Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[otu K.]

Из стуктурных наблюдений и биохимических экспериментов.

ви таки делаете вид, что не поняли, что речь про клетку, а не Академию. у меня нет конкретных вопросов, есть общие. почему из куриных яиц орлы не вылупляются? )))

[otu K.]

Эта "избыточная" информация несёт новые функциональные гены, которые и обеспечивают эту самую адаптацию.

но тогда не было ДНК и генов. "слив защитан"

[Maki]

Гетеродуплекс - это та же двойная спираль, только одна цепь - это ДНК, а комплиментарная ей - РНК. Чистых РНК-геномов неизвестно длиннее 30 тысяч нуклеотидов, а одна молекула ДНК может нести миллионы у прокариот и до миллиарда в хромосоме эукариот. Когда число генов подходило к пределу и для гетеродуплекса, появились независимо у уже разошедшихся бактерий и архей системы репликации полностью двухцепочечной ДНК и все ограничения были сняты разом, а та бывшая геномная РНК по сути фрагментировалась на матричные РНК отдельных генов, получаемые в процессе транскрипции. Возможно как-то так.

Интересно... Получается, что никакой "загадки возникновения ДНК" и нет. Сперва, возможно, ДНК "подцепили" к РНК с целью дублирования. А в процессе использования оказалось, что наследственную информацию "суррогат" хранит надёжнее "оригинала" Весьма изящно.

[Maki]

Так вот с какими вы здесь целями...

вах, вах. я настолько далёк от этого, что даже и не задумывался что кому-то придёт в голову такое.

Тогда простите великодушно! Обычно, интуиция меня не подводит...

интеллект Ратуса я уважаю, если он наконец разобрался с энтропией))) в самом деле, было бы правильней использовать "дельта энтропии", поскольку абсолютная величина энтропии бессмысленна. даже "нормировка" по нолю градусов ничего не меняет в принципе, по-прежнему к значению энтропии можно прибавить любое число.

Если вы желаете помочь вашим собеседникам в чём-то разобраться - очень рекомендую стиль Раттуса: излагать мнение обоснованно, подробно, со ссылками, и с использованием логики. При этом, вполне допустимо даже слегка посетовать на ленность и темноту оппонента... 

[Rattus]

почему из куриных яиц орлы не вылупляются?

Есть такая наука - называется генетика. В школе про неё рассказывают.

у меня нет конкретных вопросов

Вот когда появятся - тогда и приходите. А пока - позвольте на правах модератора выделить ВАм время на ознакомление с соответствующей учебной литературой, путём назначения

Комментарий модератора раздела

+60% предупреждений за повторное нарушение п.3.1.д Правил Форума. Флуд удалён.

Всех благ и успехов в освоении наук о жизни!

но тогда не было ДНК и генов.

1. ДНК для генов вовсе не обязательна даже сегодня - см. РНК-вирусы.
2. Исторически определения гена существуют всеразличные. Не обязательно это должна быть белок-кодирующая последовательность: комплементарная тРНК последовательность - это тоже ген.

"слив защитан"

ВАм - несомненно.

Сперва, возможно, ДНК "подцепили" к РНК с целью дублирования.

Нет никаких далекоидущих "целей" у эволюции - сами же писали. ДНК придумали вирусы сначала через "обратную транскриптазу" (РНК-ДНК полимеразу) для того, чтобы уклониться от РНКазной антивирусной защиты первоклеток. А потом клетки подхватили гены синтеза ДНК от заражавших их вирусов и тогда уже

в процессе использования оказалось, что наследственную информацию "суррогат" хранит надёжнее "оригинала".

А потом вирусы ещё закрепили устойчивость генома через чистые ДНК-ДНК полимеразы разных типов разного происхождения, которые уже были независимо подхвачены разошедшимися к тому времени бактериями и археями.

Кстати и тотальный запрет на прямую трансляцию ДНК в белок во всех известных современных клеточных формах жизни идёт возможно как раз оттуда.

