Происхождение жизни за пределами солнечной системы - за и против.

[Combinator]

Лет десять назад я активно увлёкся возможными признаками жизни в группе метеоритов из группы углистые хондриты. Как раз в это время вышло несколько публикаций на тему обнаружения в них возможных отпечатков бактерий. Потом эту тему постепенно заслонили другие, и я от неё отвлёкся. На днях решил проверить, нет ли по этому вопросу чего-нибудь новенького, и почти сразу же наткнулся на публикацию в Nature за 2017-й год "A new family of extraterrestrial amino acids in the Murchison meteorite". Таблица в ней с недавним очередным исследованием аминокислот внутри знаменитого метеорита Мурчисон весьма любопытна. https://www.nature.com/articles/s41598-017-00693-9/tables/1
Дело в том, что принято считать, что избыток левых аминокислот по отношению к правым в углистых хондритах сравнительно невелик, на уровне 10-20 процентов, и примерно одинаков для протеиновых, и тех, что не используются в протеинах. Так вот, данная таблица существенным образом противоречит данной, не побоюсь этого слова, догме😉, основанной во многом на работах, выполненных много лет назад на гораздо менее совершенной, по сравнению с сегодняшней, аппаратуре. В данной работе изучался состав аминокислот как в воде, содержащейся в метеорите, так и непосредственно в его матрице. Для начала, отметим, что правого треонина вообще не было обнаружено, в то время как его левый изомер присутствует в весьма ощутимых концентрациях! На ноль, как нас учат в начальной школе, делить нельзя, поэтому исключим его из дальнейшего исследования. В таком случае у нас остаётся семь хиральных кодируемых ДНК, и обнаруженных в данной работе аминокислот - аланин, серин, аспарагиновая кислота, валин, глутаминовая кислота, лейцин и изолейцин. Посчитаем, каково соотношение среди них левых и правых вариантов аминокислот. Получается в воде - 3.15, в матрице - 7.43 (!), в среднем по больнице - 5.29. А что по поводу не кодируемых аминокислот? Их было обнаружено десять, и для них соответствующие соотношения составляют - 0.99, 1.24, 1.13. Как видим, разрыв между протеиновыми и не протеиновыми аминокислотами поистине гигантский, а в воде концентрация последних, в среднем, вообще рацемическая. И это мы ещё не учитывали треонин, который бы ещё более усилил разницу! Кстати, наибольший, из не протеиновых аминокислот, перевес левых изомеров у гомосерина, который хотя и не входит в состав протеинов, тем не менее, содержится в живых клетках в ощутимых количествах, так как является промежуточным звеном в синтезе сразу трёх протеиновых аминокислот - метионина, треонина и изолейцина.
Другой интересный факт - оказывается, конкретно в углистых хондритах класса СМ2 (а Мурчисон как раз родом оттуда) в ощутимых концентрациях обнаруживаются такие сложные аминокислоты как лизин и даже имеющий ароматическое кольцо тирозин. Любопытно, что первая их названных аминокислот входит в список шести наиболее часто встречающихся в альфа-спиралях, а вторая - в бета слоях. Да и вообще, частота встречаемости аминокислот в метеоритах класса CM2 коррелирует, похоже, не столько со сложностью их строения, как следовало бы ожидать исходя, например, из опытов по их абиогенному синтезу, сколько с частотой их использования в белках земных организмов. Конечно, первое очевидное предположение, которое бы выдвинул в этом случае старик Оккам, заключалось бы в наличии загрязнений земными биоматериалами, но, удивительное дело, в родственном классу CM2 классе метеоритов CR2 встречаемость аминокислот по отношению к глицину как раз неплохо коррелирует с их сложностью, в частности, лизина в них вообще не обнаружено, а тирозин наблюдается лишь в следовых количествах. Вот ссылка для интересующихся: https://www2.mpia-hd.mpg.de/home/ppvi/posters/2K096.pdf В общем, на мой взгляд, над этими данными на досуге можно неплохо помедитировать.😉

[Combinator]

