Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[Бобр-99]

Может "мнение" журналиста вычеркнуть и оставить ссылку на источник?
А то "усиливают форму энергии".

[alex_semenov]

IN VITRO?

Команда ученых смешала четыре простых органических вещества, не имеющих отношения к биохимии, с водой в стеклянных сосудах, окруженных зелеными светодиодными лампами. Внешне это было похоже на праздничные гирлянды. Когда включался свет, смесь вступала в реакцию и образовывала так называемые амфифилы, или молекулы с гидрофобными (не переносящими воду) и гидрофильными (любящими воду) частями.
За счет сил поверхностного натяжения молекулы самоорганизовались в шарообразные структуры, называемые мицеллами. Эти структуры удерживали жидкость внутри, где она приобретала другой химический состав и превращалась в похожие на клетки «пузырьки», или наполненные жидкостью мешочки.
В конце концов, пузырьки выбрасывали больше амфифилов, похожих на споры, или просто лопались, и свободные компоненты образовывали новые поколения структур, еще более похожих на клетки. Число выделяющихся «спор» росло, причем они понемногу стали отличаться друг от друга. Некоторые из них с большей вероятностью выживали и размножались — таким образом, моделируя то, что исследователи назвали «механизмом свободной наследственной изменчивости» — основой дарвиновской теории эволюции.

Что-то это мне напоминает... колбочки-пузырьки... мембраны... Опарин (и покорение Крыма)? Нет? Но о мире РНК тут - ни слова. Это, кажется бесспорно. Это какая-та ересь совсем не на магистральной линии Партии и Правительства!
Дайсон (главный еретик), кстати очень защищал всеми забытого Опарина и тоже считал что жизнь начинается именно с "пузырьков" и "мембран", а уж потом... 
Но вот этот пассаж:"Некоторые из них с большей вероятностью выживали и размножались — таким образом, моделируя то, что исследователи назвали «механизмом свободной наследственной изменчивости» — основой дарвиновской теории эволюции."
Улыбнул.
Ну да. Может быть и ПОХОЖЕ... Но как же далеки... как же далеки эти народники от народа!
Неживая природа очень разнообразна и может удивлять.
Насколько я понял, пацаны реально получили что-то забавное. Но дейстительно, если это шаг, то только первый шаг на пути... а длинну пути даже никто толком и не измерил (Кунин пытался и его быстро как Галилея свернули в бараний рог, заставили блеять со всеми в унисон).
Главное.
Ну шаг. А дальше куда?
 

[Mercury127]

Что коацерваты способны симулировать жизнь — давно известно. Но вот с копированием наследственной информации в них туго. А без этого порог Эйгена не пройти.

https://alphapedia.ru/w/Error_threshold_(evolution)

“Без ферментов коррекции ошибок максимальный размер реплицирующейся молекулы составляет около 100 пар оснований.

Чтобы реплицирующаяся молекула кодировала ферменты коррекции ошибок, она должна быть существенно больше 100 оснований.”

[alex_semenov]

Чтобы реплицирующаяся молекула кодировала ферменты коррекции ошибок, она должна быть существенно больше 100 оснований.”

Насколько я, профан, понимаю именно проблема "коррекции ошибок" и заставила Кунина в своё время назвать минимальный барьер высоты прыжка от неживого к живому именно в 10^-1000. Саморепликаторы могут быть очень коротки и просты. Хотя на меня все шикают за это, но я как компьютерный прогаммист, ни раз сам игравшийся с клеточными автоматами типа "Жизнь" Конвея (на самом деле есть целый раздел вычислительнйо математики по поводу таких объектов) чётко понимаю что  процесс замерзания в лёд воды (и как "наследственно", "автокаталитически" это происходит) уже есть ТУПИКОВАЯ "форма жизни". Слишком ПРОСТАЯ нежить... Все саморастущие кристаллы - такие.



То есть. Да, конечно, саморепликация - сама суть стержень, основа жизни. Но этого просто так мало.  Если саморепликатор СЛИШКОМ лаконичен, то малейшая мутация его убъёт. И всё. Никакой изменчивости, никакой эволюции в нём не запустится. И между нежитью (миром кристаллов) и настоящей жизнью есть действительно ну очень широкая пропасть СЛОЖНОСТИ. И как известная нам жизнь ее переступила, мы как не знали так и не знаем.