[Maki]

Нет никаких далекоидущих "целей" у эволюции - сами же писали. ДНК придумали вирусы сначала через "обратную транскриптазу" (РНК-ДНК полимеразу) для того, чтобы уклониться от РНКазной антивирусной защиты первоклеток. А потом клетки подхватили гены синтеза ДНК от заражавших их вирусов и тогда уже

А потом вирусы ещё закрепили устойчивость генома через чистые ДНК-ДНК полимеразы разных типов разного происхождения, которые уже были независимо подхвачены разошедшимися к тому времени бактериями и археями.

Кстати и тотальный запрет на прямую трансляцию ДНК в белок во всех известных современных клеточных формах жизни идёт возможно как раз оттуда.

Выглядит вполне логично. В таком случае, от рибозимов к ДНК дорожка пролегает достаточно прямая.

[pkl]

Вот никак не могу себе представить, как возник генетический код и белковый синтез. Рибозимы выглядят самодостаточными.

Воможно примерно так:

Правильно ли я понимаю, что РНК даже с коротеньким олигопептидом способна образовывать очень стабильную связь (для чего изобретатели и городят огород)?

Не столько стабильную, сколько тесную и стабилизирующую РНК - именно для этого прежде всего нужны те же рибосомальные белки (в рибосоме они составляют примерно половину её массы): все реакции трансляции в рибосоме выполняются молекулами РНК, а вот белки их стабилизируют и повышают эффективность работы.

Тогда мы опять приходим к идее, что как такового мира РНК никогда не было, а живые системы изначально эволюционировали  как комплексы полипептидов и полинуклеотидов, весьма примитивных. Что-то вроде того активного центра рибосомы в виде "бабочки" и протофермента из трёх молекул аспарагина, удерживающих ион магния. Протофермент обеспечивает лёгкую и быструю репликацию РНК, включая проторибосому, а та связывает аминокислоты, обеспечивая основу для захвата ионов магния.

мог сначала быть двухбуквенным на не более чем 15-16 аминокислот, или включать только более древние - G и С нуклеотиды.
Но тут так много слов "возможно" и "намёки", что говорить об этом всём как о чём-то твёрдо установленном пока не приходится.

Ага, прочитал. А исследования для подтверждения были? Ну, помимо того, что было упомянуто в статье на Элементах? Чтобы как-то подкрепить намёки. В принципе, эти опыты должны легко проводиться в пробирках.

Однако, опыты с протоклетками опять наводят на мысли об альтернативных путях эволюции РНК-мира с жизнью, основанной не на связке нуклеиновые кислоты + белки, а на системе нуклеиновые кислоты + минеральные катализаторы. Просто в водных мирах типа Европы и Энцелада абиогенный синтез аминокислот невозможен. Соответственно, если жизнь там и возникнет, она будет ну оооочень отличаться от земной.

Как в таком случае сформировалась мембрана?

Этот вопрос гораздо проще хотя бы по причине того, что у земной биоты есть две малосовместимых друг с другом химической архитектуры клеточной мембраны: бактериальная и архейная. Причём эукариоты, чья архитектура генома имеет точно архейное происхождение, мембрану имеет фосфолипидную - как у бактерий. Как так получилось - представляет собой отдельную загадку ~на два миллиарда лет позже.
Сами по себе мембраны из амфифильных соединений в полярных растворителях прекрасно самоорганизуются, что было замечено ещё пресловутым Опариным. Как протоорганизмы оторвались от минеральных пор в липидные пузырьки - далеко не самая трудная проблема абиогенеза и у М.Никитина в книге есть отдельная глава с подробностями.

