Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[Rattus]

Ещё появился свежачок на тему. Читать вместе с комментариями.

[Maki]

Ещё появился свежачок на тему. Читать вместе с комментариями.

Любопытно. Есть о чём подумать. Комментарии действительно интересные.
Спасибо.

[Константин ВАРБ]

Что-то запутался я...

Я как то в том ещё тысячелетии, пьянствовал в большой компании и буквально на пять минут у меня зашёл разговор с каким то "верным опаринцем", в то время мне его идея формирования первичного бульона показалась откровенно  бредовой, хотя он мне бросил тогда некоторые реакции классов соединений в пруф версии, 
   идея же  была такая что
 ТУ это вскипающий бульон при 50-70 С

Но мысль запомнилась, и сейчас я всё больше склоняюсь, что мысль эта более чем здравая, и вполне соответствует условиям первичных эпох   

[Maki]

Но мысль запомнилась, и сейчас я всё больше склоняюсь, что мысль эта более чем здравая, и вполне соответствует условиям первичных эпох

Не торопитесь с выводами. Обратите внимание вот на это.
Разумеется, синтез первичных "кирпичиков" мог идти и шёл в самых разных условиях.
Но нас же, в первую очередь, интересует таинство саморепликации. И было бы любопытно, например, разобраться, как оно могло б происходить в катархее при модели Сорохтина: блёклое солнышко, жидкая атмосферка, и рыхлый грунт, который периодически перемешивает своими приливными силами тяжёлый спутник.

[Проходящий Кот]

Вообще-то главная проблема ---- может ли запуститься саморепликация  РНК при некотором небольшом размере, даже если этот цикл предельно длинный.....

[Rattus]

зашёл разговор с каким то "верным опаринцем", в то время мне его идея формирования первичного бульона показалась откровенно  бредовой, хотя он мне бросил тогда некоторые реакции классов соединений в пруф версии, идея же  была такая что ТУ это вскипающий бульон при 50-70 С
Но мысль запомнилась, и сейчас я всё больше склоняюсь, что мысль эта более чем здравая, и вполне соответствует условиям первичных эпох

В свете нынешних знаний идея не то что не бредовая, но даже почти мейнстримная и даже в чём-то самоочевидная:
1. При данных температурах как раз происходит отжиг олигонуклеотидов (хотя это зависит и от состава реакционной среды) и они находятся аккурат посредине температурного диапазона всей известной активной жизни вообще.
2. Выкипание - пожалуй вообще единственный способ решения проблемы разбавления и избытка воды для концепции "бульона".

Единственная проблема тут - это, конечно, что атмосферное давление над этой лужей должно быть в диапазоне 1/8-1/4 от нынешнего. Что с наличием тектонической активности, обязательной для поставки материала для химэволюции не особенно вяжется...

[Maki]

Единственная проблема тут - это, конечно, что атмосферное давление над этой лужей должно быть в диапазоне 1/8-1/4 от нынешнего. Что с наличием тектонической активности, обязательной для поставки материала для химэволюции не особенно вяжется...

А правильно ли вообще применять понятие "тектоническая активность" для катархея? Ведь оно относится к твёрдой оболочке Земли. А тогда была лишь холодная Земля, и постепенная гравитационная дифференциация и дегидратация, с сопутствующим вымыванием на поверхность растворов солей и всякой органической дряни. И всё это хозяйство прекрасно кипело, испарялось, конденсировалось, замерзало и оттаивало в приповерхностном слое в планетарном масштабе.
А атмосферка тогда только формировалась. И при полном отсутствии магнитного поля, частично сдувалась солнечным ветром прочь. Так что указанный вами диапазон атмосферных давлений вполне мог иметь место.
P.S.
Кстати, в модели "холодного катархея", проблема одного из основных парниковых газов - водяного пара - могла довольно долгое время решаться благодаря крайне низким температурам на полюсах и образованию там снежных шапок.

[Проходящий Кот]

Для этого процесса на начальном этапе был доступен весь объём Земли......

[Maki]

Для этого процесса на начальном этапе был доступен весь объём Земли......

