Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[Rattus]

Наследственности еще нет, стало быть изменять нечего и отбор без наследственности не работает.

Не совсем - конкуренция химических реакций существует и без наследственной информации. Каким именно путём она приводит к её возникновению - и есть главный вопрос.

[гравицап]

Ну к возникновению наследственности конкуренция вряд ли имеет отношение.
Может быть вначале была курица метаболизм?
Если капли, коацерваты плавают в растворе рнк, поглощают эти рнк, концентрируют и как то заставляют их соединятся в цепочки подлиннее пока не лопнут и не разделятс на несколько маленьких капель.
В таком варианте мы имеем наследственность и изменчивость в одном флаконе - пузырьки всегда одинаковые но комбинаторно состав их всегда разный. И по сути это уже как бы жизнь. Питается, размножается, но нет эволюции.
А в какой то момент в капельке собирается репликатор и тогда начинается биоэволюция.
Конечно не может быть чтобы лишь немногие комбинации могли быть репликаторами , во всяком случае это надо обосновать - как я понимаю у всех живых организмов разные же комбинации репликаторов , значит вариантов тьма

[Rattus]

Ну к возникновению наследственности конкуренция вряд ли имеет отношение.

Почему? Все опыты по искусственной эволюции рибозимов как раз так и получаются.
Вот, кстати, буквально только что вышла свежайшая статья по теме.

Может быть вначале была курица метаболизм?

А это как исключает конкуренцию между реакциями и катализаторами, более и менее эффективными?

Если капли, коацерваты плавают в растворе рнк, поглощают эти рнк, концентрируют и как то заставляют их соединятся в цепочки подлиннее

Это схема Шостака - давно уже предложенная, но всех вопросов пока не решающая.

[Проходящий Кот]

Идущая от гипотезы Опарина.
Из биографии академика  Опарина следует, что он сам по себе фигура.
Поэтому непонятна настойчивость его привязывания к Лысенко.....

[Rattus]

Идущая от гипотезы Опарина.

Общие гипотезы в реальной науке идут "пятачок за пучок в базарный день". Ну и что что гипотеза? Н.К.Кольцов предложил механизм наследственного аппарата в виде линейной дискретной последовательности, способной к саморепликации, а А.М.Оловников - механизм удлинения теломер хромосом эукариот. Но толку от того до установления структуры макромолекул НК и открытия белка-теломеразы?

Поэтому непонятна настойчивость его привязывания к Лысенко...

Не люблю знаете-ли, когда исторические факты затираются. К сожалению сабжа теперь не спросишь: почему он сам "в самом конце 1955 г. продолжал усердно отстаивать лженауку не только Лысенко, но и Лепешинской, несмотря на то, что к этому времени было уже опубликовано немало статей, разоблачающих их данные, и несмотря на то, что не было уже основания бояться репрессий за отстаивание истин настоящей науки."
Просто эта история наглядно показывает, что случается с конструктивным научным занием, если довольствоваться только неконкретными, ничего не объясняющими общими фразами и мантрами. Настоящая наука же всегда должна быть как можно более детальна: какие именно процессы, реакции, молекулы, где и когда и т.п. Иначе никакой объясняющей силы в ней не будет - одна иллюзия...

Куда менее понятна ВАша настойчивость продолжать истоффтоп без содержимого собственно по теме обсуждения. Последующие такие чисто оффтоп-посты будут удаляться вместе с ответами как флуд без объяснения причин.

[Maki]

Однако, мне кажется, в данном случае профессионалы сами загнали себя в ловушку: высказав гипотезу, что жизнь началась с мира РНК, им теперь надо объяснить возникновение белкового синтеза, высказав гипотезу, что жизнь возникла в виде плёнки на минералах, им надо как-то придумать, как они отпочковались от минерального субстрата в виде клетки. Я избавлен от таких мучений!

Я не "профессионал", но позволю себе прокомментировать.
Пытаться "избавиться от мучений" - самый опасный путь для учёного. Надо именно "загонять себя в ловушку", а затем из неё последовательно выбираться.
Идея "всё возникло само и сразу" - это то, на чём прокололся Опарин. И споры с генетиками, в итоге, привели его к позорной лысенковщине.
Конечно, в "бульоне" могли быть и липидные пузырьки, и олигопептиды, и плёнки, и коацерваты. И, конечно же, они могли иногда "пригождаться" для рибозима как оболочка или фермент. Но проблема в том, что "прописать" информацию о себе в его геноме ламарковским путём эти молекулы, а тем более целые структуры, не могли. Никак. И выбраться из этой ловушки, опаринцы не сумеют никогда.
Напротив, идея о том, что рибозимы, благодаря неточностям саморепликации, могли случайно приобретать новые каталитические свойства, и с пользою для себя делать полипептиды - с точки зрения генетики вполне естественна. И вся "комбинаторная сложность" здесь сводится к самосборке рибозима и присоединению к нему первого гена.