Это всё сильно потом. В данной статье обсуждается эволюция мембран у потомков ЛУКИ, который был вполне сформировавшимся организмом, хотя и очень примитивным. Мы же говорим о предбиотической химии. По мне так дистанция между порами в глинах и жировыми пузырьками непреодолимая. Я больше поверю во взвесь минеральных частиц в воде, окружённых слоем органики. Включая жиры, само собой. Хотя куда более правдоподобной видится гипотеза, что именно жировые пузырьки, захватившие органику, включая молекулярные репликаторы, и были "яслями" для жизни. Они и превратились в конце-концов в клетки. Т.е. клеточные структуры возникли ещё раньше, чем собственно жизнь.

Самовоспроизводящиеся рибозимы, которые современная наука считает предками жизни, дали начало другой её ветви - вирусам.

Ну это вряд ли. Иначе зачем бы им было эксплуатировать клеточный аппарат репликации?

Вы говорите о молекулах так, как будто это живые существа, со своими потребностями. Я смотрю, очень многие этим грешат. В то время как это лишь молекулы, хотя и сложные и вопрос "зачем?" в данном случае некорректен. Скажем так, ничто они не эксплуатировали. Просто единичная молекула никуда эволюционировать не может, просто нет основы для этой эволюции. Но она может участвовать в химических реакциях с другими молекулами, причём реакции могут быть разные, от аналогов симбиоза /когда молекулы обеспечивают репликацию и взаимный синтез/ до аналогов паразитизма, когда весь комплекс работает на синтез одной единственной молекулы.

Приятно, конечно, узнать, что пришёл к тем же выводам, что и умные люди. Но немного грустно.

Штерн тоже преждевременно склоняется к пессимизму и чрезмерно: человеки даже себя уничтожить не могут, не то что целую биосферу! Просто надо иметь ввиду маловероятность абиогенеза как нулевую гипотезу и от неё отталкиваться шаг за шагом двигаясь к опровержению конкретными работами.

Я бы не сказал, что его пессимизм чрезмерен. Во всяком случае, это очень логичное и изящное объяснение парадокса Э. Ферми: теперь мы знаем, что решётка Фильтра, называемая "возникновение жизни", на самом деле не одна, их там несколько /абиогенный синтез нуклеотидов, он сложен и неочевиден, абиогенный синтез аминокислот, их встреча, возникновение биосинтеза и генетического кода, возникновение кислородного фотосинтеза, возникновение эукариот/ и все они с очень мелкой ячеёй. Могут быть и ещё, например, кислородная катастрофа и вечный криогений.

Да и просто реплицирующеся гиперциклы - это же тоже СООБЩЕСТВО молекул-катализаторов.

Да, причём эта гипотеза мне видится наиболее правдоподобной, т.к. позволяет "развязать" довольно много узких мест.

Причём сообщество это с одной стороны должно быть в минимально-необходимом наборе в диффузионно-доступном объёме, а с другой - не содержать высокоактивных паразитов, "выедающих" все доступные ресурсы на постройку своих копий.

Вирусов в современном виде тоже не было, они появились и эволюционировали совместно с самореплицирующимися гиперциклами, окружёнными протомембранами. Всё логично.

Т.е. в старте жизни в таком случае одну из ключевых ролей должен сыграть групповой отбор, так нелюбимый многими эволбиологами за практически полное отсутствие прямых доказательств того, что он вообще существует как таковой в современной живой природе. Ну по крайней мере на уровне выше генов генома одной особи.
Собственно чем выше потребность у протоклетки в групповом отборе - тем ниже вероятность абиогенеза.

Я не знаю, насколько уместно в данном случае говорить именно о групповом отборе. Если только к группе протоклеток, да и то... С другой стороны, мы говорим, что жизнь появилась не как единичная клетка, а как единичная биосфера. И продолжает существовать в этом виде и поныне, лишь усложняя свою внутреннюю структуру.

[Константин ВАРБ]

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.

Я не о том что современными методиками невозможно найти методом научного тыка найти один подходящий  под решение вариант, (один из многих) а о том что нет специалистов, которые подготовлены открыть группы реакций
А это путь к программируемой химии, а за ней к аналоговому программированию, и многому другому, к реально более высокой ступени цивилизации   

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.

