Определение жизни, живой системы и аксиоматика биологии

[skvj]

Rattus, большое спасибо за такой развёрнутый ответ, вы мне очень помогли. Если у вас будет время и желание, можно я ещё пару вопросов задам:
То есть в практическом смысле биологу удобнее говорить: "вирус не жизнь", чтобы разграничить объект исследования. Но с точки зрения универсальной биологии (а особенно астробиологии) это определение слишком узкое. Т.е. получается всё же это не чисто семантический или философский вопрос? Если мы найдём вирусоподобную структуру на другой планете и не посчитаем её жизнью это проблема. Но ведь тогда получается, что классификация это не просто важный вопрос - это фундаментальный научный вопрос всей биологии и опять это разворачивает нас к тому, чтобы считать вирус формой жизни?

Вы так увлекательно рассказываете, не могли бы вы сравнить вирус и например органеллы? Например митохондрия. Ведь получается (несмотря на разные пути) они сейчас в одном статусе с вирусом? Не жизнь, но часть живой системы. Когда-то полноценная бактерия, вошла в симбиоз с археей, автономию утратила и даже 90% генов передала ядру клетки. Сама по себе уже не живёт.

[Rattus]

То есть в практическом смысле биологу удобнее говорить: "вирус не жизнь", чтобы разграничить объект исследования.

Нет. Сейчас принято называть "неклеточной формой жизни". У них есть свой и довольно автономно воспроизводящися геном и свой эволюционный путь. Так что на основе этих базовых критериев вирусы так называть вполне корректно получается - о чём, собственно, и пишет Е.Кунин.
И даже вироиды и плазмиды...

Вы так увлекательно рассказываете, не могли бы вы сравнить вирус и например органеллы? Например митохондрия.

Мельчайший вирус размером примерно с рибосому - клеточную молекулярную машину синтеза белка. А митохондрия - это вообще бывшая альфапротеобактерия, сильно "ужавшаяся" - дальний родственник риккетсии сыпного тифа, например. Размером больше как минимум на порядок.

Ведь получается (несмотря на разные пути) они сейчас в одном статусе с вирусом? Не жизнь, но часть живой системы. Когда-то полноценная бактерия, вошла в симбиоз с археей, автономию утратила и даже 90% генов передала ядру клетки. Сама по себе уже не живёт.

Экологически - да - это называется облигатный симбионт. Причём универсального предела деградации своего генома у такого симбионта нет: он может быть утрачен полностью: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%BC%D1%8B
Вот только вирусы, в отличие от органелл, таки остаются способны к автономному переносу между клетками-хозяевами. Потому вирусу, чтобы оставаться вирусом, нужно иметь как минимум два гена - один должен кодировать белок инициации репликации, а второй - белок капсида. Плазмиде достаточно только первого (хотя кодирование в ней факторов коньюгативного переноса зачастую бывает в плюс её биологической успешности). А вироиды - кольцевая инфекционная РНК растений - вообще генов не имеют.

Если мы найдём вирусоподобную структуру на другой планете и не посчитаем её жизнью это проблема.

Если мы найдём только более-менее крупные обломки клеточной органеллы - например "экзо"рибосомные белки, при полностью исключенной вероятности контаминации, то мы сделаем однозначный вывод о наличии на этой планете жизни - до обнаружения собственно каких-либо целых клеток - носителей таких молекул. В этом смысле нахождение отдельного вириона не многим информативнее будет.

[Dem]

Если мы найдём вирусоподобную структуру на другой планете и не посчитаем её жизнью это проблема.

Для начала на такой планете должна быть жизнь, а что считать её частью а что нет - вопрос вторичный.
По сути вирус - это просто переносчик генетической информации, примерно как сперматозоид для высших организмов.

[Mercury127]

но тк без «жизни» вирусов быть не может, то их наличие автоматически будет свидетельствовать о наличии «жизни».

[Rattus]

Для начала на такой планете должна быть жизнь

Должна. Но при этом не обязана цвести и пахнуть на поверхности в общедоступном виде. И в таких случаях встаёт вопрос о биомаркерах. Любые найденные хотя бы в нескольких копиях специфичной последовательности полипептиды или полинуклеотиды (из частей клеточных органелл или же вирионов - не важно) - однозначное свидетельство жизни и её непосредственная часть.

[Dem]

Должна. Но при этом не обязана цвести и пахнуть на поверхности в общедоступном виде.

Но тогда и вирусам на поверхности делать нечего.

Любые найденные хотя бы в нескольких копиях специфичной последовательности полипептиды или полинуклеотиды

Не факт что инопланетная жизнь будет основана на том же что и у нас.

[Rattus]

Но тогда и вирусам на поверхности делать нечего.