[Ruslan_Sharipov]

Главное. Ну шаг. А дальше куда?

Колбу сделать побольше, скажем, размером с грод, помимо четырёх органических веществ добавить металлы, радиоизотопы, в отдельных местах повысить температуру, в других - понизить, разряды молний пропускать через колбу, камни вулканического происхождения положить на дно колбы.

[Ruslan_Sharipov]

Без ферментов коррекции ошибок максимальный размер реплицирующейся молекулы составляет около 100 пар оснований.

Возможно в первичной жизни не было никаких пар оснований. Как и в описанном эксперименте (https://hi-tech.mail.ru/news/130948-uchenye-na-shag-priblizilis-k-razgadke-poyavleniya-zhizni-na-zemle/), сначала могли образоваться устойчивые простые самореликанты с некими однотипными стыковочными узлами (типа кислота + основание - вода). Далее, когда этих устойчивых саморепликантов станет много, а первичные кирпичики исчерпаются, пойдёт процесс комбинирования устойчивых саморепликантов по стыковочным узлам и сформируются саморепликанты второго уровня.

Кстати, авторам исследования стоило бы не только описать словами формирование структур из четырёх простейших органических веществ, но и привести формулы получившихся сложных веществ, исследовать и описать постадийно химические реакции, лежащие в основе их репликации. Это могло бы в дальнейшем лечь в основу целенаправленного создания принципиально иной формы жизни с участием нашего разума, а не просто в результате комбинаторики с отбором.

[MenFrame]

Чтобы реплицирующаяся молекула кодировала ферменты коррекции ошибок, она должна быть существенно больше 100 оснований.”

Есть вроде вариант с первичным половым размножением.

[alex_semenov]

Главное. Ну шаг. А дальше куда?

Колбу сделать побольше, скажем, размером с грод, помимо четырёх органических веществ добавить металлы, радиоизотопы, в отдельных местах повысить температуру, в других - понизить, разряды молний пропускать через колбу, камни вулканического происхождения положить на дно колбы.

Мёртвому припарки.
Именно что буквально мертвому и буквально припарки.
Вернее...нет. Не так.
Всё верно.
Можно! Можно "колбу по-больше". Поможет. Но вы ЯВНО не понимаете насколько по-больше нужна "колба".
Настоящая наука начитается там, где появляется хоть какая-то математика.
Где мы можем хоть как то количественно сравнивать тёплое с мягким. Верно?
Вот эта всеми жутко нелюбимая оценка вероятности случайной самосборки живого из неживого, в условные 10^-1000 и есть по-сути базовая математика-МЕТРИКА жизни.
Да, если у вас есть ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ механизм по которому жизнь вскарабкается из нежизни - то его тупо надо найти. И размер колбы реально особой роли тут не будет играть. Действительно достаточно буквально лужи! В моле любого вещества 10²³ молекул. По сути это и есть число попыток что-то "собрать". Из неживого живое. Насыпать туда всего необходимого (мёртвого) и произнести заклинание...
Но 23 порядка и 1000 порядков - немножко разные порядки. Верно?



