Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[Maki]

Вполне удобоваримое

Для появления таким образом жизни потребовалось как раз огромное давление атмосферы( что бы улучшить слипание аминокислот ), температура рядом с жерлом маленького вулкана - чёрного курильщика под 400 градусов ( что бы реакции активнее шли, ибо где лучше растворяются жиры, в ледяной воде или в кипятке?)

Точно удобоваримое?

[SY]

насколько высокие концентрации солей могли быть в нашей "первичной окрошке"?

Воды раньше было много больше на Земле. И на растворение и накопление солей нужно время. И надо помнить, что изначально углекислоты было очень много, Поэтому поверхностная вода была очень кислой. А в такой среде в отсутствие кислорода хорошо растворяется железо(2). И это был основной металл растворённый в воде. При появлении первого свободного кислорода железо посыпалось в осадок образовав гигантские скопления железной руды на дне древних морей и океанов.

[Проходящий Кот]

.....
Точно удобоваримое?

Хотя бы тем, что вы сразу видите проколы данного текста.

[Maki]

насколько высокие концентрации солей могли быть в нашей "первичной окрошке"?

Воды раньше было много больше на Земле. И на растворение и накопление солей нужно время. И надо помнить, что изначально углекислоты было очень много, Поэтому поверхностная вода была очень кислой. А в такой среде в отсутствие кислорода хорошо растворяется железо(2). И это был основной металл растворённый в воде. При появлении первого свободного кислорода железо посыпалось в осадок образовав гигантские скопления железной руды на дне древних морей и океанов.

Вот не очень уверен, что воды было "много больше". Для концентрации органики, воды как раз таки должно было быть немного. И я не уверен, что на растворение и накопление солей требовалось какое-то значительное время. Вода, возможно, была весьма сильно минерализована.
Возможно, нам просто следует разобраться, при каких концентрациях и каких солей органические полимеры лучше всего "себя чувствуют". Так мы "катархейскую лужу" и реконструируем.

[Maki]

В ходе работ учёные изучали область звёздообразования AFGL 5142. Было установлено, что фосфоросодержащие молекулы образуются в процессе формирования массивных звёзд.
P.S.
Небольшой обзор по космической пыли от 2000 г. Тоже оставлю здесь.
Если у кого-то есть материалы посвежей - кидайте сюда.

[pkl]

Я всё же считаю, что ДНК и РНК у первых организмов появились сразу. В том числе и поэтому.

Ну появились и что?

Ну и то, что нет никакой проблемы курицы и яйца. Появились вместе и сразу начали помогать другу другу реплицироваться.

Тимин - это всего лишь урацил с пришитой сзади (в пятом атоме пиримидинового кольца) метильной группой. Цитозин повально метилируется в CpG-динуклеотидных сочетаниях точно также - просто не тотально у всех клеточных форм - потому и не получил отдельного наименования. И там ещё много чего могло плавать, что потом никуда не применилось.

Ну естественно пошёл отбор на устойчивость соединений и скорость их репликации.

Вот и Евгений Кунин примерно также "избавил" свою концепцию, сделав абиогенез по сути исключительно маловероятным событием. По объясняющей силе такой подход не сильно лучше чем "на то божья воля" - по сути всё это просто капитуляция перед сложностью проблемы.

Малая вероятность и Божья воля - это тождественные понятия. Если Вы раскрыли лотерейный билетик и нашли там 10 р., это не означает вмешательство неких сверхъестественных сил, это просто математика.

Но дальше-то каков был адаптивный путь эволюции до генетического кода и первоклеток?

Ну а дальше описано в той канадской статье - они стали обрастать нуклеотидами и полипептидами, причём те "конструкции", которые катализировали синтез полипептидов лучше, поощрялись естественным отбором.

у архей и бактерий мембраны из разных, малосовместимых веществ...
...Тогда ещё возникает вопрос - как произошёл переход от одного химсостава мембраны к другому (от терпенового архейского к фосфолипидному бактериальному)? Поскольку смешанный у простых клеток просто так не очень-то работает.
У нас и организмов с урезанным генетическим кодом сейчас нет, но предполагать, что он появился такой разом - это значит встать на позицию исключительной маловероятности абиогенеза в нашей вселенной.

Хм... а не может быть так, что жизнь на Земле возникла независимо дважды? И не было никакого Луки? В этом может быть уникальность нашей планеты: планет с жизнью миллионы, может, даже сотни миллионов во всей Галактике. Но везде жизнь возникла только один раз и пошла каждая своим путём, или "архейским", или "бактериальным". Везде она существует столько же, сколько и наша, миллиарды лет минимум. Но никаких эукариотов нигде не возникает. Да и кислородного фотосинтеза тоже. При этом расстояния между планетами исключают какой-либо перенос биологического материала.

Если вся биохимия идёт в естественных пустотах в той же глине, то липидная мембрана как бы и без надобности - всё работает и так.

