Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[Wert]

Интересно, что органические молекулы с кремнием гораздо более устойчивы в концентрированной серной кислоте, чем в воде. Это связано с тем, что в воде кремниорганика гидролизуется за счет нуклеофильной атаки ОН^- на атом кремния, в серной кислоте же преобладает электрофильная атака (протоном), а так как атом кремния положительно заряжен, он слабый нуклеофил. Например, в этой кислоте могут существовать в отличии от воды соединения со свзями Si-X (X=Si, H, F). Еще соединения кремния могут образовывать прочные водородные связи, что необходимо для сохранения стабильности макроструктур в серной кислоте, которая является сильным хаотропным агентом (разрушает водородные связи). Однако есть и проблемы. Кремний имеет высокое сродство к кислороду и поэтому будет представлен в виде кремнезема, который термодинамические очень устойчив, ненасыщенные структуры (двойные и тройные связи), которые широко используюся жизнью, обычно устойчивы только при криогенных температурах. В криорастворителях (жидкий этан и азот) ситуация еще лучше со стабильностью, но в них очень плохо растворяется органика. Так что, они вряд ли подходят для жизни на кремнии.

[it]

На поверхности кометы или астероида под вакуумом никакой жидкости быть не может в принципе.

Бактерии живут в водных или соляных прожилках льда, и эти прожилки могут периодически открываться на поверхности ядра кометы и снова закрываться в результате нагрева звездой и вращения ядра кометы.
Также некоторые бактерии концентрируют соль и сахара из окружающей среды, а также синтезируют специальные белки-антифризы, что позволяет таким бактериям жить даже вне водных прожилок. В одном из научно-популярных фильмов (возможно, National Geographic) говорилось о том, что бактерии за счёт своего антифриза могут не только жить во льду, но и перемещаться в нём.

[vika vorobyeva]

Авторы с вами не согласны.

Да, невнимательно прочитала.
Они там различают истинно жидкую углекислоту, которая возможна на планетах типа "холодная Венера", и плотный закритический флюид при температурах меньше 100°С. Последний хуже подходит на роль растворителя, я за него и уцепилась взглядом.
Получается, авторы подтвердили выводы, сделанные ранее в этой теме Плюс внезапная серная кислота, про которую, однако, пока недостаточно данных (насколько устойчивы растворенные в ней различные органические вещества).

[Wert]

Плюс внезапная серная кислота, про которую, однако, пока недостаточно данных (насколько устойчивы растворенные в ней различные органические вещества).

Выше давал ссылку. Концентрированная серная кислота будет разрушать органические молекулы (например водородные связи в белках, окислять или дегидратировать), с включением атомов кремния будет лучше.
Да и как она будет накапливаться на поверхности, если будет реагировать с горными породами?

Авторы с вами не согласны.

А как быть с малой растворимостью солей в жидкой углекислоте, о которой говорят авторы?

[Combinator]

А как быть с малой растворимостью солей в жидкой углекислоте, о которой говорят авторы?

А почему вы решили, что соли металлов обязательно необходимы для зарождения жизни, тем более, что многие металлы сами по себе в ней растворяются хорошо?

[Wert]

А почему вы решили, что соли металлов обязательно необходимы для зарождения жизни, тем более, что многие металлы сами по себе в ней растворяются хорошо?

Соли - источник ионов металлов без которых огромное количество ферментов просто не работает. В ДНК, РНК и АТФ входят остатки фосфорной кислоты. Если их не будет в растворах, то жизнь не сможет их использовать. Натрий-калиевый насос для передачи нервных импульсов тоже требует ионов. Как без них? Можно ссылку про растворимость металлов в углекислоте?

[mbrane]

А как быть с малой растворимостью солей в жидкой углекислоте, о которой говорят авторы?

А почему вы решили, что соли металлов обязательно необходимы для зарождения жизни, тем более, что многие металлы сами по себе в ней растворяются хорошо?

катализапторы, системы хранения энергии, при чем щелочные и щелочноземельные металлы + желез+алюминий - образуют кору - на людой плланете

[mbrane]

Можно ссылку про растворимость металлов в углекислоте?

да все понятно там и так - линейная молекула  без дипольного момента, взаимоlействие с решетками кристаллов минимально

[Combinator]

Соли - источник ионов металлов без которых огромное количество ферментов просто не работает. В ДНК, РНК и АТФ входят остатки фосфорной кислоты. Если их не будет в растворах, то жизнь не сможет их использовать. Натрий-калиевый насос для передачи нервных импульсов тоже требует ионов. Как без них? Можно ссылку про растворимость металлов в углекислоте?

