Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[Maki]

Просто оставлю здесь, чтоб не потерялось.

Avida - это бесплатная научная программная платформа с открытым исходным кодом для проведения и анализа экспериментов с самовоспроизводящимися и развивающимися компьютерными программами. Он обеспечивает подробный контроль над экспериментальными настройками и протоколами, большим набором измерительных инструментов и сложных методов анализа и последующей обработки экспериментальных данных.

Planet Simulator это машина , предназначенная для изучения происхождения жизни на планете Земля и за ее пределами. Тренажер был анонсирован исследователями из Университета Макмастера от имени Института происхождения 4 октября 2018 года. Машина была разработана в первую очередь для изучения теории, согласно которой жизнь на ранней Земле зародилась в « теплых маленьких прудах ».

На сайте Университета Макмастера поиск выдаёт кое-какую информацию. Например интервью Dr. Maikel Rheinstadter, Ph.D.

Поиск в Google по Planets Simulator RNA выдаёт кое-какую информацию, например научпоп статейку Начало жизни на другой планете (доступен гуглоперевод)

После 70 дней в Planet Simulator не только были созданы цепи РНК, но и другие молекулы спонтанно сформировали отдельные области, окруженные мембраной. Это структуры, сильно напоминающие биологические клетки. Более того, РНК переместилась в эти клетки так же, как наш собственный генетический материал хранится в клетках нашего тела.

P.S.
Свежий обзор по астробиологии и абиогенезу https://www.mdpi.com/2075-1729/10/5/52/htm
Моделирование мокрого/сухого цикла формирует защиту из кремнезёма https://www.mdpi.com/2075-1729/10/1/3/htm

[pkl]

Сейчас смотрю замечательный цикл лекций Джека Шостака, предлагающего свою гипотезу возникновения жизни:
https://www.youtube.com/watch?v=PqPGOhXoprU
https://www.youtube.com/watch?v=CJ5jh33OiOA
https://www.youtube.com/watch?v=jfq5-i8xoIU
С титрами.

Если вкратце - вначале были амфифильные молекулы, которые объединились в мембраны и создавали протоклетки.

[Maki]

Сейчас смотрю замечательный цикл лекций Джека Шостака, предлагающего свою гипотезу возникновения жизни:

Отлично.
Но лекции, да ещё и на чужом языке - материал не для каждого удобоваримый.
Я погуглил "jack w. szostak abiogenesis"
Вылезает некоторое количество публикаций, которые читаются или со словариком или в гуглопереводе.
Выкладываю несколько. 
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2009/szostak/facts/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2926753/
https://www.pnas.org/content/early/2011/08/01/1107113108

[pkl]

Я смотрю в ютубе со включёнными субтитрами, всё понятно и очень наглядно.

[Maki]

Новая работа: https://nplus1.ru/news/2021/03/25/clamp-your-rna

Канадские ученые методом эволюции в пробирке создали РНК-фермент (рибозим), способный уcтойчиво воспроизводить молекулы РНК после специфического распознавания их промотора.

[pkl]

Новая работа: https://nplus1.ru/news/2021/03/25/clamp-your-rna

Канадские ученые методом эволюции в пробирке создали РНК-фермент (рибозим), способный уcтойчиво воспроизводить молекулы РНК после специфического распознавания их промотора.

Так это же, по сути, проторибосома!

[Rattus]

Так это же, по сути, проторибосома!

С чего бы? Это прото-РНК-полимераза. При этом как от неё эволюция должна перейти в таком случае к синтезу белка - неясно пока ниразу.

[Maki]

С чего бы? Это прото-РНК-полимераза. При этом как от неё эволюция должна перейти в таком случае к синтезу белка - неясно пока ниразу.

Ну, возможно компьютеры нам помогут и в этом. Укладку белка, наконец-то посчитали. Надеюсь, что удовлетворившись победами в шахматах и покере, машины наконец примутся и за абиогенез.

P.S.
Интересная новость:
Планетологи заподозрили существование течений в подледном океане Энцелада.

[mbrane]

Укладку белка, наконец-то посчитали.