Хорошо. Увеличим "колбу"
1 моль воды это 18 грамм или 0,018 кг. В океане Земли 1,4E18 кг воды. То есть если в качестве УСЛОВНОЙ "колбы" мы возьмём весь земной океан то и он нам даст чуть меньше 20 порядков. Значит к числу Авогадро 23 добавляем 20, получаем уже 43 порядка. Но это всё еще далеко до 1000 (что бы "колба" была хотя бы сравнима с величиной случайности, тёплое с мягким). Можно конечно вспомнить про время (время лечит всё!),  про миллиард лет (хотя жизнь появилась на Земле мгновенно) ну допустим. Всё бросим в нашу "колбу".  С момента начала вселенной прошло порядка 10¹⁷ секунд. Давайте посчитаем нано-секунды. Всё равно 17+9 = 26 порядков. Добавляем к 43, получаем "уже" "колбу" размером 10⁶⁹ но это всё еще мало.
Давайте возьмём ВИДИМУЮ часть вселенной. Всю. И тут уже нет смысла играть мой спектакль дальше. Все всё, я думаю, уже поняли. Эта "колба" всё равно еще слишком мала! Все мельчайшие события вместе взятые в видимой части вселенной это всё еще меньше чем гугл  10¹⁰⁰. Число частиц в видимой части оценивается что-то порядка 10⁸⁰... Надо уточнять как каких.
Одним из первых (возможно первым) всё это осознал Хойл. Он был великий смутьян и умница. Именно он (как подсказывает мне мой склероз) первым и сравнил размер сложности жизни с размером видимой ему части "колбы" (вселенной). При этом сам он уже знал что видимая часть - не вся часть вселенной. Но он полагал что это не так важно. Видимая? Невидимая? Ну пусть невидимая часть будет в 10¹⁰⁰ раз больше видимой. То есть невидимая часть соотносится к видимой части Вселенной так, как видимая часть соотносится к одному элементарному кубику-тику-прапорщику (что думать? Трусить надо!) в нашей "колбе". Всё равно 10¹⁰⁰*10¹⁰⁰ = 10²⁰⁰. Это всё равно меньше необходимого размера 10¹⁰⁰⁰ что бы "колба" сравнялась по размеру с минимальной вероятностью скачка от нежизни к жизни!
Хотя Хойл, кажется брал еще менее вероятную величину барьера, кажется миллион порядков. Надо поднимать его работы и уточнять. Он говорил-считал о случайной самосборке белков, и возможно еще до открытия Крика и Уотса (ДНК).
Я не знаю, Так ли рассуждал на самом деле Хойл? Но это очень правдоподобный ход его рассуждений. И именно Хойл приучил нас не отличать видимую часть вселенной он всей остальной, непроизвольно считая что это НЕ ПРИНЦИПИАЛЬНО в контексте поднятого им вопроса о чудовищно высоком барьере между живым и неживым.  Мол, незнание размера вселенной тут никак не может что-то изменить.
Для случайной самосборки имеющейся у нас (конечной) вселенной как "колбы", считал Хойл, НЕ ХВАТАЕТ. Очень сильно не хватает. Значит мы - чудо (божье творение) или есть ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ механизм, преодолевающий безумную сложность случайной самосборки.
Так и появляется "научное обоснование" существование механизма абиогенеза.
Что он просто ОБЯЗАН быть иначе мы "нарушаем" принцип Бруно (всё в этой жизни ординарно, чудес не наблюдается и жизнь не чудо а закономерный, часто повтояющийся процесс). Быстрое (почти мгновенное) появление жизни на Земле как бы было вторым "доказательством" того, что механизм абиогенеза "в каждой луже" просто ОБЯЗАН существовать!
Но открытие (не фантазии про некий мурьтиверс и дурные бесконечности, а именно достойное нобелевки открытие с доказательствами) инфляционно-большой вселенной полностью переворачивает логику Хойла. Вселенная за пределами видимой части не в 10¹⁰⁰ раз больше видимой и даже не 10¹⁰⁰⁰ раз больше видимой. Она очень больше. Минимум в 10^{30 000 000} раз больше! Минимум!



МИНИМУМ!!!! Нижняя, самая скромная оценка 10^{30 000 000}

И вот эта "колба", действительно та самая "колба" ("эта нога кого надо нога!") в которой не надо "думать", а её  просто надо "трусить" и всё получится. С неизбежностью и много раз. Именно просто из-за размера "колбы", числа попыток.
И если мы оцениваем минимальный барьер сложности в 10^-1000 (а он может быть и выше, скажем 10^-1000000) то наша инфляционно-большая "колба" породит жизнь с НЕИЗБЕЖНОСТЬЮ много-много раз (принцип Бруно соблюдён!). Без всякого хитрого абиогенеза.
Это не доказывает что механизма абиогенеза нет. Но это опровергает "доказательство" Хойла (я так это называю), что абиогенез ОБЯЗАН существовать, к чему все "каждолужцы" уже привыкли и не готовы с этим расстаться (да, к хорошему привыкаешь быстро). Поэтому тут на Астрофоруме когда-то была такая "сеча великая" вокруг концепции Кунина-Мазура и я, дурак, был в самом её центре (напав на всех один в поле воин), и надо признать, был не самым умным бойцом тогда. Рубил и наших и ненаших... да, грешен... и правду и неправду матку....

