Необходимые условия для возникновения жизни (абиогенеза)

[SergeyZ]

Жизнь слепилась в глине?

Чтобы получилась жизнь, должны были встретиться две "вещи": генетический материал, способный наследовать, мутировать и эвволюционировать, -- и клеточные мембраны, которые защищают то, что внутри, концентрируют необходимые для реакций вещества и отделяют успешные гены от ненужных.
И сосватала их друг другу обыкновенная глина... Так хитроумно исследования ученых из Бостона подтвердили библейские рассказы о тесте, из которого был слеплен Адам.

С одной стороны, глина способствует собиранию цепочек РНК из нуклеотидов. С другой -- монтмориллонитовая глина значительно -- в 100 раз -- ускоряет образование пузырьков жидкости, окруженных мембранами, так называемых везикул. Поглощая жирные кислоты, везикулы растут и даже делятся подобно клеткам. Проникновению РНК внутрь везикул опять же способствует глина.
Все это, конечно, не значит, что жизнь зародилась именно в глине. Просто "землистое вещество" могло все ускорить и соединить.

Привёл из Subscribe.ru
Выпуск No 87
3-9 ноября 2003 г.

[ЬюбителЛ]

Приглашаю всех желающих высказаться на данную тему, которая вовсю обсуждается в других постах. Лично меня заинтересовала гипотеза Zenix'a об эволюции комплексных соединений.
Вот цитата
"Бесспорно, что возникновению жизни предшествовала длительная - сотни миллионов лет эволюция химических соединений. Скорее всего первые живые организмы произошли от устойчивых конгломератов комплексных соединений. Для примера NH2CH2COOH - АМИНОУКСУСНАЯ кислота хорошо образует комплексные соединения(смотри "Общая химия", Н.Л. Глинка). Первичные органические молекулы(ОМ) образуют(из химии вы должны знать о комплексных соединениях) органические комплексные соединения(ОКС),  постепенно выживают наиболее устойчивые к внешним воздействиям ОКС,  появляются ОКС, присоединяющие к себе органические молекулы, растут, в результате чего теряют устойчивость и распадаются на первичное ОКС и другое комплексное соединение. В конце концов появляется ОКС, распадающееся на две одинаковые устойчивые ОКС. При недостатке простых ОМ более крупные ОКС начинают присоединять к себе более мелкие ОКС. И эти более крупные ОКС уже можно назвать фагами - прообразами микроорганизмов."

А что было дальше? И каким образом появляются ОКС, распадающиеся на ОДИНАКОВЫЕ ОКС? Ведь именно с воссоздания собственных копий начинается жизнь. Может они имели периодичную структуру? Но в итоге своей эволюции КОС все равно должны были столкнуться с поблемой создания копий на собственной матрице. Как Вы видете решение?

[Retep]

Несколько слов предисловия. Вопрос конечно интересный, и это здорово, что мы такие вопросы обсуждаем. За это стоит уважать себя и всех кто посещает  этот форум. Но дальше обсуждения дело почти никогда не сдвигается. Никто не соглашается с авторами разумных идей и истина вообщем то может и проскочить. Так же и на ваш вопрос. Ответить можно свое мнение, но для этого надо долго сидеть и придумывать (обдумывать доводы), а мы к сожалению не Карл Саган, который за это деньги получал. Поэтому сошлюсь на книгу Апгрейд Обезьяны Никонова  (200 стр текста). Он  сказал на базе научно популярных публикаций (фактически сделал реферативный обзор) почти обо всех проблемах затронутых на нашем форуме. Советую. Причем на мой взгляд довольно доказуемо.

[henson]

А где можно прочитать о моделировании возникновения сложные органических структур, например клетки, из первичного бульона?

[ЬюбителЛ]

А где можно прочитать о моделировании возникновения сложные органических структур, например клетки, из первичного бульона?

Верно, товарищ!!! Нигде! Потому, как это НЕВОЗМОЖНО.

[henson]

А где можно прочитать о моделировании возникновения сложные органических структур, например клетки, из первичного бульона?

Верно, товарищ!!! Нигде! Потому, как это НЕВОЗМОЖНО.

Ну мало ли, суперкомпьютеры строят, а смоделировать возникновение жизни из набора аминокислот с учетом физики и химии не могут?

[ЬюбителЛ]

А где можно прочитать о моделировании возникновения сложные органических структур, например клетки, из первичного бульона?