А каким образом можно ответить?
Реликтовую панспермию с Земли найти на астероидах?

Из того что мы знаем, то жизнь возникла практически сразу, а потом 3 с гаком миллиарда лет, стояла практически на месте
Этому должны же быть какие то причины??

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.

Я предложил бы попытаться сделать сборку на шпатах, в имитации естественных условий
Варим при 0.3 - 0.7 бар, опускаем температуру и давление воздуха до вскипания раствора, и орошаем  камни "дождичком"
Смотрим что происходит
Повторяя несколько раз

[Константин ВАРБ]

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

Зачем?
Ни одна клетка всего не самопроизводит

имхо это вообще будет нежизнь

[Константин ВАРБ]

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

Т.е. фактически отрицать всю молекулярную биологию и биоинформатику как таковые, заменив их по сути шаманством по Опарину-Лепешинской. Отличный вариант, да. Отличный от любых вменяемых.

Rattus, а почему у Вас Опарин и Лепешинская в данном контексте стоят через тире?

Кстати у нас в книжном шкафу завлаба есть книжка по проблемам биосинтеза белка за считанные годы до открытия трансляции по генетическому коду - каких там только идей не понаписано - очень забавно читать это, зная правильный ответ на поставленные там вопросы. Но ещё забавнее тут сегодня встречать тезисы живых авторов, остановившихся на том самом уровне развития биологической науки полувековой давности...

То есть Вы ответ на вопрос "Как?"  знаете 
Пути реакций уже искать не надо
Когда будет внедрение в клиническую практику?

[Константин ВАРБ]

Конечно было бы забавно, если бы компоненты клетки сами-собой самособирались и получившееся сразу могло самокопироваться.

А почему бы и нет? Вирусные частицы именно так и самособираются из отдельных молекул.

В смысле капсид?
Но капсид не тело вируса, а обломок тела хозяина

Рановато пока Реди опровергать

[Константин ВАРБ]

У А.Ю. Бычкова в той лекции есть ещё один очень важный тезис: скорее всего LUCA был не одним самостоятельно живущим организмом, а СООБЩЕСТВОМ довольно простых организмов типа наноархеот, живущих в симбиозе. Ни один из них не мог синтезировать для себя все необходимые белки, аминокислоты и т.п. Все они обменивались ферментами и помогали друг другу.

А что разве кто-то предполагает иное??

Т.е. жизнь изначально возникла не просто как клетка, а как цельная биосфера!

А LUCA, фаза суммаций первичных биосфер, при переходе к современной биосфере, к проблеме происхождения жизни каким боком?

[Константин ВАРБ]

"медленно и неточно"  --- а что у первожизни есть задача сразу быть идеальной?

Нет - у жизни задача - копироваться настолько точно, чтобы минимально необходимая машинерия для следующих итераций копирования получалась работоспособной. Это и называется порог Эйгена, о котором тут талдычу со ссылками уже который месяц.

Зачем??
Такая задача может быть только у Соляриса, с его же возможностями, но не раньше

[Константин ВАРБ]

все реакции трансляции в рибосоме выполняются молекулами РНК, а вот белки их стабилизируют и повышают эффективность работы.

РНК как автокаталики стабилизируют, а белки направляют, изменится направление, и рибосома не произведёт новый белок. а полезет за ним в ДНК

Вот в этом то и проблема, для данной теории рибосома слишком специализированная и слишком служебная структура
Это тоже самое что конструировать эукариотическую клетку с митохондрии   

[Константин ВАРБ]

тайна жизни недоступна хотя бы из невозможности изучать "интимные" взаимодействия между сложными молекулами. а вот условия возникновения жизни вполне можно установить и изучить...

Возможно,  с помощью теории музыки
Ну и надеюсь в ближайшие десятилетия оборудование которое можно будет применить в клетке появится, плазмохимическое напыление нанокомпозитов изобрести его потребует, нужно будет потом только чуток оптимизировать и перезаточить на нужды биологии

[Константин ВАРБ]

почему из куриных яиц орлы не вылупляются?