Пока там есть поток ресурсов. А когда он начинает иссякать, те, кто не экспериментировал с мембранами начинают вымирать - и происходит обычный отбор.

А зачем им экспериментировать? Какие преимущества изначально даёт мембрана?

Но больше всего настораживает то, что мы нигде в природе не встречаем ничего подобного.

В конце концов, стартовая последовательность - это только 6 нуклеотидов, она могла возникнуть и случайно.

И куда больше может возникнуть случайно. До десятков нуклеотидов. Тут элементарная комбинаторная арифметика.
Но нынешние самые мелкие функциональные РНК (тРНК) начинаются почти от сотни.

Более древние были, но не сохранились.

[Rattus]

Появились вместе и сразу начали помогать другу другу реплицироваться.

Чем больше компонентов должно появиться за раз одновременно, тем меньше вероятность такого события. Собственно это основная проблема группового отбора вообще.
В случае химической эволюции, конечно, могут иметь место химические закономерности, надёжно определяющие нужный путь, как при синтезе рибонуклеотидов. Но в совместной репликации РНК и пептидов пока такого конкретного пути не найдено.

Ну естественно пошёл отбор на устойчивость соединений и скорость их репликации.

Отбор просто на скорость репликации или на устойчивость сами по себе вовсе не обязаны вести к усложнению по циклу Дарвина-Эйгена, что наглядно видно по тому же "монстру" Шпигельмана.

Ну а дальше описано в той канадской статье - они стали обрастать нуклеотидами и полипептидами, причём те "конструкции", которые катализировали синтез полипептидов лучше, поощрялись естественным отбором.

Вот как у Вас всё просто! Ну раз всё просто и нет проблем - пробирку в руки - и вперёд - констролить гомункулуса...

Более древние были, но не сохранились.

Может и были - только какие у них тогда были/должны были быть последовательности и как они эволюционировали? Кто на этот вопрос ответит - тому и будет вечная слава и почёт разрешителя проблемы абиогенеза.

Малая вероятность и Божья воля - это тождественные понятия.

А Божий дар тождественен яичнице, ага. Верующим это расскажите. Да и просто всем носителям любого естественного языка.

Если Вы раскрыли лотерейный билетик и нашли там 10 р., это не означает вмешательство неких сверхъестественных сил, это просто математика.

Спасибо, Капитан!

Хм... а не может быть так, что жизнь на Земле возникла независимо дважды?

Если таки имеются на то ещё неизвестные нам химэволюционные закономерности, то может даже и многажды.
Вот только нынешняя биосфера вся идёт от одного корня последние ~4 миллиарда лет, а остальные все вымерли весьма давно.

И не было никакого Луки?

LUCA(S) был. Это молекулярно-биологический факт, прослеживаемый независимо по целому ряду древнейших генов. Так что пытаться пересматривать фундамент истории земной биосферы уже поздно.

А зачем им экспериментировать?

Затем что мутагенез - фундаментальное свойство жизни. Снова Ваш, Полковник Дарвин.

Какие преимущества изначально даёт мембрана?

https://users.livejournal.com/-hellmaus-/120714.html

[Скеп-тик]

Чем больше компонентов должно появиться за раз одновременно, тем меньше вероятность такого события.

Какие там различия? ДНК и РНК по нуклеотидам полностью идентичны, различаются только "каркасом" А различия "каркасов" - один атом...

[loky1109]

Какие там различия?

Дело же не в различиях. Появление даже двух идентичных сложных молекул менее вероятно, чем появление одной.

[Combinator]

Какие там различия? ДНК и РНК по нуклеотидам полностью идентичны, различаются только "каркасом" А различия "каркасов" - один атом...

Вы привели лишь различие в рибозе. Но есть ещё отличие в одном нуклеиновом основании. Вместо использующегося в РНК урацила в ДНК используется тимин. Говоря по простому, тимин это метилированный урацил.

[Rattus]

Какие там различия?

Да В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯХ же! ДНК вообще отношения к проблеме абиогенеза практически не имеет. Весь вопрос в том с какой длины и какой консервативности последовательностей рибозимов стартует цикл Дарвина-Эйгена. Если к ней добавить ещё и пептиды - картина может и становится ближе к реальности и абиогенез может так и становится гораздо более вероятным процессом, но изучать его и моделировать в такой форме пока не проще ничуть.

[Maki]

Какие там различия?

Да В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯХ же!

А не в САМОРЕПЛИКАЦИИ ли коренное различие?
РНК здесь выглядит как неоспоримо первоедное "Яйцо", из которого, по мере усложнения, и возникла "Курица". И именно вследствие этого, мнение, что:

...нет никакой проблемы курицы и яйца. Появились вместе и сразу начали помогать другу другу реплицироваться.

...судя по всему неверно.
А вот это мнение:

Появление даже двух идентичнО сложных молекул менее вероятно, чем появление одной.