А полносьтю статью удалось прочитать.... До апосчтали как до киева раком

[zeon111]

Происхождение жизни на Земле и вообще возникновение, абиогенез это животрепещущий вопрос.
Меня лично интересует МИНИМАЛЬНАЯ оценка ВРЕМЕНИ возникновения жизни на Земле? То есть когда Достоверно 100% неоспоримо появляются первые ископаемые следы жизни  - будь то бактерии какие или  вирусы или археи или это строматолиты?  То есть Допустим мы уверены 100% что это ископаемый строматолит а не пузырь грязевой был живым и его возраст допустим 3,2 млрд лет.... или это ископаемые бактерии возрастом 3,3 миллиарда лет, а не пузырики или палочки кристаллов. И уверены на 100%, что это жизнь. Просто читая статейки разброс в полтора миллиарда лет от 2,8 миллиардов до 4,3 миллиарда лет назад.  Какое минимальная оценка появления жизни на Земле? По архелолгическим оценкам и по генетическим подсчетам?

[pkl]

Так это же, по сути, проторибосома!

С чего бы? Это прото-РНК-полимераза. При этом как от неё эволюция должна перейти в таком случае к синтезу белка - неясно пока ниразу.

Но ведь согласно гипотезе мира РНК, сначала возникла репликация РНК и только потом, на их основе - синтез белка. Или я что-то не понимаю? В конце-концов, рибосома ведь тоже рибозим по сути.

[Rattus]

Но ведь согласно гипотезе мира РНК, сначала возникла репликация РНК и только потом, на их основе - синтез белка. Или я что-то не понимаю?

Согласно гипотезе мира РНК, первые биохимические гиперциклы выполнялись рибозимами и ключевым таким циклом должна быть репликация РНК этих рибозимов. На каком этапе и в какой форме в этот процесс включались пептиды - в ней не указано.

В конце-концов, рибосома ведь тоже рибозим по сути.

Рибозим - это любой катализатор/молекулярная машина на основе РНК. Точно также как энзим - это любой катализатор/молекулярная машина на основе белка.
И мотоцикл и шагающий экскаватор - машины. И что с того?

[Maki]

Меня лично интересует МИНИМАЛЬНАЯ оценка ВРЕМЕНИ возникновения жизни на Земле? То есть когда Достоверно 100% неоспоримо появляются первые ископаемые следы жизни  - будь то бактерии какие или  вирусы или археи или это строматолиты?

Если "несомненно" - то это, наверное, геологическая формация Пилбара в Австралии. Там явные признаки микробной жизни возрастом около 3,5 миллиарда лет. Соперничает с ними Исуа в Гренландии. Там оценка - 3,7 миллиардов.
Более древние, но уже косвенные признаки жизни содержат графитовые включения в цирконах, возрастом 4,1 миллиард лет.

В конце-концов, рибосома ведь тоже рибозим по сути.

Наверное правильней сказать, что первичные рибозимы - это прото-ДНК + прото-полимераза. Носитель информации и её размножатель "в одном флаконе". Как эта дрянь приобрела ещё и рибосомную функцию, и принялась носить на хвосте аминокислоты и олигопептиды - совершенно непонятно.

[Maki]

https://elementy.ru/novosti_nauki/433815/Ugrozhayut_li_khimery_gipoteze_mira_RNK

...недавняя публикация группы химиков под руководством Раманараянана Кришнамурти предлагает альтернативный взгляд на пребиотическую эволюцию. Исследователи предположили, что жизнь возникла из химерных молекул, наполовину состоящих из ДНК, а наполовину — из РНК. По их версии, ДНК и РНК возникли вместе на самых ранних стадиях эволюции, пройдя первые эволюционные шаги «рука об руку»

[muhserg]

Пардон, за небольшой некропостинг.

Тема показалась наиболее удобной для вопроса.

Могут ли существовать другие типы нуклеиновых кислот?

Ладно, почему фосфор, а не мышьяк более -менее понятно.

А вот почему только пять азотистых оснований и только два сахара?

А если взять не рибозу, а ксилозу, например?

Наверняка, такие эксперименты проводились.
Интересно, каковы их результаты.