[Mercury127]

Возможно в первичной жизни не было никаких пар оснований.

"пара" здесь — не более, чем универсальное название единицы кодирования в информационной цепочке. цепочка не обязана быть ни двойной, ни вообще сколь-нибудь физической — сейчас речь идёт просто об абстрактном математическом объекте и его свойствах в конкретной (опять же абстрактной) математической среде. примерно как о глайдере и других объектах в математической игре "Жизнь".

привести формулы получившихся сложных веществ

ну будут у вас цепочки вида ГАТЦАГТТЦЦАГ........АТЦГАТГЦТТ (сто букав каждая). сильно полегчало?

[Dem]

Ну шаг. А дальше куда?

А дальше в этих пузырьках концентрируются РНК

[viesis]

ну будут у вас цепочки вида ГАТЦАГТТЦЦАГ........АТЦГАТГЦТТ (сто букав каждая). сильно полегчало?

Имхо, здесь было бы интересно показать, что эти А, Г, Т, Ц вообще образуются. Ещё лучше, если бы преимущественно по сравнению с какими-то мыслимыми Б, В и тд.

[Павел Васильев]

Для случайной самосборки имеющейся у нас (конечной) вселенной как "колбы", считал Хойл, НЕ ХВАТАЕТ. Очень сильно не хватает. Значит мы - чудо (божье творение) или есть ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ механизм, преодолевающий безумную сложность случайной самосборки.
Так и появляется "научное обоснование" существование механизма абиогенеза.

Гм, а что, позвольте спросить, механизм случайной самосборки не может быть "божьим творением", тайным замыслом Создателя? То-есть приписывать сборке чудодействие, детерминированному процессу некую божественность нет смысла. Важно другое:
Встречаются очень сложные органические вещества, но возьмём попроще. Самая длинная формула C164H256Na2O68S2 это Майтотоксин, токсин, сильнейший органический яд.
Или вот - группа ученых СПбГУ смогла синтезировать в лаборатории аналог самого сложного со структурной точки зрения неорганического минерала на планете Земля — юингита. Формула минерала : Mg8Ca8(UO2)24(CO3)30O4(OH)12(H2O)138
Так вам и другим редкоземельщикам и пустолужцам вопрос - какова вероятность его самосборки, без учёта внешних условий среды, по вашей методике расчёта вероятности случайной самосборки биорепликатора или боинга на свалке? Не будут ли они одного порядка? У вас такие страшно громоздкие числа, что и разность в несколько порядков ничего не меняет, следствие - появление высокоорганизованной углеродной жизни на планете с подходящей водной средой в литосфере - вполне закономерное событие, а не случайный перебор как чистая комбинаторика. Вероятность абиогенеза определяется вещественным составом среды, присутствием Н2О,  концентрацией ингредиентов, наличием катализаторов, внешними факторами воздействия на образование кластеров и временем протекания реакций. Если все карты сходятся, то процесс абиогенеза идёт интенсивно повсеместно в концентрированной среде с практически стопроцентной вероятностью, на копиях Земли и суперземлях.

[Владимир96]

На мой взгляд, тут лучше всего изложена современная мета по теме. https://youtu.be/KSaXgcSbdQY?si=e49l5FvdYRgXapJD
Там полтора часа рассуждений. Если очень коротко - на землю жизнь пришла из космоса, абиогенез проходил во всей галактике сразу, поэтому оценки Кунина не запрещают внеземную жизнь.

[Combinator]

На мой взгляд, тут лучше всего изложена современная мета по теме. https://youtu.be/KSaXgcSbdQY?si=e49l5FvdYRgXapJD
Там полтора часа рассуждений. Если очень коротко - на землю жизнь пришла из космоса, абиогенез проходил во всей галактике сразу, поэтому оценки Кунина не запрещают внеземную жизнь.

Спасибо, на мой взгляд, несколько наивный сценарий, да и знаний всё-таки автору немного не хватает, но за попытку подхода к снаряду - зачёт!