...верно. Только не "менее вероятно", а, надо полагать, совершенно невероятно.

[loky1109]

...верно. Только не "менее вероятно", а, надо полагать, совершенно невероятно.

Как это противоречит моему утверждению?

[Maki]

...верно. Только не "менее вероятно", а, надо полагать, совершенно невероятно.

Как это противоречит моему утверждению?

Не знаю. А оно действительно противоречит?

[loky1109]

Цитата: loky1109 от Вчера в 22:09:38
Цитата: Maki от Вчера в 21:05:09
...верно. Только не "менее вероятно", а, надо полагать, совершенно невероятно.
Как это противоречит моему утверждению?
Не знаю. А оно действительно противоречит?

Использованные обороты указывают на это.

[pkl]

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.

А не надо было спорить с генетиками. Не надо вообще отрицать очевидные факты, это всегда плохо заканчивается:
https://nplus1.ru/news/2020/02/23/mike
Я и не думаю отрицать генетику. Я против упрощения представлений о происхождении жизни. Это был не один процесс, это было несколько взаимосвязанных процессов, протекавших параллельно.

В любом случае теория должны быть правдоподобной.

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.

А это уже работа генетиков. Я же не предлагаю дословно следовать гипотезе Опарина - она уже устарела.

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.

Теория рибозимов не объясняет, как и зачем появился синтез белка. И как и зачем произошёл переход к ДНК в качестве хранилища наследственной информации. Ну и, наконец, в окружающей нас живой природе нет никаких "рибонуклеиновых" организмов, даже следов их, за исключением некоторых /не всех!/ вирусов.

(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.

 

Таки есть: Земля с сохраняющейся миллиарды лет кислородной атмосферой представляет собой удивительный феномен и неизбежно должна привлекать внимание хотя бы для изучения. А с учётом её минерального богатства - и для колонизации.

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.

Так и единичный рибозим точно так же выжрет все доступные нуклеотиды, причём очень мыстро, скорее всего, за считанные часы, и? Дальше то что? В данном случае я согласен с гипотезой, что метаболизм появился раньше репликации. Т.е. были какие-то химические процессы, НЕПРЕРЫВНО поставлявшие нуклеотиды репликаторам благодаря чему отбор и оттачивание каталитических функций шёл непрерывно.

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.

Для синтеза аминокислот нужна сухая безводная среда. Это может быть или высыхающий вулканический источник, или пустыня.

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.

А Вы смотрели лекции, ссылки на которые я давал? Там по химическому составу цитоплазмы клетки однозначно установили местом возникновения жизни  вулканические источники.

[pkl]

Капсид - это защитный чехол вируса.

Кого это я опровергаю?

Инквизитора Реди с его  ab ovo

А поконкретнее нельзя? А то ведь вирусы самособираются - это подтверждено наблюдениями.

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

Возникли. Причём, видимо, дважды. Независимо друг от друга.

[pkl]

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.

И что же, никак нельзя представить сложные химические саморепликаторы из одних только рибозимов?

Если жизнь без аминокислот невозможна, значит, все океаниды, включая замороженные, типа Европы и Энцелада, - безжизненны.

[pkl]

Причём, возможно, и очаг абиогенеза был далеко не единственным. И победил тот, где впервые появилась собственно клетка.

Я тоже пришёл к этой мысли. На неё меня навели разные мембраны бактерий и архей. Возможно, в этом и состоит уникальность нашей планеты.

Это касается современной биосферы, которая по сути и есть огромный симбиоз. И симбиозы эти не от хорошей жизни, а от голода.

Нет, скорее всего ни одна из зародившихся протоклеток не имела всего необходимого для выживания. Они были вынуждены сотрудничать, чтобы выжить.

Совершенно верно!
Появление рибозимов решительно перечеркнуло всю прочую "химическую эволюцию", и все природные полимеры стали для них едой.

Не все, а только те, которые они умели разбирать на "запчасти". Что предполагает наличие некоего метаболизма. Сам по себе рибозим-саморепликатор ничего не может, кроме как самореплицироваться. Чтобы существовать в природной среде, даже очень благоприятной, ему надо много чего ещё.

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.

Возможно, здесь и проходит граница, разделяющее живое и неживое. Просто пузырьки - не жизнь. А вот если у них есть механизмы саморепликации и передачи наследственной информации, пусть самые примитивные...

[Гидразин]

На лицо факт:
Жизнь на Земле появилась очень рано, буквально как сформировалась кора так и вот она жизнь.
А из этого следует что либо жизнь это так же просто как кристаллизация воды при замерзании к примеру.
Либо Земной эволюции предшествовала долгая и нудная подготовка, но тогда это очень уникальный процесс, в какой нибудь комете что-то сформировалось, эволюционировало, долгие миллиарды лет скитаний, оттаиваний, замерзаний и так далее.