Возможно. Но только в той его части, где ещё не начался процесс гравитационной дифференциации и разогрева, а температура и давление позволяли существовать жидкой воде.
Вероятно, это выглядело как относительно тонкая "водяная сфера", которая постепенно расширялась, и в какой-то момент достигла поверхности.

[Константин ВАРБ]

Но мысль запомнилась, и сейчас я всё больше склоняюсь, что мысль эта более чем здравая, и вполне соответствует условиям первичных эпох

Но нас же, в первую очередь, интересует таинство саморепликации.

имхо, вопрос заварки первичного бульона, он много ближе к теме абиогенеза чем " РНК-эволюция", свойства её достаточно уникальны, прежде всего в обеспечении "пластичности", но ни одно ни другое само по себе не решает проблему
имхо,
1 заварка
2 формирования протожизни, вероятно на кремнии, формированием комплексов кремнеорганики, скорее всего на шпатах
3 Включение в систему РНК-ДНК

Концентрация внимания на автокатализаторе РНК, уводит внимание с формирования ядра "рекристаллизации" как ДНК
То есть РНК это интересные частности, но проблему они не решают 
 

[Maki]

имхо, вопрос заварки первичного бульона, он много ближе к теме абиогенеза чем " РНК-эволюция", свойства её достаточно уникальны, прежде всего в обеспечении "пластичности", но ни одно ни другое само по себе не решает проблему
имхо,
1 заварка
2 формирования протожизни, вероятно на кремнии, формированием комплексов кремнеорганики, скорее всего на шпатах
3 Включение в систему РНК-ДНК

Концентрация внимания на автокатализаторе РНК, уводит внимание с формирования ядра "рекристаллизации" как ДНК
То есть РНК это интересные частности, но проблему они не решают

Не то чтобы в сторону. Просто это два разных метода. 
Дедукция: 1) Жизнь закодирована в ДНК. Но в ДНК записана и сама система её репликации, следовательно, абиогенез невероятен. Ого, а у нас есть несложные рибозимы, которые сами-себе репликаторы! Вдруг всё началось с них? Возможно. Тогда подбираем бульон и субстрат, где они могут эволюционировать. Нашли? Противоречит он нашим представлениям о катархее? Если нет - значит вопрос в теории решён.
Индукция: 1) Берём наиболее непротиворечивую теорию катархейской геологии и климата. Забиваем бак аналогом первичного грунта,  добавляем толинов, и начинаем кипятить, остужать, облучать, и пропускать всякие газы. Смотрим что получается. Затем моделируем первичную поверхность, и гоняем получившийся бульон на ней в разных режимах. Если получается полный набор нуклеотидов - подбираем режим полимеризации. Полимеризация идёт - значит вопрос в теории решён.

Опарин и Юри-Миллер уже начали изучать "заварку". Странно, что на их опытах всё и застряло. Полагаю, двигаться стоит с двух сторон: и рибозимы на разных субстратах погонять, и разные рецептуры первичного бульона (а точнее супа, или даже рагу) позаваривать.

[Константин ВАРБ]

Концентрация внимания на автокатализаторе РНК, уводит внимание с формирования ядра "рекристаллизации" как ДНК
То есть РНК это интересные частности, но проблему они не решают

Не то чтобы в сторону. Просто это два разных метода. 
Дедукция: 1) Жизнь закодирована в ДНК. Но в ДНК записана и сама система её репликации,

Каким образом записана?
ДНК самостоятельно на что-то способна?

следовательно, абиогенез невероятен. Ого, а у нас есть несложные рибозимы, которые сами-себе репликаторы! Вдруг всё началось с них? Возможно. Тогда подбираем бульон и субстрат, где они могут эволюционировать. Нашли? Противоречит он нашим представлениям о катархее? Если нет - значит вопрос в теории решён.