Металлы, конечно, нужны, без них никак, но зачем обязательно в растворе? Чем плох вариант, когда реакции катализируются металлами, лежащими на дне? Кстати, фосфаты и в воде, насколько понимаю, практически не растворяются, и что, и воду на этом основании будем отметать? Натриевый насос это уже высший пилотаж, до него ещё доэволюционировать надо.
Про растворимость металлов невнимательно ссылку прочитал - они хорошо растворяются в сверхкритическом, а не жидком углекислом газе. Тем не менее, не могу согласиться с авторами по поводу печальных перспектив из-за резкого изменения растворимости scCO2 в заисимости от температуры. На Fig. S6 отлично видно, что при давлениях в 300 бар и выше растворимость почти не зависит от температуры! Так что, по прежнему сохраняю оптимизм по крайней мере по поводу зарожденя жизни в scCO2.  

[it]

И посколько жидкой воды, растворяющей вещества, там нет бактерии этими лапками соскабливают с поверхности нужное для жизни. 

На поверхности льда, как и на поверхности любого вещества вблизи его температуры плавления, имеется жидкий слой этого вещества (поверхностное плавление). Причём чем ближе к температуре плавления - тем этот слой толще. Он составляет от нескольких нанометров до нескольких десятков микрон.

[mbrane]

Чем плох вариант, когда реакции катализируются металлами, лежащими на дне?

тем шо солнца не видать

[mbrane]

Причём чем ближе к температуре плавления - тем этот слой толще. Он составляет от нескольких нанометров до нескольких десятков микрон.

а кода вакуум абсолутный в окрестности поверхности плавления? шо тогда?

[it]

а кода вакуум абсолутный в окрестности поверхности плавления? шо тогда?

Ровно то же самое. Некоторые молекулы из жидкоподобного слоя возгоняются, но они тут же замещаются новыми. Толщина жидкоподобного слоя от внешнего давления не зависит. Жидкоподобный слой на поверхности существует хоть в вакууме, хоть под давлением газа в 1 атм.

Поверхностное плавление - это фундаментальное свойство нано- и микроразмерных систем, оно зависит только от температуры и радиуса кривизны нано- или микросистемы.

Существование жидкоподобного слоя на поверхности льда подтверждается как лабораторными, так и компьютерными экспериментами. Катание на коньках возможно лишь из-за наличия жидкого слоя на поверхности льда, иначе коэффициент трения был бы близок к единице.

[Rattus]

Чем плох вариант, когда реакции катализируются металлами, лежащими на дне?

Тем, что настоящая жизнь с пространственно-автономными организмами из него не получится - она так и будет прозябать в виде биохимических гиперциклов при этих кусках минералов пока градиент готовой химической энергии не иссякнет - астрономически совсем недолгий срок.

С этим, как раз, проблем нет. Сила светового давления пропорциональна, грубо говоря, квадрату радиуса тела, а масса - кубу. Соответственно, ускорение тела под действием давления солнечных лучей растёт пропорционально уменьшению его размеров, так что, споры будут входить в ядро кометы как нож в масло.

Ага - а клеточная стенка в цитоплазму тогда - ещё быстрее. И получается, что шутка о том, что при каждом нажатии на клавиатуру мы давим не менее миллиона бактерий - никакая не шутка, а очень суровая быль!

Бактерии живут в водных или соляных прожилках льда, и эти прожилки могут периодически открываться на поверхности ядра кометы и снова закрываться в результате нагрева звездой и вращения ядра кометы.

Выбрасывая газ под давлением и вынося по пути в космос всё, что могло там где-то налипнуть.

Также некоторые бактерии концентрируют соль и сахара из окружающей среды, а также синтезируют специальные белки-антифризы, что позволяет таким бактериям жить даже вне водных прожилок.

В земной атмосфере с ненулевой влажностью и сильно ненулевым давлением.

На поверхности льда, как и на поверхности любого вещества вблизи его температуры плавления, имеется жидкий слой этого вещества (поверхностное плавление). Причём чем ближе к температуре плавления - тем этот слой толще. Он составляет от нескольких нанометров до нескольких десятков микрон.

КВАЗИждкий. И никаких десятков микрон, а максимум - полмикрона: "Поверхностный слой льда по своим механическим свойствам действительно сильно отличается и от кристаллического льда, и от воды. Это вязкоупругая пленка толщиной от 100 до 500 нанометров — она тем толще, чем выше температура, а ее вязкость зависит от скорости скольжения. Причем вязкость на два порядка выше, чем у воды, — гораздо ближе к машинному маслу."
Диаметр наименьшей свободноживущей бактерии без приличной клеточной стенки - 200-250 нанометров.

Некоторые молекулы из жидкоподобного слоя возгоняются, но они тут же замещаются новыми.

Образуя новую поверхность. Какое это имеет отношение к обсуждаемому вопросу проникновения микробов ВГЛУБЬ кометы - непонятно совершенно.

[it]

Образуя новую поверхность. Какое это имеет отношение к обсуждаемому вопросу проникновения микробов ВГЛУБЬ кометы - непонятно совершенно.