[Ruslan_Sharipov]

Настоящая наука начитается там, где появляется хоть какая-то математика.

Дадим Вам математику. Не проблема. Что такое Ваши 10¹⁰⁰⁰. Это когда у Вас есть бусинки 10 разных цветов в неограниченном количестве. Вы начинвете составлять цепочку длиной в 1000 бусинок, нанизывая их на нитку по одной штуке. Тогда у Вас 10¹⁰⁰⁰ вариантов. Но нужна ли Вам такая буса со случайной хаотической последовательностью бусинок. Реальные биологические макромолекулы имеют повторяющиеся фрагменты в коде. Теперь представьте, что ваши бусинки сами склеились в 10 определённых устойчивых комбинаций, и Вы собираете Вашу бусу длиной в 1000 бусинок, выбирая из этих 10 устойчивых комбинаций. И на бусу длиной в 1000 бусинок у Вас уже 10¹⁰⁰ вариантов, что существенно меньше первоначальых 10¹⁰⁰⁰ вариантов. Если Ваши устойчивые комбинации длиной по 10 штук сами имеют тенденцию сформировать 10 наиболее целесообразных комбинаций длиной по 100 штук, например в результате саморепликации и отбора, то Ваш выбор сокращается до 10¹⁰, что вполне удобоваримая цифра.

[alex_semenov]

Настоящая наука начитается там, где появляется хоть какая-то математика.

Дадим Вам математику. Не проблема. Что такое Ваши 10¹⁰⁰⁰. Это когда у Вас есть бусинки 10 разных цветов в неограниченном количестве. Вы начинвете составлять цепочку длиной в 1000 бусинок, нанизывая их на нитку по одной штуке. Тогда у Вас 10¹⁰⁰⁰ вариантов. Но нужна ли Вам такая буса со случайной хаотической последовательностью бусинок. Реальные биологические макромолекулы имеют повторяюиеся фрагменты в коде. Теперь представьте, что ваши бусинки сами склеились в 10 определённых устойчивых комбинаций, и Вы собираете Вашу бусу длиной в 1000 бусинок, выбирая из этих 10 устойчивых комбинаций. И на бусу длиной в 1000 бусинок у Вас уже 10¹⁰⁰ вариантов, что существенно меньше первоначальых 10¹⁰⁰⁰ вариантов. Если Ваши устойчивые комбинации длиной по 10 штук сами имеют тенденцию сформировать 10 наиболее целесообразных комбинаций длиной по 100 штук, например в результате саморепликации и отбора, то Ваш выбор сокращается до 10¹⁰, что вполне удобоваримая цифра.

Не надо мне рассказывать еще раз то, что мы уже много лет назад тут обсудили с AlexAV и я согласился, что да, абсолютно стахостическая модель, возможно в жизни и не сущетвует (это чистая модель и весь вопрос насколько реальная физика к ней близка). Но для того что бы АБИОГЕНЕЗ сущесовтвовал, этакая квантово-механическая флуктуация в законах вселенной, это значит что в неком фазовом пространстве вероятностей всех мыслимых вариантов цепочек (пусть тех самых 10¹⁰⁰⁰), вместо более-менее ровной (плюс-минус) "степи" равновероятностей мы должны иметь нечто, напоминающее некую... гору, или систему пиков, возрвышенностей (большая вероятность чем 10^-1000). То что я назвал ПЛАТО БОГА.
И да.
Тогда будет "прямой путь" от неживого к живому. И это и будет тот самый механизм абиогенеза который все ищут. Тогда жизнь - в каждой луже. Но как бы мы не крутили, ситуация именно такая что у нас НЕТ теперь повода быть уверенным, что подобное ПЛАТО БОГА в пространстве квантовых вероятнсотей существует.
Раньше, когда Хойл подсчитал размеры видимой вселенной и сложность белков, уверенность что ПЛАТО БОГА должно быть - была. Очень твёрдая. От противного. Не могло не быть! Но теперь из-за инфляционно большой вселенной эта уверенность рассосалась.
Понимаете?
Это  - объективно.
Да, может быть и есть такой механизм. Может быть (хотя зачем во вселенной ДВА механизма зарождения жизни?). Но пропала уверенность что он должен быть. Это - неоспоримо. Нравится вам это или нет, но это неоспоримый факт, установленные развитием науки, в частности астрофизики.
Установлено НЕ ОТСУТСТВИЕ механизма абиогенеза, а именно отсутствие НЕОБХОДИМОСТИ в таковом.