Верно, товарищ!!! Нигде! Потому, как это НЕВОЗМОЖНО.

Ну мало ли, суперкомпьютеры строят, а смоделировать возникновение жизни из набора аминокислот с учетом физики и химии не могут?

Теоретически могут. Но на практике такое случиться не может. А набора аминокислот мало -- нужно еще много всяких наборов. А потом из этих наборов нужно собрать длиннющие молекулы. И они должны работать вместе, как детальки суперкомпьютера. И у них нет возможности эволюционировать и "притираться" друг к другу. Либо вся система появляется сразу в рабочем виде, либо не появляется вообще.

[Einsturzende]

Либо вся система появляется сразу в рабочем виде, либо не появляется вообще.

это что еще за логика такая? теже самые компьютеры, на которых вы читаете этот форум, они что появились сразу в рабочем виде???  всё началось с автоматичсеких вычислительных машин (механических калькуляторов) в 16 веке.

как я уже писал в топике про Марс, на создание систем ДНК-белок требовались многие миллионы лет молекулярной эволюции. а наличие суперкомпьютера еще не означает решение проблем молекулярной биологии. создание AI пока еще далеко до реализации, а компьютер это просто машина для вычисления заданных алгоритмов, она не умеет моделировать эволюцию, как и человек.

Первичные органические молекулы(ОМ) образуют(из химии вы должны знать о комплексных соединениях) органические комплексные соединения(ОКС),  постепенно выживают наиболее устойчивые к внешним воздействиям ОКС

имхо представленная схема бесконечно далека от базовых принципов естественног синтеза биополимеров. орг. молекулы создаются в большом количесве и на других планетах (точную инфу искать в лом, но наличие огромных запасов углеводородов в пределах солнечной системы это факт), органика и биохимия вообще мало пересекаются. 99% возможных орг. веществ никогда не встречаются в живых системах.

зы: а есть разве другие вменяемые системы зарождения жизни? я не слышал. так что вопрос не в том "было ли" а "как было", имхо. и здесь конечно еще много проблем. да что говорить, мы еще не можем понять почему гибнут лейкоциты, зароденные СПИДом, и как реализуется генетический код, дающий такое колоссальное разнообразие, когда он идентичный у всех, например, млекопитающих на 99%. молекулярная биология только на пороге становления, и до четкой теории биопоэза нам еще очень далеко.

[ЬюбителЛ]

Компьютеры не причем. Они развивались потихоньку. А клетка так не может. Повторюсь, она работает только целая, и появиться, следовательно, может только целая.

Гипотезу Zenix'a я не поддерживаю, она меня просто заинтересовала, на слабые ее места я обратил внимание вначале. Жаль что сам Zenix пока мочит.

ВИЧ-инфицированные лейкоциты гибнут очень просто.

[Einsturzende]

Клетка работает только целая, и появиться, следовательно, может только целая.

вирус - клетка? работает? да, работает. кольцевые ДНК, микроплазмодии.. это тоже неклеточные формы жизни, которые работают при определенных условиях. напомню, что 3 миллиарда лет назад условия были ну совсем не такими как сейчас, и достаточно было появится замкнутой молекулярной системе, способной использовать окружающие русурсы, чтобы заполонить собой всё. ведь не было конкуренции, не было недостатка в органике, жри не хочу. скорее всего 1-м путем размножения было механическое деление в следствие перенасыщения структуры. а дальше больше...

ВИЧ-инфицированные лейкоциты гибнут очень просто.

ну так просвяти может создадим панацею от спида прямо на этом форуме 

[ЬюбителЛ]

Клетка работает только целая, и появиться, следовательно, может только целая.

вирус - клетка? работает? да, работает. кольцевые ДНК, микроплазмодии.. это тоже неклеточные формы жизни, которые работают при определенных условиях. напомню, что 3 миллиарда лет назад условия были ну совсем не такими как сейчас, и достаточно было появится замкнутой молекулярной системе, способной использовать окружающие русурсы, чтобы заполонить собой всё. ведь не было конкуренции, не было недостатка в органике, жри не хочу. скорее всего 1-м путем размножения было механическое деление в следствие перенасыщения структуры. а дальше больше...