Вы их об этом лично расспросили?
1. ...каждый литр морской воды содержит до 10 млрд вирусов... Если взвесить все вирусы океанов, получится вес 75 млн синих китов (притом что всего на планете синих китов менее 10000)... В каждом литре морской воды ежедневно рождается до 100 млрд новых вирусных частиц.
2. Исследование, основанное на данных телескопа «Джеймс Уэбб», предоставило дополнительные доказательства выхода воды на поверхность Европы.
3. Бактериофаг P100, вероятно, можно инактивировать с помощью дезинфицирующих средств только с очень низким или очень высоким pH (≤2 и ≥12).
Полагаю, сложить 1+1+1 Вы сможете самостоятельно.

Не факт что инопланетная жизнь будет основана на том же что и у нас.

"И снова здравствуйте!" И на чём же ещё она может быть основана?

[Dem]

"И снова здравствуйте!" И на чём же ещё она может быть основана?

Да на чём угодно. Общая схема примерно та же - некий полимер-носитель информации и вокруг него всякое производящее сложные молекулы.
А вот что это обязательно рибонуклеины и аминокислоты - не факт.

[Rattus]

Да на чём угодно.

Это вообще не ответ.

Общая схема примерно та же - некий полимер-носитель информации и вокруг него всякое производящее сложные молекулы. А вот что это обязательно рибонуклеины и аминокислоты - не факт.

"Некий" - это какой? Классов полимеров в химии существует не так много - можно пересчитать по пальцам (рук и ног). Какие именно из них способны быть не менее пригодны на роль носителя наследственно информации и основы для молекулярных машин-биокатализаторов?

[Vadik]

Давно в Америке работает центр LAB где теоретически изучают жизнь без привычной биохимии, где нет ДНК, РНК и всего к чему мы привыкли. По-моему расшифровывается как Laboratory for Agnostic Biosignatures.

[Rattus]

Давно в Америке работает центр LAB где теоретически изучают жизнь без привычной биохимии, где нет ДНК, РНК и всего к чему мы привыкли. По-моему расшифровывается как Laboratory for Agnostic Biosignatures.

Почитал. Если быть точным, то они изучают не собственно жизнь, а предлагают наиболее общие характерные физико-химические биосигнатуры:

Сара Джонсон более подробно объяснила, что ищет проект LAB:

«Химическая сложность»: мы разрабатываем новые способы определения химической сложности с использованием приборов, пригодных для полетов, поскольку недавние исследования показывают, что может существовать порог сложности, выше которого крайне маловероятно, что соединения будут образовываться без поддержки биологических механизмов.

«Накопление элементов»: мы ищем неожиданные концентрации элементов и изотопов в отсеках, отделенных от их окружающей среды (например, в клетках), как своего рода неожиданное нарушение равновесия, которое может указывать на форму жизни.

«Доказательства переноса энергии»: электрохимические характеристики биотических и абиотических окислительно-восстановительных процессов, таких как окисление железа, заметно различаются, и мы работаем над созданием новых видов электрохимических зондов, которые мы могли бы использовать для отслеживания этих сигналов.

Джонсон заявил, что ни одна из этих базовых динамик не предполагает наличия определенной биохимии, и все подходы потенциально могут быть использованы в миссиях к другим планетам, лунам и астероидам.

Успехов же в какой-то конкретной альтернативной биохимии за ними пока не замечено.
Путь в.п.с. здесь начался как раз с поисков ответов на подобные вопросы и ему известно некоторое количество вышедших за эти годы работ, где также рассматривались те или иные альтернативные варианты биополимеров. Однако полученных результаты куда скорее склоняли к выводу о том, что все такие альтернативы куда менее пригодны для данных ролей, особенно по совокупности всех предъявляемых к ним жизнью требований.

[Dem]

"Некий" - это какой? Классов полимеров в химии существует не так много - можно пересчитать по пальцам (рук и ног). Какие именно из них способны быть не менее пригодны на роль носителя наследственно информации и основы для молекулярных машин-биокатализаторов?

Класс скорей всего тот же - длинная линейная молекула. Достаточно прочная чтобы не рваться не по делу, но всё-таки достаточно слабая чтобы её белки или что там взамен разбирали-собирали. Притом и сами белки должны собираться-разбираться по "слабым" местам.
Вот например есть бактерии живущие в жидкой углекислоте, белки в ней работают отлично, а ДНК растворяется поэтому там хитрая оболочка вокруг. Но какой-нибудь другой полимер будет устойчив.

[Rattus]

Класс скорей всего тот же - длинная линейная молекула.

Длинная линейная молекула - это просто линейный полимер. А химический КЛАСС полимеров - это то, какими атомами и как образована связь между звеньями - это полиэфиры (простые и сложные), поликетиды, полиамиды (они же - полипептиды) и т.п.