К вопросу о возрасте ЛУКА
Примерно год назад в Nature вышла интересная статья "Phylogenomics of 10,575 genomes reveals evolutionary proximity between domains Bacteria and Archaea" https://www.nature.com/articles/s41467-019-13443-4#MOESM1 Один из её основных выводов - в "тёмной материи" биоты в последние годы было открыто множество новых фил бактерий, причём некоторые из новооткрытых семейств ощутимо сокращают расстояние между доменами архей и бактерий.  Кроме всего прочего, на основе последних данных авторы построили обновлённое филогенетическое дерево прокариот, используя при этом 381 маркерный ген и попытались на его основе вычислить возраст ЛУКА. Нужно сказать, что я давно ждал, когда, наконец, серьёзные учёные, а не дилетанты типа меня, озаботятся этим вопросом. Дело в том, что по моим собственным прикидкам, сделанным около 10 лет назад, возраст сабжа превышает возраст Земли. И в последние годы такие работы стали появляться. Например, в 2018-м вышла статья https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6152910/#SD2, в которой его появление на эволюционной сцене датируется отметкой примерно в 4.50 млрд. лет, то есть всего через 20 млн. лет после столкновения Земли с Тейей (!). Кстати, максимально возможное время его возникновения при расчётах при калибровке как раз и было искусственно ограничено этим событием, оцененным возрастом 4.52 млрд. лет, так что, похоже, в процессе вычислений возраст ЛУКА просто-напросто упёрся в этот предел. 
Так что же получилось у авторов обсуждаемой статьи? Давайте разбираться. Для начала, следует отметить, что они решили использовать для калибровки молекулярных часов всего одну точку - время разделения мелаинобактерий и оксигенных цианобактерий. И при своих основных расчётах использовали для этого события оценку времени, равную 2.55 млрд. лет. А взялась она из статьи "Crown group Oxyphotobacteria postdate the rise of oxygen" https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27392323/ Её изучение приводит к выводу, что полученная оценка тоже основана на молекулярных часах, но "тикающих" не внутри обычных бактерий, а у органелл фотосинтезирующих эукариот - пластид. При этом неявно предполагается, что после перехода к симбиозу частота появления закреплённых отбором мутаций у цианобактерий не изменилась! На мой взгляд, это выглядит, мягко говоря, не очень правдоподобно, ведь отбор у симбиотов, живущих внутри хозяина в практически неизменных условиях должен идти совсем по другому, чем у их живущих "на воле" дальних родственников. Кроме того, за последнее десятилетие появилось уже много публикаций по поводу локальных кислородных "оазисов", существующих на мелководье как минимум начиная с отметки три миллиарда лет, см., например, статью а Nature от 2015-го  года https://www.nature.com/articles/nature12426?page=11. Так же есть работы по вычислению времени появления цианобактерий на основе анализа эволюции комплекса их защиты от ультрафиолета на основе сцитонемина, оценивающие время появления данного таксона как 3.6 млрд. лет назад. Но авторы, похоже, проигнорировали все эти данные, и с использованием времени оценки разделения цианобактерий и мелаинобактерий в 2.55 млрд. лет получили возраст ЛУКА, равный 4.20 млрд. лет, если учитывать только консервативные позиции аминокислот в белках, и 3.64 млрд. лет, если выбирать позиции случайным образом, грубо говоря, бросая монетку. Но, похоже, что кто-то из рецензентов указал им на необходимость рассмотрения и альтернативных сценариев, во всяком случае, в статье (точнее, в дополнительных материалах к ней) есть раздел "пересмотр точки калибровки", в котором авторы признают - да, есть публикации, в которых утверждается, что локальные насыщенные кислородом зоны существовали и раннее, вплоть до отметки 3.23 млрд. лет. На первый взгляд, логичным решением для авторов выглядело бы провести ещё одну серию расчётов, приняв за точку появления оксигенного фотосинтеза, например, отметку 3.0 млрд лет (плюс-минус). Это бы неизбежно привело к выходу возраста ЛУКА за пределы возраста Земли как минимум для метода с использованием консервативных позиций аминокислот. Но авторы, похоже, нашли выход из трудного положения.😉 Они решили сделать калибровочную точку "гибкой", допуская с вероятностью около 5%, что она может находиться на отметке 3.0 и более млрд. лет., но, в то же время, она с гораздо большей вероятностью может оказаться и младше того самого пресловутого "великого кислородного события". То, что при этом насыщение атмосферы кислородом оказывается предшествующим появлению оксигенного фотосинтеза авторов, видимо, не очень смущает.🙂  В итоге ЛУКА немного "постарел", но, так сказать, в пределах приличий.
Гораздо более интересной для меня оказалась другая, по сути, "факультативная" часть статьи, в которой авторы пытались вычислить возраст ЛУКА другими методами. Если отбросить варианты, в которых опять использовались симбиоты, у нас остаётся два варианта. Первый - классический, на основе использования 30 рибосомных протеинов. Но, в отличии от других подобных расчётов, авторы не выставили верхнюю границу - сколько получится, то и будет. Результат не замедлил сказаться, оцененный по рибосомным белкам, ЛУКА оказался очень стареньким - в районе 7 млрд. лет. Авторы это объясняют ошибкой оценки, вызванной быстрой эволюцией рибосомных белков после разделения веток архей и бактерий, что, на мой взгляд, не очевидно. Аппарат синтеза белков у ЛУКА был в общих чертах близок к современному у прокариот, дальше могла идти уже лишь его более тонкая настройка. Второй метод оценки возраста ЛУКА основан на появлении у некоторых фил цианобактерий акинет. Это событие можно проследить по геологической летописи, и самые древние из достаточно надёжно проклассифицированных отпечатков имеют возраст в районе 2.1 млрд. лет, что даёт оценку возраста ЛУКА, равную 7.6 млрд. лет, что, кстати, в пределах разумной точности расчётов согласуется с оценкой возраста, полученной по рибосомным белкам.
В общем, надеюсь, лёд тронулся, господа присяжные заседатели!