Ваш пример только подтверждает мой тезис. Вирусы и пр. неклеточные формы жизни живут только в клетке.
Как вы представляете Вашу "молекулярную систему"? И что значит "дальше-больше"? Между распадом молекулы на две половинки и синтезом новой молекулы на матрице старой большущая разница. Принципиально непреодолимая в гипотезе Zenix'a, Вашей и вообще во всех гипотезах самозарождения жизни.

Знание механизма гибели лейкоцита (кстати, лимфоцита) ничего не дает медицине, Увы. И покончим с оффтопом.

[Einsturzende]

Вирусы и пр. неклеточные формы жизни живут только в клетке.
Как вы представляете Вашу "молекулярную систему"? И что значит "дальше-больше"? Между распадом молекулы на две половинки и синтезом новой молекулы на матрице старой большущая разница.

существует гипотеза, которой я придерживаюсь, что состав клетки по сути повторяет состав первичного бульона, тоесть верхних слоев докембрийского океана. так что механизмы работы вирусов вполне сопоставимы с механизмами работы первичных организмов.

по поводу того как я представляю молекулярную систему - читайте первый пост. молекулярная биология пока не может дать четкий ответ на этот вопрос а высказывать дилетанские мнения не в моих принципах.

по поводу лимфоцитов (да,я ошибся, гибнут именно Т-хэлперы, хотя я и не задумывался когда писал), вы отвечаете за свои слова? что-то мне кажется что это какой-то бред. если представите мне статью, в которой подробно и обосновано описан механизм гибели Т-лимфоцитов в результате заражения вирусов СПИД-а, буду примного благодарен. может и механизм возникновения рака уже расписан и разжован?

[henson]

Либо вся система появляется сразу в рабочем виде, либо не появляется вообще.

это что еще за логика такая? теже самые компьютеры, на которых вы читаете этот форум, они что появились сразу в рабочем виде???  всё началось с автоматичсеких вычислительных машин (механических калькуляторов) в 16 веке.

как я уже писал в топике про Марс, на создание систем ДНК-белок требовались многие миллионы лет молекулярной эволюции. а наличие суперкомпьютера еще не означает решение проблем молекулярной биологии. создание AI пока еще далеко до реализации, а компьютер это просто машина для вычисления заданных алгоритмов, она не умеет моделировать эволюцию, как и человек.

Эволюция что не может быть формализована? Причем тут AI? Мы можем учесть законы физики и химии и попытаться получить например простейшие водоросли. Это было бы очень веским доказательством возможности самозарождения жизни.
А там недалеко и до прямого конструирования живых организмов в каких-нибудь химических компьютерах.

[Einsturzende]

эволюция НЕ может быть формализована и законы физики и химии здесь не помогут. простейшие водоросли? первые водоросли появились спустя миллиарды лет после зарождения жизни, это был этап перехода к гелиотрофному питанию - огромнейший скачок в эволюционном развитии. по с равнению с протобионтами, любые водоросли - колоссальные макросистемы. для их искуственнного создания человеку понадобится еще как минимум пара сотен лет. да и зачем их, собственно, создавать? главное что нужно, смоделировать становление системы ДНК-белок, и для этого не нужен AI., а нужна скоординированная работа сильнейших ученых всех ведущих институтов мира. просто это по большому счету ни кому не нужно, любой уважающий себя ученый и так не сомневается в биопоэзе, а ломать голову над его механизмом - на это может уйти вся жизнь, да и не платит ни кто за подобные исследования. к тому же обязательно найдется целая куча безграмотных скептиков и попытается испортить этому абстрактному ученому жизнь. (дарвина до конца жизни высмеивали и рисовали обезьян с его головой, и до сих пор в обществе стойкая неприязнь к нему и его учению. некоторые вещи, видимо, человечеству лучше не рассказывать, всё равно не поймут.)

А там недалеко и до прямого конструирования живых организмов в каких-нибудь химических компьютерах.

ваша легкомысленность поражает. как это можно получить жизнь из аминокослот? какие еще химические компьютеры? это что, научная фантастика? может начнем уже оперировать имеющимися научными фактами и данными молекулярной биологии? а то здается мне вы с ней знакомы уж слишком поверхностно.

[ЬюбителЛ]

существует гипотеза, которой я придерживаюсь, что состав клетки по сути повторяет состав первичного бульона, тоесть верхних слоев докембрийского океана. так что механизмы работы вирусов вполне сопоставимы с механизмами работы первичных организмов.