Вот например есть бактерии живущие в жидкой углекислоте, белки в ней работают отлично, а ДНК растворяется поэтому там хитрая оболочка вокруг.

Не растворяется, а денатурирует или распадается Вы наверное хотели сказать? Потому что ДНК (точнее - её соль) растворяется как раз в воде. Молекулярные биологи работают с ней в растворе. Собственно она и в прокариотической клетке находится по сути в растворённом виде. В сверхкритическом или жидком диоксиде углерода (а не углекислоте, которая существует только в водном растворе) она НЕ растворяется, в отличие от ряда ферментов - из-за ещё большей полярности (ибо снаружи НК - это полифосфатная соль), а чистый диоксид углерода в целом неполярен (но поляризуется в смесях с ионными и полярными растворителями).

Но какой-нибудь другой полимер будет устойчив.

Чтобы выполнять функции носителя наследственной информации одной устойчивости далеко недостаточно. Вы же, как выяснислось, даже не знаете какие вообще бывают классы полимеров и что это такое и чем растворение отличается от разложения и от денатурации.
Что подтверждает давно замеченную закономерность: об альтернативной биохимии позитивно пытаются рассуждать практически исключительно те, кто самых основ химии высокомолекулярных соединений не знает.

[Dem]

диоксиде углерода (а не углекислоте, которая существует только в водном растворе)

Углекисл/ородн/ый газ - это СО2. не путать с угольной кислотой Н2СО3
Ну и заведомо исключать возможность иных соединений всё-таки перебор. Если в нашей вселенной существует только единственная комбинация 4 нуклеокислот и 20 аминокислот способных стать базой жизни - это резко снижает вероятность её возникновения. Гораздо вероятней что это комбинация просто лучшая.

[Rattus]

Углекисл/ородн/ый газ - это СО2. не путать с угольной кислотой Н2СО3

Вот и не путайте - у вас там про газ нет слова.

Ну и заведомо исключать возможность иных соединений всё-таки перебор.

А оно исключено не заведомо а по итогу десятилетий отсутствия сколь-нибудь рабочих конкретных конструктивных предложений от энтузазистов альтбиохимии.
Хотя интересные попытки привнести разнообразие в мономерный и элементный набор основы биополимеров, даже поддержанные в.п.с., вполне были. Вот только у энтузиастов с тех пор так пока и не хватило настойчивости проработать конкретные варианты предложенного пути.
Потому-то все тезисы-возгласы на тему "Какая-то альтернативная биоимия очень может быть!" и получают такой ответ. Если может - идёте в соотвествующие темы, которые висят уже не один десяток лет, и показываете - какая именно и почему. Не можете показать - значит ваш возглас бездоказателен и пуст. А все пустые утверждения, если подходить строго, в основных разделах Астрофорума уже ходят под п.3.1.д его Правил.

Если в нашей вселенной существует только единственная комбинация 4 нуклеокислот и 20 аминокислот способных стать базой жизни - это резко снижает вероятность её возникновения.

Во-первых исходно у вас речи про конкретный набор аминокислот не шло - только про сами классы соединений. В общем же - да, но не фатально само по себе. И в отсутствие какой-то "мультиверсально-сферовакуумной" точки максимально возможной вероятности во всех мыслимых вариантах устойчивых вселенных, всякие рассуждения о "резкости снижения" вероятности чего либо - исключительно субъективны. Точно также можно было бы рассуждать о "резкости снижения вероятности" планетогенеза во вселенной из-за наличия в ней всего двух долговременно устойчивых комбинаций кварков, известных как протон и нейтрон. Возможность того, что в иных вариантах устройства вселенной, где их было бы больше, остальные условия будут настолько другими, что никакой устойчивой комбинаторики более высоких порядков вообще не получится (также как с числом измерений и стабильностью орбит), мечтателями-сожалельщиками вообще не рассматривается. Несмотря на то, что углубление наук в устройство мира подводит именно к таким выводам о нём.

Гораздо вероятней что это комбинация просто лучшая.

Вот только остальные классы соединений и нуклеотидные пары на поверку до сего дня по совокупности требуемых свойств оказывались хуже очень существенно. Так что это самое "хуже" вообще не очень-то позволит поддерживать хоть какую-то жизнь.

[Vadik]

Такое определение жизни от меня:

Жизнь это нарушение однородности среды, способное к самовоспроизведению.

[Mercury127]

Под это определение подпадает даже трещина в стекле.

[Vadik]

Да ну, трещина такую трещину не воспроизводит.

[Mercury127]

А чем “эта вот” трещина отличается от “вон той”, если они обе растут из “тамошней”?

[Vadik]

Наверное тем же, чем одна звезда отличается от другой звезды в звездных яслях.