]

Зарождение жизни в таких условиях, т.е. буквально на дне океанов, возможно? Это же не приспособление уже наличной водной жизни к озерам жидкой углекислоты на дне ведь...

Не могу аргументировано возразить. Просто СО2 не так разнообразна по физикохимсвойствам, чтобы заменить воду, отсюда мои сомнения.

Так или иначе, буду следить развитие темы с интересом.

[Combinator]

Зарождение жизни в таких условиях, т.е. буквально на дне океанов, возможно? Это же не приспособление уже наличной водной жизни к озерам жидкой углекислоты на дне ведь...

Не могу аргументировано возразить. Просто СО2 не так разнообразна по физикохимсвойствам, чтобы заменить воду, отсюда мои сомнения.

Так или иначе, буду следить развитие темы с интересом.

Дело в том, что как наиболее древние метаболические цепочки, так и процессы полимеризации РНК и аминокислот в качестве побочного продукта выделяют, в основном, воду. Если они сами происходят в водной среде, то это является едва ли не главным препятствием для синтеза достаточно сложных органических молекул. Недаром каталитический центр белков, содержащих кофакторы, обычно гидрофобен, обеспечивая, тем самым, благоприятную среду для протекания соотв. рекаций. Не исключено, что в среде CO2 многие из этих реакций будут идти на ура даже вообще без белков, на одних органических и неорганических кофакторах. С другой стороны, основная молекула, используемая живыми системами для сборки углеродных скелетов органических молекул - CO2, не то что легко доступна, а просто-напросто превалирует, образно говоря - "бери не хочу".

[Rattus]

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

А чего интересоваться - все кому надо давно в курсе: при комнатной температуре - менее 60 атмосфер (глубина в океане - менее 594 метров и поверхность самых высоких гор Венеры), при нуле - 35,5 атм.

[Combinator]

Домучил статью на тему сабжа: https://scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=733

[Скеп-тик]

Гы. Жизнь ведь нетолько белки и нуклеотиды, но и металлорганика. А какие ионы может переносить жидкая СО₂? Кальций, натрий, калий исключаем полностью, для ионов железа (хлорофилл, гемоглобин) с медью -  тоже, с молибденом и ванадием - не знаю.
В общем, ничего, кроме  толинов, в смеси углекислого газа и аммиака, не получится. А это - не жизнь...

[Combinator]

Гы. Жизнь ведь нетолько белки и нуклеотиды, но и металлорганика. А какие ионы может переносить жидкая СО₂? Кальций, натрий, калий исключаем полностью, для ионов железа (хлорофилл, гемоглобин) с медью -  тоже, с молибденом и ванадием - не знаю.
В общем, ничего, кроме  толинов, в смеси углекислого газа и аммиака, не получится. А это - не жизнь...

Спасибо за отзыв.
По мере полимеризации органических молекул, как показывают эксперименты, они становятся всё хуже растворимы в углекислом газе, и достигнув определённой критической длины, в итоге, выпадают на дно. А там, как раз, может быть очень высокая концентрация металлов, выносимых из нижних слоёв магмы на поверхность. Да и сами полимеры будут в итоге накапливаться на дне, что также будет способствовать ускорению химических реакций между ними и другими органическими молекулами.

[Dem]

Думаю, в углекислоте неизбежно будет примесь СО, а он с металлами вполне образует карбонилы... и вообще там забавная химия.

[Combinator]

Думаю, в углекислоте неизбежно будет примесь СО, а он с металлами вполне образует карбонилы... и вообще там забавная химия.

Ну да, про практически неизбежное присутствие там примеси CO, и, как следствие, весьма интересные цепочки реакций, я как раз в статье и писал.
 

[gans2]

Дело в том, что как наиболее древние метаболические цепочки, так и процессы полимеризации РНК и аминокислот в качестве побочного продукта выделяют, в основном, воду.

А может и воду на Земле выработали тоже ОНИ?
Предбиологические процессы извлекающие воду из сверхкритической углекислоты и гидратированных минералов астероидов.

[Combinator]

А может и воду на Земле выработали тоже ОНИ?
Предбиологические процессы извлекающие воду из сверхкритической углекислоты и гидратированных минералов астероидов.

Да, я тоже думал о таком варианте. Во всяком случае, например, в углистых хондритах, с одной стороны, обнаружено много достаточно сложных органических молекул, а с другой стороны, они насквозь пропитаны водой.
 

[Rattus]

Домучил статью на тему сабжа: https://scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=733

@Combinator , статью прочитал ещё тогда, но наконец дошли руки обстоятельно прокомментировать:

в соответствии с принципом принципом Ле-Шателье

слово повторяется.

Молекулы воды, как известно, полярны, и в этом смысле являются антагонистами по отношению к жирным кислотам. Данное обстоятельство может способствовать самосборке в жидкой углекислоте структур, напоминающих мицеллы - крохотные капельки воды, окружённые слоем жирных кислот с полярными головками, обращёнными внутрь, по направлению к воде. При продолжении в углекислой среде активного синтеза органической материи и зарождении первых метаболических циклов, воды в ней будет постепенно становиться всё больше и больше.