[vika vorobyeva]

Не знаю, в какую тему добавить новость. Эта показалась подходящей, но если нет, пусть модераторы перенесут, куда сочтут нужным.

В осадочных породах возрастом 3.42 млрд. лет обнаружены микрофоссилии:
https://ria.ru/20210714/mikroby-1741259891.html

В Южной Африке, в древнейших на Земле осадочных породах ученые обнаружили окаменелости микробов возрастом 3,42 миллиарда лет. По мнению авторов, микроорганизмы жили в подводных полостях, куда поступала вода из теплых гидротермальных источников, в бескислородной среде, и питались метаном. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
...
Это древнейшие на сегодняшний день свидетельства жизни на нашей планете.

В процитированной новости ссылка на статью не правильная, правильная вот: https://advances.sciencemag.org/content/7/29/eabf3963

[Combinator]

В образцах асетероида Рюгу обнаружили ощутимое (до нескольких раз) преобладание левых изомеров протеиновых аминокислот относительно правых. Некоторым искючением можно считать, разве что, аланин, но для него, если происхождение а.к. биогенное, это может быть вполне объянимо (правый аланин входит в состав клеточной стенки бактерий). При этом, для непротеиновых а.к наблюдается практически рацматная смесь https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772391724000215#bib0037 Авторы статьи этот факт не комментируют.

[Combinator]

Накропал очередную статью: https://scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=882

[cryon]

Как бы прослеживается происхождение жизни на земле от простейших клеток, а значит только если метеоритом, так как иначе бы сразу инопланетяне завезли нам цианобактерий и кузнечиков в анабиозе.

[Trend]

На Земле жизнь появилась очень рано. Достаточно было более-менее оформиться и остыть поверхности. Это склоняет весы в сторону версии о занесении жизни из космоса.

[Аурипигмент]

Это склоняет весы в сторону версии о занесении жизни из космоса.