Во-первых, клетка -- не бульон. Так же как компьютер -- не мешок с болтами. Проблема возникновения жизни упирается в проблему начала матричного синтеза ДНК. Вы хоть согласны, что если что-то живое себя не воспроизводит (читай -- не воспроизводит ДНК), то оно уже и не живое вовсе? Для репродукции ДНК нужны ферменты. Для появления этих ферментов нужны ДНК и другие ферменты, плюс еще необходимы основные типы РНК. В итоге мы получаем ситуацию, что самовоспроизводящийся комплекс ДНК/РНК/ферменты слишком сложен для "самосборки", так как должен быть собран сразу весь до последней детали.

Насчет ВИЧ. CD4+ лимфоциты гибнут как минимум пятью способами. Вы про gp120 что-нибудь слышали? А про поликлональную активацию? И вы еще рассуждаете о лечении ВИЧ-инфекции...

[henson]

А там недалеко и до прямого конструирования живых организмов в каких-нибудь химических компьютерах.

ваша легкомысленность поражает. как это можно получить жизнь из аминокослот? какие еще химические компьютеры? это что, научная фантастика? может начнем уже оперировать имеющимися научными фактами и данными молекулярной биологии? а то здается мне вы с ней знакомы уж слишком поверхностно.

Ученые из нью-йоркского Университета имени Рокфеллера под руководством Альберта Либхабера и Винсента Нуаро подошли к конструированию искусственной клетки с другой стороны. Они не уменьшают существующий геном, а конструируют клетку "с нуля". Теоретически все составные части действующей модели клетки можно было бы синтезировать из простых органических молекул, но проще взять детали из живых источников.

Вначале в двухслойную оболочку из фосфолипидов, выделенных из куриного яйца, исследователи ввели гомогенизированное клеточное содержимое кишечной палочки (за исключением хромосомы и плазмид). Кроме того, во внутреннюю среду искусственных клеток добавили полученный из вируса фермент, обеспечивающий синтез ДНК. Но сама по себе фосфолипидная оболочка у живых клеток служит только каркасом клеточных мембран, а двусторонний транспорт веществ через мембраны обеспечивает сложный комплекс белковых молекул. И для процессов клеточного синтеза необходима руководящая и направляющая роль хромосомы. Без нее везикулы (микропузырьки) первой модели могли существовать не больше пяти часов, после чего транспорт аминокислот и рибонуклеотидов через фосфолипидную стенку и синтез из них белков и обрывков нуклеиновых кислот прекращались.

Экспериментаторы добавили в содержимое везикул фрагменты ДНК. Выделенный из медузы ген зеленого флуоресцирующего протеина часто используют в качестве маркера: если клетки светятся, значит, трансгенная конструкция встроена в хромосому и дополнительные гены обрабатываются как свои. Второй ген, выделенный из золотистого стафилококка, кодирует трубчатые молекулы белка альфа-гемолизина. Этот белок встраивался в фосфолипидный бислой, и образовавшиеся отверстия обеспечивали транспорт веществ через мембрану. В результате псевдожизнь искусственных клеток удлинилась до четырех суток. За их "гибелью" можно было следить по прекращению свечения.

В 2004 году только в США созданием искусственной жизни занимались более 100 лабораторий, а Европейский союз выделил 9 млн долларов на проект "Программируемая эволюция искусственной клетки", в том числе на открытие в Венеции первого института по созданию искусственной жизни - Европейского центра живых технологий.

[Ofienka]

     Элемент жизни - плазмоид (шаровая молния, ядро нейрона ...) образуется в природе самосборкой клеточной мембраны выполняющей автоколебательный процесс (ионный насос - конденсатор) - маятник мембранных часов. Плазмоид - генератор энергоинформации (дискретный отбор энергии атомов) синтезирующий ген (элемент памяти криптограмм энергоинформации). Ген - молекула способная удваиваться, изменяться, хранить информацию и реализовать ее. Ген-матрица плазмоида, синтезирующая на себе белок, образует клетки (фабрики веществ).

[ЬюбителЛ]

     Элемент жизни - плазмоид (шаровая молния, ядро нейрона ...) образуется в природе самосборкой клеточной мембраны выполняющей автоколебательный процесс (ионный насос - конденсатор) - маятник мембранных часов. Плазмоид - генератор энергоинформации (дискретный отбор энергии атомов) синтезирующий ген (элемент памяти криптограмм энергоинформации). Ген - молекула способная удваиваться, изменяться, хранить информацию и реализовать ее. Ген-матрица плазмоида, синтезирующая на себе белок, образует клетки (фабрики веществ).