Мне тоже непонятно, что означает это ваше "образуя новую поверхность". Я говорил про то, что этот жидкий слой на поверхности льда не может исчезнуть, несмотря на возгонку отдельных атомов. И от того, что он контактирует с вакуумом - от этого он тоже не исчезнет.

По поводу толщины этой плёнки - есть разные оценки. И обычно всё-таки не по коэффициенту трения оценивается её толщина, а по структурным характеристикам, например, по степени рассеяния электронов или  рентгеновского излучения. Сам эффект поверхностного плавления известен достаточно давно - см., например, статью "Premelting" в википедии.

Ну а в целом по поводу проникновения бактерий внутрь кометы хочу сказать, что поверхность её скорее всего имеет множество трещин, куда бактерия может просто-напросто залетать из космического пространства. Конечно, какие-то бактерии будут выброшены из этих трещин обратно в космос потоками газа, но вместе с тем могут произойти и такие изменения поверхности кометного ядра в результате которых бактерии, наоборот, будут замурованы в трещинах, в которые они залетели. Есть работа, в которой показано, что бактерия прикрепляется ко льду да, именно лапками - специальным белком.

[leon10010]

Катание на коньках возможно лишь из-за наличия жидкого слоя на поверхности льда,

а наличие жидкого слоя возможно только из за катания на коньках.

[Серый Страж]

И получается, что шутка о том, что при каждом нажатии на клавиатуру мы давим не менее миллиона бактерий - никакая не шутка, а очень суровая быль!

Это же не способ дезинфекции клавиатуры. Может, и давим, но сколько за раз, это вопрос.

Если давить с такой силой, что все бороздки-канавки папиллярного узора на пальцах выровняются, то, наверное, можно раздавить бактерию. Но, это с какой же силой надо давить на клавиши? У нас же кончики пальцев не твёрдая полированная поверхность, которая ещё и идеально совмещается с поверхностью клавиши. Кроме того, и поверхность клавиш тоже не идеально ровная, там полно «ямок», в которых могут спрятаться бактерии.   

И ещё надо учесть, что в зазоре между пальцем и клавишей останется тонкий (для нас тонкий, а для бактерии это весьма приличная толщина) слой жидкости (пот, жир), который распределит нагрузку на бактерию.

А если просто нажимать, без полного смятия/сглаживания папиллярного узора, то бактерии по большей части просто «соскользнут» в зону между «гребешками» папиллярного узора и/или в «ямки» на клавише и останутся целыми.

Да и вообще, мы при печатании, скорее всего, не давим бактерии, а просто переносим их с кожи на клавиатуру и обратно.

[leon10010]

Может, и давим, но сколько за раз, это вопрос.

Столько же, сколько своих клеток кожных. Надавил на клавишу - раздавил миллион клеток своих. Лучше не давить на клавиши! Лучше на стул сесть. Сел на стул -....

[Combinator]

Тем, что настоящая жизнь с пространственно-автономными организмами из него не получится - она так и будет прозябать в виде биохимических гиперциклов при этих кусках минералов пока градиент готовой химической энергии не иссякнет - астрономически совсем недолгий срок.

Зато можно будет преодолеть главное препятствие всех теорий зарождения жизни в воде - водный парадокс (синтез большинства полимерных биологических молекул и наиболее древние метаболические циклы идут с выделением, а не поглащением воды, так что, их реализация "с нуля" в водной среде весьма затруднена. А потом, когда жизнь окрепнет, можно будет уже и от дна оторваться.

Ага - а клеточная стенка в цитоплазму тогда - ещё быстрее. И получается, что шутка о том, что при каждом нажатии на клавиатуру мы давим не менее миллиона бактерий - никакая не шутка, а очень суровая быль!

Во-первых, речь о спорах. Во-вторых, доказано, что даже кишечная палочка способна выдерживать перегрузки до 400 000 g.

[Rattus]

Да и вообще, мы при печатании, скорее всего, не давим бактерии, а просто переносим их с кожи на клавиатуру и обратно.

Что называется, "спасибо, Капитан!"

Может, и давим, но сколько за раз, это вопрос.

Нисколько. Ибо, например, разница осмотического давления, которое вполне выдерживает клеточная стенка даже у грамотрицательных бактерий, достигает 20–25 атмосфер. Не думаю, что есть клавиатуры, способные выдержать такие и бОльшие давления на клавиши...

А потом, когда жизнь окрепнет, можно будет уже и от дна оторваться.

Так как оторваться-то если металлы для биокатализаторов не мобилизованы?

Во-вторых, доказано, что даже кишечная палочка способна выдерживать перегрузки до 400 000 g.

Доказано, что жизнеспособность в обычных условиях при центрифугировании начинает снижаться уже после 4000 g.
А кометный лёд на микромасштабе - нет?