Это неправильная методология, вытекающая из механистического восприятия сложных химических реакций

Вообще подключение к решению проблемы возникновения жизни кибернетиков и прочих совершенно оторванных от естествознания с их взглядами и алгоритмами решения, делает даже совершенно очевидно нормальное - чудесным

Проблему, если её конечно же решать, надо усилиями химиков (био и гео-химиков) и биологов (микробиологов)
Очень плохо что сейчас не существует собственно университетского образования как в 19м веке, если бы существовало бы, то базовые знания вышки по нужным для мозгового штурма дисциплинам, эти специализации имели бы изначально
Хотя ещё пара-тройка дополнительных описательных дисциплин мозги напрочь вынесут 

Но в любом случае процессы реакций, которые кажутся уникальными для жизни, при более широком рассмотрении имеют аналоги и в неорганической химии   
 

Опарин и Юри-Миллер уже начали изучать "заварку". Странно, что на их опытах всё и застряло. Полагаю, двигаться стоит с двух сторон: и рибозимы на разных субстратах погонять, и разные рецептуры первичного бульона (а точнее супа, или даже рагу) позаваривать.

Идея Опарина в том что он покусился на самое святое, на ДНК, на то что протожизнь способна эволюционировать и без ДНК

Как реально работает клетка?
В нашей цивилизации правильнее моделировать идущие там процессы процессы основываясь, не на методиках современных наук, а на самом разработанном искусстве, на музыке, на композиции

Ведь всякое соединение "звенит", именно по этому "звону" по гармонизации "звонов" и происходит нормализация сложных сред

И клетка как супер сложный комплекс реагирует аналогичным образом, притом разные клетки одного организма на один и тот же медиатор реагируют по разному именно по этому
И в этом нет ничего чудесного, не стоят ангелы/демоны с микроЭВМ на рибосомах, идёт обычная гармонизация  как реакция на вывод системы из равновесия

Именно поэтому один ген - несколько признаков и несколько признаков один ген, а гены как струны на скрипке

 И РНК в этой системе как буфер, как система снижения напряжения в системе

А ДНК это система информационного банка, с первичной функцией ядра рекристаллизации

То есть первичные модельки, как это всё развивалось и  предфункционировало, наверняка можно найти по аналогии с минералообразованием

И основной вопрос что могло быть первичным ядром? Ядром до системы ДНК\РНК

Самопоявление в бульоне автокаталика РНК - возможно
Нормализация бульона вообще неизбежность
Но вот появление в нормализованной среде автокаталика для этой среды мне кажется невозможным, хотя если геохимия знает нечто подобное,  тогда почему бы и нет, но тогда надо искать именно такие базовые условия при которых такие группы реакций для органики (биоорганики) возможны

Тогда в "пробирке" можно открыть почти все возможные вариации амино-углеводородной жизни, задолго до её обнаружения на далёких планетах
По крайней мере будет понятно что искать

А так на современном этапе знания и понимания  даже хорошо подготовленная пилотируемая экспедиция на Марс никакой иной микробиоты кроме как панспермированной с Земли обнаружить не сможет

[Maki]

Каким образом записана?
ДНК самостоятельно на что-то способна?

Именно неспособна. И для репликации нуждается в целой куче сложных ферментов. Информация о которых записана в ДНК. И вся эта система столь сложна, что спонтанное её возникновение - просто комбинаторное чудо. А вот РНК, которая сама-себе реплисома, несоизмеримо проще.

Это неправильная методология, вытекающая из механистического восприятия сложных химических реакций

Химики-органики и биохимики, однако, даже не подозревают, то у них "неправильная методология". И с реакциями у них при этом всё в порядке. И механизм абиогенеза, в итоге, может оказаться достаточно простым и естественным.

Идея Опарина в том что он покусился на самое святое, на ДНК, на то что протожизнь способна эволюционировать и без ДНК

И что толку в подобных "покушениях"? Ведь на вопрос о том, как же возникла ДНК, они не отвечают.

Самопоявление в бульоне автокаталика РНК - возможно

Тогда дело, что называется, за малым. Надо смоделировать условия, при которых нуклеотиды начинают объединяться в относительно стабильные полимеры. И затем уже думать, могли такие условия существовать на Земле и Марсе, или нет.

[Проходящий Кот]

Эти полимеры должны запустить самовоспроизведение.......

[Maki]

Эти полимеры должны запустить самовоспроизведение.......