Есть такая наука - называется генетика. В школе про неё рассказывают.

Rattus, когда Максим Гераськин опять на доказательствах эволюции появится, разъясните ему про жуков
Кстати, он не хуже Димс, посчитать может (для Вас на халяву), так что только подготовьте, сформулируете что считать
 

[Константин ВАРБ]

Нет никаких далекоидущих "целей" у эволюции - сами же писали. ДНК придумали вирусы сначала через "обратную транскриптазу" (РНК-ДНК полимеразу) для того, чтобы уклониться от РНКазной антивирусной защиты первоклеток. А потом клетки подхватили гены синтеза ДНК от заражавших их вирусов и тогда уже

Выглядит вполне логично. В таком случае, от рибозимов к ДНК дорожка пролегает достаточно прямая.

Идея действительно красивая
Но вирусы тогда откуда взялись, или на машине времени были телепортированы в прошлое
имхо, теория управления этого не позволяет, или есть какие то другие варианты??

Тогда мы опять приходим к идее, что как такового мира РНК никогда не было, а живые системы изначально эволюционировали  как комплексы полипептидов и полинуклеотидов, весьма примитивных.

Нет, одно из другого не следует
Структуры развивались, отбирались и нормализовывались самостоятельно, а РНК первоначально тоже либо самостоятельно, либо уже на некоторой стадии развития внутри развивающихся структур

Но основная проблема не структуры и не РНК, а калий-натриевый насос, а он вытекает из сборки на шпатах ми первичный потенциал для которого они предоставляют

[Rattus]

мы опять приходим к идее, что как такового мира РНК никогда не было

Но вот Михаил Никитин в своей книге и прочие не отметают идею что старт эволюции мог пойти и с чисто рибозимных гиперциклов - последующему и постепенному вовлечению пептидов для получения всё большей адаптивности это вроде как не мешает по их представлениям. В общем момент включения пептидного синтеза в биосистемы - вопрос всё ещё открытый.

По мне так дистанция между порами в глинах и жировыми пузырьками непреодолимая.

А чего там непреодолимого-то? С одной стороны минеральная подложка, а сверху это накрыто куполом из адсорбированного липидного пузырька. Прокариоты и сейчас в 99% случаев в природе живут адгезированными к границе раздела сред (биоплёнка), а не планктонными клетками.

Т.е. клеточные структуры возникли ещё раньше, чем собственно жизнь.

Это спор между концепциями "первичной пиццы" и "первичного майонеза".

Вы говорите о молекулах так, как будто это живые существа, со своими потребностями.

Потому что язык естественный у нас такой. Если бы писал так, как пишу статьи в научные журналы - меня бы тут всего 1,5 читателя поняло в лучшем случае. А это форум всё же популяризаторский, а не академический. Если хотите, вот то же самое академическим языком:
"Экологическая ниша вирусов не подразумевает адаптивного значения для них содержать собственные неспецифические системы репликации, особенно в условиях наиболее сильного давления отбора на размер генома среди всех форм жизни." - стало совершенно точно и без антропоморфизмов, но вот понятнее ли читателям тут?
Иными словами - вирусы с самого начала "специализированные эгоисты", развивавшие системы специфичной репликации именно своей наследственности, а клетки - "специализированные автохтоны", развивавшие системы автономного воспроизведения в неживой среде вообще - "не взирая на лица" того, что реплицируется - лишь бы show must go on. И вот в постоянной борьбе и гонке адаптаций - с самого начала - эти две стратегии и сформировали вообще всю ту жизнь какую мы знаем. Без паразитов эволюция не идёт в принципе - таково глубокое убеждение Евгения Кунина.

Вирусов в современном виде тоже не было

А зачем в современном? "Монстры Шпигельмана" возникают на раз и в бесклеточной среде. "Альтруистическая" и "эгоистическая" стратегии - ровесники самой Жизни:

они появились и эволюционировали совместно с самореплицирующимися гиперциклами

- именно такЪ.