Почему не должно? Парадокс Ферми весьма настойчиво намекает, что таки должно. Вот Вы говорите, что саморепликатор жрал-жрал нуклеотиды, а потом переключился на аминокислоты. Потом - на липиды. А как? Чтобы есть аминокислоты, ему нужны особые биохимические механизмы. Очень непростые. Откуда они возьмутся? При этом проблема  любого саморепликатора, включая самокопирующийся рибозим, в том, что он размножается в геометрической прогрессии и выжрет пищу раньше, чем куда либо проэволюционирует ибо дело это небыстрое.

(кликните для показа/скрытия)

Извиняюсь за оффтоп - но никакого "Парадокса Ферми" нет. Наши наблюдательные возможности столь ничтожны, что никого мы не можем видеть в принципе. А вероятность того, что в обозримом радиусе от нас кто-то синхронно проявляет интетес к SETI/METI - просто нулевая.
Всё, что мы сейчас можем в плане поиска "внеземной жизни" - это упорно искать следы абиогенеза на Луне и Марсе. Ну и заодно прошерстить Европу и Энцелад.

 
Что касается саморепликатора - жрать-то он сожрёт. Но благодаря неточной репликации наделает множество ошибок. А потом будет сидеть голодный, и ждать появления новых нуклеотидов от распада своих неудачных копий. И за это время, он рискует развалиться сам.
Появление мутации, повышающей точность репликации и стабильность рибозима, могла дать в такой обстановке решающее преимущество.
Что касается скорости - рибозимам не надо тратить время на синтез сложных структур и сложный метаболизм. И скорость их самовоспроизводства и эволюции чрезвычайно высока. В пробирке это убедительно доказано.

Отуда там аминокислоты возьмутся?

Оттуда же, откуда они берутся на поверхности. Разумеется, в толще катархейского грунта не было полезного ультрафиолета. Зато там были лёд и вода, ионы, газы под сверхвысоким давлением, органика протопланетного диска, и приличное количество радиации. Мне кажется, для органического синтеза условия неплохие.
Могла ли вода выбрасывать получившуюся органику на поверхность и там замерзать или испаряться, создавая условия для концентрации? Полагаю, да.
Могли ли все необходимые нуклеотиды и аминокислоты синтезироваться уже на глубине 10 км.? Надо проверить.
Но если после проверки ответ будет "Да" - значит предположение, что абиогенез случился где-то очень глубоко, и на оттаявшую поверхность с подземными водами попал уже готовый LUCA не стоит сбрасывать со счетов. Хотя, конечно же, по совокупности факторов, катархейские гейзеры, грязевые вулканы и замерзающие лужи кажутся мне поинтереснее.

[Константин ВАРБ]

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??

Между прочим, это очень красивое и правильное возражение.
Но, таки, как бы вы сами объяснили это противоречие?

А я не знаю откуда берётся противоречие, даже ЛУКА, не единственный и не первый организм, а лишь суммация определённого уровня развития биосферы, имхо существование биосферы из одного вида, возможно только на уровне Соляриса, и с уровня Соляриса

Происходило развитие разных систем, и конвергентно и дивергентно и параллельно
Одно другому не противоречит

На уровне бактериальных матов обмен этими системами, а так же новая их прочитка и использование происходили постоянно

Комментарий модератора раздела

Вырезан флуд и злоупотребление смайликами и форматированием шрифтов. +10%. Rattus

[Константин ВАРБ]

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

Капсид - это защитный чехол вируса.

Кого это я опровергаю?

Инквизитора Реди с его  ab ovo

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

А почему не на липидных мембранах?

А как возникнут и ОТБЕРУТСЯ внутренние структуры этого насоса, если самого насоса нет?
А шпаты этот первичный насос дают бесплатно

[Rattus]

даже ЛУКА, не единственный и не первый организм

Спасибо, Капитан! Первая буква этой аббревиатуры, означающая слово Last, с языка оригинала никак и не переводится как "первый".

а лишь суммация определённого уровня развития биосферы

Ниразу не факт. Возможно его протоклеточные ровесники имели целый ряд существенно других генов или даже семейств вполне функциональных генов, которые вымерли, совершенно не оставив следов. Не думаю, впрочем, что их было сильно больше, чем всё то, что нам дошло от LUCA(S), но само существование совершенно не исключено.