Вот только углекислота к воде антагонистом не является, вполне неплохо в ней растворяясь. И липидные мембраны для неё препятствием не становятся - она транспортируется через них путём простой диффузии - безо всякого специального транспорта. По гидрофильности диоксид углерода мне напоминает низкомолекулярные растворители типа ацетона, изопропанола или изобутанола - а эти соединения скорее сами растворят какие-то формирующиеся мембраны, чем будут разделены ими.

[Combinator]

Домучил статью на тему сабжа: https://scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=733

@Combinator , статью прочитал ещё тогда, но наконец дошли руки обстоятельно прокомментировать:

в соответствии с принципом принципом Ле-Шателье

слово повторяется.

Спасибо, исправлю.

Молекулы воды, как известно, полярны, и в этом смысле являются антагонистами по отношению к жирным кислотам. Данное обстоятельство может способствовать самосборке в жидкой углекислоте структур, напоминающих мицеллы - крохотные капельки воды, окружённые слоем жирных кислот с полярными головками, обращёнными внутрь, по направлению к воде. При продолжении в углекислой среде активного синтеза органической материи и зарождении первых метаболических циклов, воды в ней будет постепенно становиться всё больше и больше.

Вот только углекислота к воде антагонистом не является, вполне неплохо в ней растворяясь.

Ну так я, вроде, про упомянутый антогонизм нигде и не писал, речь была про воду и жирные кислоты.
И речь, на первых этапах, скорее, про растворимость воды в углекислоте, чем наоборот.

И липидные мембраны для неё препятствием не становятся - она транспортируется через них путём простой диффузии - безо всякого специального транспорта. По гидрофильности диоксид углерода мне напоминает низкомолекулярные растворители типа ацетона, изопропанола или изобутанола - а эти соединения скорее сами растворят какие-то формирующиеся мембраны, чем будут разделены ими.

Ну так это и хорошо, крайне нужный для метаболизма CO2 практически в неограниченных количествах легко доступен. А вот для более крупных  и/или заряженных молекул липидная мембрана уже серьёзное препятствие, что открывает возможность к их контролируемому экспорту и импорту.
Ещё раз - антогонистами являются вода и жирные кислоты, соответственно, гидрофильность углекислого газа в данном случае, на мой взгляд, не очень важна. Кстати, в книжке Никитина как раз приводится пример глубоководных экосистем, в которых бактерии живут непосредствено в среде CO2. Могу даже привести соответствующий отрывок
===============================
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 см³, 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.
===================== 

[Rattus]

Ну так я, вроде, про упомянутый антогонизм нигде и не писал, речь была про воду и жирные кислоты.
И речь, на первых этапах, скорее, про растворимость воды в углекислоте, чем наоборот.

А, т.е. изолировать нужно только воду, а СO2 будет при этом везде в роли универсально-нейтрального растворителя? Интересный подход, конечно. Надо будет его обдумать. Дальше в этом ключе в первую очередь интересно как будет подключаться азот. Как уже раньше писал, самый его доступный и распространенный источник - аммиак. Который к тому же замечательно нейтрализует углекислоту в водном растворе и заменяет в простой клетке ионы калия.
Как это всё вместе будет работать в сверхкритических условиях и где в природе такие места могут быть?

[Dem]

и где в природе такие места могут быть?

Достаточно давления в десятки атмосфер - т.е. всего лишь глубина.

[Combinator]

Ну так я, вроде, про упомянутый антогонизм нигде и не писал, речь была про воду и жирные кислоты.
И речь, на первых этапах, скорее, про растворимость воды в углекислоте, чем наоборот.

А, т.е. изолировать нужно только воду, а СO2 будет при этом везде в роли универсально-нейтрального растворителя? Интересный подход, конечно. Надо будет его обдумать. Дальше в этом ключе в первую очередь интересно как будет подключаться азот. Как уже раньше писал, самый его доступный и распространенный источник - аммиак. Который к тому же замечательно нейтрализует углекислоту в водном растворе и заменяет в простой клетке ионы калия.
Как это всё вместе будет работать в сверхкритических условиях и где в природе такие места могут быть?

Заменитель калия, вроде, аммоний, а не аммиак. Аммиак может получаться, например, путём восстановления молекулярного азота на сульфиде железа. Уверяют, что в районе выхода газов подводных геотермальных источников эта реакция идёт весьма активно.

[Rattus]

Достаточно давления в десятки атмосфер - т.е. всего лишь глубина.

Вопрос был об источниках аммиака. Где он там есть в существенных количествах? (Combinator уже ответил - можете не беспокоиться уже.)

Заменитель калия, вроде, аммоний, а не аммиак.

Аммоний - это продукт растворения и ионной диссоциации аммиака в воде. Также как углекислота из углекислого газа.