А что это за элемент жизни такой? И что общего у шаровой молнии и ядра нейрона?

С уважением, Любитель.

[Einsturzende]

попытка искуственного воссоздания клетки мало относится к проблеме биопоэза. повторяю, уже который раз, что те клетки которые мы имеем сегодня очень сильно отличались от перво-клеток. те же самые "механистические" эксперименты с живыми материалами показали, что ДНК способно к репликации без белковых ферментов. тоесть ДНК/РНК комплексы по сути способны были выполнять все жизненно-важные функции в первичной клетке. вплоть до транспорта через липидный бислой. но их способности ограничены чисто биохимически, и для дальнейшей эволюции необходим был комплекс с белками. возможно, возникали протобионты 2х классов - хорошо растущие белковые, не способные к точному самокопированию, и медленно растущие нуклеотидные, и на каком-то этапе произошло их воссоединение.. но это всё сказано, конечно, в сильно упрощенном варианте. если хотите, чисто интуитивные предположения. но ведь невозможно будет докопаться до истины, не веря в биопоэз изначально!

а на счет ВИЧ, я не просил вас выпаливать набор наукообразных слов. что такое поликлональная активация я знаю (даже экзамен сдавал по иммунологии в свое время), и на сколько мне известно она свойственна Б-лимфоцитам и вызывается вирусом ВИЧ, которому необходимо обойти специфическую иммунологическую реакцию. ну а  gp120 это просто белок, растворяющий мембрану (ну тоесть вызывает мутации после связывания с cd4 и бла бла бла - всё это существует пока на уровне гипотез). если бы механизм гибели был расшифрован полностью, давно бы уже научились бороться с ВИЧ. но этого что-то не происходит, верно? может всётаки перестаните сыпать ненужными терминами и дадите ссылку, где механизм раскрыт полностью?

[ЬюбителЛ]

Похоже, иммунологию Вы сдавали давно и не на 5. Это видно из Ваших публикаций. Источник, так Вам необходимый, есть: "Иммунология", Р.М. Хаитов, Г.А. Игнатьева, И.Г.Сидорович, часть 2, глава 12. Все описано предельно ясно.
Ссылка тоже есть, но похуже: http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1164082&uri=4.html
или вот:
http://www.medsearch.ru/cgi-bin/s.cgi?cs=windows-1251&q=%D1%CF%C8%C4&ch=http:%2F%2Fwww.biotech.spb.ru%2Fmain.php%3Fmenu=books%26list=find%26id=457&fm=off

Да, ДНК и РНК способны к самостоятельной репликации.
Итак, ДНК синтезировалась из первичного бульона (она пока не несет информации, просто бессмысленный код) и начала сама себя воспроизводить, пока не исчерпала возможности для этого. И все. Тупик. Дальше ДНК должна как-то разрушать другие ДНК на нуклеотиды для своей репликации. Это могут сделать только белки-ферменты. Предположим, они откуда-то взялись. Но для того, чтобы система ДНК/ферменты стала САМОВОСПРОИЗВОДИМОЙ должно произойти следующее:
1 ДНК должна стать смысловым кодом, хранящем информацию о ферментах (ни с того ни с сего).
2 Должна синтезироваться на матрице ДНК иРНК (но положим, что это не строго обязательно)
3 Должны появиться как минимум 20 типов тРНК (а это очень длинные молекулы)
4 должна появиться рибосома, на которой будет идти синтез ферментов (она тоже не маленькая)
5 код тРНК должен каким-то образом стать идентичным коду ДНК
6 должны появиться ферменты, соединяющие тРНК и соответствующую аминокислоту, тоже не менее 20 штук (аминоацил-тРНК-синтетазы)
7 тРНК, рибосома, иРНК, ДНК, аминоацил-тРНК-синтетазы должны научиться работать вместе.
8 все это должно произойти сразу.

По-вашему такое возможно? Давненько мне уже не доводилось слышать, что жизнь на земле зародилась из бульона.

возможно, возникали протобионты 2х классов - хорошо растущие белковые, не способные к точному самокопированию, и медленно растущие нуклеотидные, и на каком-то этапе произошло их воссоединение.. но это всё сказано, конечно, в сильно упрощенном варианте.

Это сказано в упрощенном варианте, потому что не выдерживает никакой критики в полном.