Не обязательно. Если в "бульоне" получится запустить цикл полимеризации/деполимеризации РНК - вопрос можно будет считать практически решённым. Ведь если у нас в колбе спонтанно возникают длинные цепочки РНК - значит и для самокопирующейся вероятность уже ненулевая. А для геологического времени и масштаба, получаем даже не вероятность, а прямо таки неизбежность появления самокопирующихся РНК.
В принципе, если цикл оказывается связан, например, с замерзанием/оттаиванием - нет греха в том, чтобы в лаборатории его ускорить по сравнению с тем, что было в катархее. Тогда, при достаточном масштабировании опыта, есть некоторый шанс дождаться и первого саморепликатора из пробирки...

[Dem]

Единственная проблема тут - это, конечно, что атмосферное давление над этой лужей должно быть в диапазоне 1/8-1/4 от нынешнего.

А чем простое испарение не подходит?

[Скеп-тик]

И для репликации нуждается в целой куче сложных ферментов. Информация о которых записана в ДНК.

Не забывайте, от Луки нам по наследству передаётся не только ДНК, но и всё её окружение. ДНК вместе с клеткой и настроенными механизмами.
А зарождение жизни - это случайное зарождение саморепликации СТРУКТУР, а не молекул. При огромном разнообразии компонентов, возникало огромное количество конгломератов "сродственных" молекул. Тех, которые легко прилипали друг к другу через гидридные связи. Разрыв этой связи приводил к тому, что к "кускам" опять пристраивались комплементарные пары. Так постепенно отсортировались нуклеотиды, аминокислоты и рибозы. По факту наибольшей устойчивости структуры. 

[SY]

Возникновение жизни можно сравнить с выращиванием кристалла пирита. Даже если создать подходящую среду, кристалл расти не будет, так как появление затравки термодинамически очень маловероятно. Но в природе эти кристаллы встречаются часто, а затравками для них выступают другие вещества. Так же и с саморепликацией. Все условия могут быть благоприятными, но пока не появится первая самореплицирующаяся молекула жизни не будет. И, возможно, от того какая молекула появится первой будет зависеть направление развития жизни на всей планете. Очень, возможно, что есть альтернативные варианты развития жизни, но для их реализации нужна другая "затравка" в первичном бульоне.
Так и в случае выращивания пирита, если в среду, благоприятную для роста пирита, попадет затравка марказита или пирротина, то вырастет не пирит, а марказит или пирротин.

[Maki]

Так постепенно отсортировались нуклеотиды, аминокислоты и рибозы. По факту наибольшей устойчивости структуры. 

Но это касается даже не "химической эволюции", а эволюции "углеродной", когда радиация, дегазация, температура, давление и прочие факторы способствовали синтезу устойчивых углеродных молекул разного состава.
Потом, когда у нуклеотидов появилась возможность собираться в цепочки - да, настало время

саморепликации СТРУКТУР

Конечно было бы забавно, если бы компоненты клетки сами-собой самособирались и получившееся сразу могло самокопироваться.
Но, как мне кажется, более естественным видится "голый саморепликатор", который, в ходе эволюции, случайно приобрёл способность взаимодействовать с аминокислотами и липидами, и так приобрёл некое конкурентное преимущество - устойчивость. После чего началось усложнение до Луки.

[Скеп-тик]

более естественным видится "голый саморепликатор", который, в ходе эволюции, случайно приобрёл способность взаимодействовать с аминокислотами и липидами

Никаких случайностей. Каркас РНК - рибоза, полисахарид. То есть среди разнообразия органических молекул, рибоза и нуклеиновая цепочка встречались много раз, пока вдруг у какой-то пары они стали сродственниками, провзаимодействовали, и стали пространственной структурой, не похожей ни на рибозу, ни на нуклеиновую кислоту, с совершенно новой конфигурацией "предлагаемых" химических связей. На это, "ни на что не похожее", из разнообразия аминокислот, некоторые клюнули на предложенную конфигурацию, осели на РНК. Потом на эти аминокислоты осели нуклеиновые кислоты, к которым пристала рибоза. Рибоза искривила структуру, она разделилась, и "дитя" по новой набрала аминокислот...
 То есть, комбинаторика кроется не в вероятности возникновения свойств, а в вероятности встречи сродственных молекул.