Так вам и другим редкоземельщикам и пустолужцам вопрос - какова вероятность его самосборки, без учёта внешних условий среды, по вашей методике расчёта вероятности случайной самосборки биорепликатора или боинга на свалке?

Мне уже сто раз задавали и такой вопрос. И он всё там же. Ландшафт вероятностей сборки любого из 10¹⁰⁰⁰ вариантов чего-то там в математике абсолютно плоский и гладки. Представьте себе что каждому варианту на некой плоскости (в N-мерном пространстве) соответствует некая точка поверхности. И все варианты - это поверхность. И в чисто математическом виде - это абсолютно ровная плоскость ибо там все варианты равновероятны. Но в физической реальности это не так. Одни соединения  тупо детерминированы вероятны, другие вообще невозможны. То есть наша поверхность перестанет быть ровной. Но всё равно это будет бугристая НЕВЫСОКАЯ посерхность (учитывая небольшую длинну этих соединений или простоту-регулярность вроде неорганических полимеров). Ваш пример - именно из разряда этой "бугристости". Но при всей сложности этого соединения, которое собирается совершенно, можно сказать, детерминистски, оно слишком уж простое по сравнению с жизнью. То есть да, бугорок, но невысокий на той поверхности 10¹⁰⁰⁰.
Что бы добраться до уровня сложности жизни вам нужны не просто бугорки известные как законы химии, а  где-то там совсем  некая особая возвышенность (типа горы на которую ходил Моисей за скрижалями по-середине пустыни). То самое квантово-механическое ПЛАТО БОГА о котором  и речь. Есть оно в физической квантовой реальности? Нет его? МЫ НЕ ЗНАЕМ.
Раньше из логики Хойла мы были уверены что оно должно быть (иначе как же мы тут оказались?). Но сейчас этой уверенности нет. Мы знаем  способ как мы тут МОГЛИ оказались без всякого ПЛАТО БОГА. Наша вселенная просто очень большая "колба" где даже крайне маловероятные события-чудеса случаются с регулярным постоянством (хотя в ближайшем к нему пространстве A=10¹⁰⁰ это выглядит как невозможное чудо!).

[Ruslan_Sharipov]

Но теперь из-за инфляционно большой вселенной эта уверенность рассосалась.

Размеры вселенной не влияют на вероятность абиогенеза углеродной жизни на конкретной планете с приемлимыми для углеродной жизни предварительными условиями. Эта вероятность скорее всего близка к единице.

Но как бы мы не крутили, ситуация именно такая что у нас НЕТ теперь повода быть уверенным, что подобное ПЛАТО БОГА в пространстве квантовых вероятнсотей существует.

В видимой части вселенной кварки склеились в протоны и нейтроны, из которых строятся атомные ядра. Есть иные, отличные от протонов и нейтронов комбинации кварков (мезоны и барионы), но они долговременно неустойчивы и распадаются. Вы хотите сказать, что там, за горизонтом событий в причинно несвязанных с нами областях принципиально другая физика совсем без протонов, нейтронов и известных нам частиц? Даже если так, это никак не влияет на абиогенез углеродной жизни в наблюдаемом нами уголке вселенной.

[Ruslan_Sharipov]

То есть наша поверхность перестанет быть ровной. Но всё равно это будет бугристая НЕВЫСОКАЯ поверхность (учитывая небольшую длинну этих соединений или простоту-регулярность вроде неорганических полимеров). Ваш пример - именно из разряда этой "бугристости".

Бугристость она фрактальна, и на разных масштабах имеет свою причину. На уровне атомных ядер она определяется квантовой физикой. На уровне простых молекул - квантовой химией. На уровне молекул-саморепликатиоров, отбором, основанным на изобилии или ограниченности тех или иных строительных кирпичиков в бульоне. После появления клеток - генетическим отбором. В многоклеточных организмах - формой и размерами тела. В организмах с нервной системой - умом и сообразительностью.