имхо существование биосферы из одного вида, возможно только на уровне Соляриса, и с уровня Соляриса

С учётом чрезвычайно широко распространённого горизонтального переноса генов у прокариот, вирусно-прокариотная биота Земли и есть фактически такой Солярис, где нет объективного признака подразделения организмов на изолированные виды.

Происходило развитие разных систем, и конвергентно и дивергентно и параллельно
Одно другому не противоречит

Снова спасибо! Правда конструктивное содержание этого тезиса читателю может остаться неясным...

На уровне бактериальных матов обмен этими системами, а так же новая их прочитка и использование происходили постоянно

Оно и сейчас происходит постоянно в масштабе всей планеты, хотя и на бОльших масштабах времени:
...there are still multiple common spacers in Thermus communities from different continents. The common spacers can be reconstructed in identical or similar CRISPR arrays, excluding their independent appearance and suggesting an extensive migration of thermophilic bacteria over long distances.
(Т.е. "...находятся общие спейсеры [системы CRISPR] у давно известных термофильных бактерий рода Thermus с разных континентов. Общие спейсеры могут быть реконструированы в идентичных или близких CRISPR-кассетах, что исключает их независимое появление и заставляет предположить масштабную миграцию термофильных бактерий на длинные расстояния.")

Одна эта работа показывает масштаб происходивших и происходящих процессов в этом мире прямо у нас под ногами.

[OratorFree]

У нас часто спор идет впереди современной науки.

Утверждение, что коацерватные капли это жизнь - явно не современная наука, простите. Да , интересно, что на вулканических породах может идти полимеризация аминокислот. Даже книжку на эту тему читал и авторов помню как сейчас:  "Сидей Фокс и Клаус Дозе..." .  Но это же не жизнь! Лично мой мозг страдает, когда кто-то рассуждает о жизни без механизмов наследования/мутаций/отбора и сохранения признаков. Фраза "Жизнь - это способ существования белковых тел, состоящий по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел. " (с)  Меня убивает своей бредовостью. По мне этот мистицизм насилие на мозгом. 

       

[Проходящий Кот]

Это всего-лишь наука 19 века.

[Rattus]

Фраза "Жизнь - это способ существования белковых тел, состоящий по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел. " (с)  Меня убивает своей бредовостью.
По мне этот мистицизм насилие на мозгом.

Тем не менее всё тот же Евгений Кунин в примечании всё той же Логики Случая отдал дань и этому определению как в общем весьма точному для своего времени: жизнь без белков мы не только не знаем, но и представить себе не можем, чтобы она при этом обладала способностью к хоть какой-то адаптации к условиям за пределами богатой среды своего возникновения. При этом детали, составляющие белки - аминокислоты - по сути самые компактные и при том универсальные элементарные модули для сборки молекулярных машин - длиной всего в три "с половиной" (если считать кислород карбонильной группы "верхнего" углерода) атома: крайние атомы для анизотропного и легкообратимого соединения между собой (как детали LEGO), а центральный - несёт боковую функциональную группу, определяющую химические свойства мономера. И всё это, вместе с функциональными группами - из самых распространенных во вселенной элементов-неметаллов (H-CNO-S). Ни один честный нанотехнолог химик-струтурщик не сможет придумать деталь оптимальнее!
Да и мистицизма там нет - есть только указание на "тотальный" обмен веществ как на обязательный критерий. Другое дело, что это определение далеко не полное по сути.

[Maki]

Ниразу не факт. Возможно его протоклеточные ровесники имели целый ряд существенно других генов или даже семейств вполне функциональных генов, которые вымерли, совершенно не оставив следов. Не думаю, впрочем, что их было сильно больше, чем всё то, что нам дошло от LUCA(S), но само существование совершенно не исключено.

Причём, возможно, и очаг абиогенеза был далеко не единственным. И победил тот, где впервые появилась собственно клетка.
А, кстати, как рибозимы переносят высушивание?  Выкушав полностью свою собственную лужу, эти ребята должны были как-то попадать в соседнюю.

Я к тому, что ни одна из протоклеток не могла синтезировать для себя всё.

Они и сейчас не могут. Уберите грибы из почвы - исчезнет всё остальное - водоросли, нематоды, высшие растения. Или очистите от бактерий кишечник термита и коровы. Сдохнут.

Это касается современной биосферы, которая по сути и есть огромный симбиоз. И симбиозы эти не от хорошей жизни, а от голода.
А в момент зарождения жизни, "первичный бульон" вероятно был достаточно насыщен всем необходимым. Симбиоз должен был возникнуть позднее - когда "халява" окончилась, и началась жестокая конкуренция.