Если только к группе протоклеток

К группам взаимодействующих макромолекул, которые и составляли протоклетки.

С другой стороны, мы говорим, что жизнь появилась не как единичная клетка, а как единичная биосфера. И продолжает существовать в этом виде и поныне, лишь усложняя свою внутреннюю структуру.

Что-то как-то такой вариант склоняет к применению бритвы им. Оккама-Лапласа - также как и в случае группового отбора. Для его обоснования нужны хорошие аргументы.

А это путь к программируемой химии, а за ней к аналоговому программированию, и многому другому

типа чашки с ручкой внутри и прочим продуктам сна разума дилетантов, что ни уха ни рыла в обсуждаемой теме, но мнение имеют - мнение, неизменно вызывающее facepalm у специалистов.

Этому должны же быть какие то причины??

В неизменных условиях идёт лишь стабилизирующий отбор - строго по Дарвину. И не "три с гаком", а два-два с половиной максимум - до кислородного события и эукариотизации.

Ни одна клетка всего не самопроизводит

Это, разумеется, очередная брехня от недоучки не так, ибо давно известно, что https://elementy.ru/novosti_nauki/430872
Да в общем те же цианобактерии, которых многие исследователи считают наиболее близкими к корню главного клеточного древа жизни из всех нынеживущих организмов и вообще чуть менее чем все автотрофы это делают. Другое дело, что не все свои метаболиты они способны адекватно утилизировать, а некоторые процессы им зачастую гораздо выгоднее оказывается оставить на аутсорсинг откуп симбионтам.

Добавлено:

Rattus, а почему у Вас Опарин и Лепешинская в данном контексте стоят через тире?

Потому что одно fecajo в данном контексте.

Когда будет внедрение в клиническую практику?

Уже 38 лет как внедрено: "Первый рекомбинантный человеческий инсулин был одобрен FDA в 1982 г." Доброго ВАм утра!

Но капсид не тело вируса, а обломок тела хозяина

Из фрагмента хозяйской мембраны состит только СУПЕРкапсид сложных вирусов. Капсид - всегда конструкция из вирусных белков и даже определяющая черта собственно настоящих вирусов.

Рановато пока Реди опровергать

Вот идите и перечитайте учебники по вирусологии - желательно посвежее и крайне желательно - не по диагонали.

РНК как автокаталики стабилизируют, а белки направляют

Современная трансляция - весьма непростой процесс в деталях на переднем крае молбиологии. Тут точно не место для их обсуждения.

и рибосома не произведёт новый белок. а полезет за ним в ДНК

Это вообще что за набор слов? Если имеется ввиду через сцепку регуляции трансляции и транскрипции - то так и пишите - не на molbiol.ru сидите и не Нам в личку пишете - тут основные читатели - неспециалисты.

Зачем??

По определению жизни. Жизнь - это массив информации, что размножается без вырождения за обозримое время (астрономического масштаба в нашем случае).

Rattus

А чего это Ви к Нам соизволили обратиться, господин игнорантъ? Когда хлопали дверью, подтяжки за ручку двери зацепилися?

[Константин ВАРБ]

Ни одна клетка всего не самопроизводит

Это, разумеется, очередная брехня от недоучки не так, ибо давно известно, что https://elementy.ru/novosti_nauki/430872
Да в общем те же цианобактерии,

В общем опять пошли заборные бананы 

Все недоучки, только один Rattus теоретически умный.
Почитали бы хотя бы как цианобактерии в промышленных установках разводят 

[mbrane]

Вирусные частицы не "самособираются", а производятся клеткой, на которой они паразитируют. Так что придётся отслеживать весь путь - от первичного саморепликатора, до клетки.

не путайте сборку компонентов вирусных частиц и их производство... Необходимые РНК и протеины действительно производятся клеткой... но затем эти компоненты - спонтанно - при участии исклчительно броуновского движения самособираются...