[Rattus]

А вот почему только пять азотистых оснований

Четыре с метилированными "диалектами". Тимин - это просто 5-метилурацил. Метильная группа присоединена в тимине там же, где метится другое пиримидиновое основание - цитозин при эпигенетических модификациях. И существует ещё как минимум две природные модификации нуклеотидов: метилирование цитозина и аденина в N4-положении: https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_methylation А тРНК содержит ещё более экзотические модифицированные нуклеозиды - дигидроуридин и псевдоуридин.
Так что или 4 или сразу более 6!
В условиях пребиотической химии азотистые основания образуются в присутствии ультрафиолета, но только эти оказываются к нему самыми устойчивыми - т.е. это уже результат действия адаптивного отбора: https://users.livejournal.com/-hellmaus-/119736.html

Наверняка, такие эксперименты проводились.
Интересно, каковы их результаты.

Получаются как правило либо плохо взаимодействующие, либо нестабильные структуры. А часто - и то и другое:
https://www.mdpi.com/2075-1729/10/12/346/htm

[Maki]

https://users.livejournal.com/-hellmaus-/119736.html

Спасибо, весьма интересно:

Так солнечный ультрафиолет может служить фактором отбора по следующим направлениям:

самых УФ-стойких азотистых оснований, образующих комплементарные пары, среди других ароматических соединений
хирально чистых олигонуклеотидов среди рацемических
длинных молекул РНК из более коротких
молекул РНК, содержащих локальные двуспиральные участки (шпильки), из молекул со случайными последовательностями

Можно представить себе некий аналог полимеразной цепной реакции — когда под ультрафиолетовым излучением на РНК-матрицах растут комплементарные цепи, затем локальный нагрев выше 100 градусов расщепляет двухцепочечные РНК на одиночные цепи, которые при снижении температуры опять достраивают себе комплементарные цепи. Это обеспечивает репликацию любых РНК независимо от их каталитической активности.

Подскажите, а в каких средах и какими приёмами как правило проводятся опыты с репликацией рибозимов и их химической эволюцией? Обычно пишут о результатах, а методику оставляют за кадром.

[Serg53]

локальный нагрев выше 100 градусов расщепляет двухцепочечные РНК на одиночные цепи, которые при снижении температуры опять достраивают себе комплементарные цепи

Я много раз уничтожал нежелательные локальные патогенные объекты у себя на коже локальным нагревом до + 75 + 80 Цельсия. Пока никаких рецидивов не было. Полгода назад уничтожил в правом ухе объект неизвестной этиологии, объёмом 15 куб. мм.

[Maki]

Я много раз уничтожал нежелательные локальные патогенные объекты у себя на коже локальным нагревом до + 75 + 80 Цельсия. Пока никаких рецидивов не было. Полгода назад уничтожил в правом ухе объект неизвестной этиологии, объёмом 15 куб. мм.

Возбудители кожной инфекции к температурам выше 60 град. не приспособлены, и у них происходит необратимая денатурация белка.
К расщеплению и самосборке РНК в условиях геотермальных луж, которая сейчас обсуждается, это не имеет никакого отношения.

[Rattus]

Спасибо, весьма интересно

Ну, кагбе лет пять как эти заметки собраны в довольно известную уже тут книгу: https://elementy.ru/bookclub/book/545/Proiskhozhdenie_zhizni

Подскажите, а в каких средах и какими приёмами как правило проводятся опыты с репликацией рибозимов и их химической эволюцией? Обычно пишут о результатах, а методику оставляют за кадром.

Методика всегда описана в соотвествующем разделе полного текста оригинальных статей Materials & Methods. И для разных этапов подходы могут очень сильно отличаться. Сейчас важное значение отводят компартментализации реакционной смеси в "микрореакторы" и реагирующие макромолекулы изолируют в липосомы, сорбируют на микрогранулах, покрытых стрептавидином и т.п...
Ну а доступ к полным текстам статей далеко не всегда бесплатен, как известно, хотя при необходимости достать текст конкретной нужной статьи - не большая проблема сегодня, как тоже хорошо известно...