Утверждение, что коацерватные капли это жизнь - явно не современная наука, простите. Да , интересно, что на вулканических породах может идти полимеризация аминокислот. Даже книжку на эту тему читал и авторов помню как сейчас:  "Сидей Фокс и Клаус Дозе..." .  Но это же не жизнь! Лично мой мозг страдает, когда кто-то рассуждает о жизни без механизмов наследования/мутаций/отбора и сохранения признаков.

Совершенно верно!
Появление рибозимов решительно перечеркнуло всю прочую "химическую эволюцию", и все природные полимеры стали для них едой. Идея, что некие части клетки возникли самостоятельно решительно разбивается о простое возражение: признак, не записанный в ДНК/РНК не наследуется.
Возможно, первым саморепликатором были весьма полезны природные липидные пузырьки и олигопептиды. Но в выигрыше оказались те, кто научился строить свою структуру самостоятельно.

[Rattus]

А, кстати, как рибозимы переносят высушивание?

Смотря при какой температуре. Большинство биополимеров (кроме разве что особо хрупких ферментов) переносят лиофилизацию очень даже хорошо и хранятся сухими гораздо дольше.
Как правило чем больше воды (разбавление) - тем меньше стабильность биополимера.

[Maki]

А, кстати, как рибозимы переносят высушивание?

Смотря при какой температуре. Большинство биополимеров (кроме разве что особо хрупких ферментов) переносят лиофилизацию очень даже хорошо и хранятся сухими гораздо дольше.
Как правило чем больше воды (разбавление) - тем меньше стабильность биополимера.

Тогда получается не "первичный суп", а "первичная окрошка". То есть не тёплая, как оно рисуется во всех книжках, а холодная лужа, которая периодически высыхает и органическая пыль из которой разносится ветром во все стороны.

P.S.
Хотя, возможно она бывала и тёплой. Зиму-лето и на катархейской Земле никто не отменял.

P.P.S.
Кстати, наткнулся на статью о хондритах, где авторы высказывают нетрадиционную точку зрения на их происхождение. Якобы это не первичное вещество протопланетного диска, а остатки слабодифференцированных ядер газовых гигантов, которые подверглись взрывному разрушению на ранних стадиях развития СС. По крайней мере, то, что это обломки разрушенной планеты - вполне убедительно. Но если это так - значит мы не можем рассматривать их как полный аналог того материала, из которого состояла земная поверхность в катархее. Где в СС могла бы сохраниться эта первичная пыль?

[Rattus]

Тогда получается не "первичный суп", а "первичная окрошка".

Майонез. Или пицца. Немалую роль в абиогенезе играл ультрафиолет, как изветстно, а "пицца" им лучше пропекается.

[Maki]

Тогда получается не "первичный суп", а "первичная окрошка".

Майонез. Или пицца. Немалую роль в абиогенезе играл ультрафиолет, как изветстно, а "пицца" им лучше пропекается.

Возможно, органике приходилось то пропекаться, то замораживаться, то лиофилизироваться.
Из всего что тут говорилось, следует, что хотя у РНК есть определённый оптимум для саморепликации - молекула эта довольно живучая, и периодические высыхания, замораживания и прочие кулинарные фокусы ей не так уж и опасны.

[Rattus]

Возможно, органике приходилось то пропекаться, то замораживаться, то лиофилизироваться.

Последнее - это только ещё в открытом космосе разве что. Для лиофилизации нужно весьма низкое давление - чтобы раствор выкипал при низкой температуре.

[Maki]

Возможно, органике приходилось то пропекаться, то замораживаться, то лиофилизироваться.

Последнее - это только ещё в открытом космосе разве что. Для лиофилизации нужно весьма низкое давление - чтобы раствор выкипал при низкой температуре.

Но давление, судя по всему, действительно было довольно низким. Так что и кипение шло при невысоких температурах, и лёд возгонялся весьма энергично.
Получаются весьма прохладные "геотермальные поля". Мелкие водоёмы, грязевые вулканы, горячие источники, лёд, такыр...

P.S.
Воды, которые поступали на поверхность Земли, были насыщены не только органикой и газами, но и солями. Так что если мы допускаем концентрирование органики за счёт испарения воды и вымораживания - возникает вопрос, насколько высокие концентрации солей могли быть в нашей "первичной окрошке"?

[Проходящий Кот]

Вполне удобоваримое описание возникновения жизни на Земле:
https://sevastian-mos.livejournal.com/57235.html
Возникновение жизни при высоких давлении и температуре.