Фраза ничего не выражает. Космос, это, практически, пустота. На Земле мы даже не знаем способа, что бы повторить эту пустоту.
Вероятно, Вы имели ввиду, что первоисточник жизни на Землю попал из другого, уже обитаемого, объекта, т.е. это воскрешение идеи панспермии. К этой теории есть вопросы. Каким образом, биоматериал с некоего объекта оторвался, сначала от самой планеты, а затем и от центральной звезды. Каким образом он (этот материал) набрал скорость для межзвёздного перелёта, что его разогнало. Что направило этот материал точно на Землю, кто и чем рулил, что бы сюда попасть. Путешествие, явно заняло не один год, каким образом биологический материал не потерял свою биологическую активность, способность размножаться. Каким образом условия на Земле идеально подошли для размножения и колонизации инопланетного биоматериала. Кто и как приземлил биоматериал в целости и сохранности, от скорости в сотни км в сек, он должен был взоваться, как Тунгусский метеорит.

На Земле жизнь появилась очень рано. Достаточно было более-менее оформиться и остыть поверхности.

На мой взгляд, жизнь стала возникать на Земле параллельно с образованием самой планеты. Само развитие жизни является биологическим аналогом геологических процессов. Всякие чёрные курильщики не способны обеспечить масштаб синтеза, у них мизерная производительность, да и функциональность у них узкая. Вероятно, они могли играть некоторую роль в зарождении жизни, но, по моему мнению, жизнь возникла при взаимодействии формирующегося Солнца и конденсирующейся Земли из газопылевого облака. Это, конечно, всё умозрительно. Что-либо посчитать можно попытаться, но мы не знаем изначальные условия, поэтому расчёты могут просто быть ошибочные.
То бишь жизнь возникла именно в Солнечной системе, а не конкретно на планете Земля.

[petrovich1964]

Что направило этот материал точно на Землю

Здесь Вы не правы - теория вероятностей допускает попадане в цель. А во всех остальных доводах Вы правы.
Особенно в этом.

Путешествие, явно заняло не один год, каким образом биологический материал не потерял свою биологическую активность, способность размножаться.

[Аурипигмент]

Здесь Вы не правы - теория вероятностей допускает попадане в цель.

Если Вы изучали теорию вероятности, то должны знать, что вероятность конкретного события в конкретное время в конкретном месте стремится к нулю.
Если биоматериал прибудет на Землю слишком рано, то он не даст зарождения, то же и при опоздании, когда Земля уже выйдет из обитаемой зоны, скорее всего биоматериал пропадёт. Получается, что его доставили ровно тогда, когда он смог прижиться, чего практически быть не может. Теоретически, биоматериал мог летать по Галактике с момента её возникновения и так и не найти цель своего полёта. В Солнечной системе в поясе астероидов летают тела, возраст которых сравним с возрастом Солнечной системы. Всё что могло упасть на планеты, давно упало, а эти всё летают.

[viesis]

Есть же ещё и вариант искусственной панспермии...

[Combinator]

Что направило этот материал точно на Землю

Здесь Вы не правы - теория вероятностей допускает попадане в цель. А во всех остальных доводах Вы правы.
Особенно в этом.

Путешествие, явно заняло не один год, каким образом биологический материал не потерял свою биологическую активность, способность размножаться.

Споры бактерий способны прорастать, попадая в благоприятные условия, через многие миллионы лет.

[vika vorobyeva]

Если жизнь зародилась на небольшой планете, сравнимой по массе с Марсом, то удары астероидных тел способны выбивать из нее куски породы, не простерилизовав их при этом. На Земле находили марсианские метеориты, сохранившие свою структуру (не переплавленные) и даже с пузырьками марсианского воздуха внутри.
Можно представить себе сценарий, в котором такая планета вместе со своей звездой пролетала сквозь рассеянное скопление, в котором образовалось Солнце. Обилие молодых протопланетных дисков с кучей строительного мусора резко увеличило темп столкновений с живой планетой, каждое из которых выбивало мириады обломков, зараженных местной примитивной жизнью, которые потом разлетались во все стороны. Какие-то обломки падали на молодые Землю и Марс. В этом сценарии марсианская палеожизнь должна быть "земной" (тот же генетический код, те же аминокислоты).

[Combinator]

Если жизнь зародилась на небольшой планете, сравнимой по массе с Марсом, то удары астероидных тел способны выбивать из нее куски породы, не простерилизовав их при этом. На Земле находили марсианские метеориты, сохранившие свою структуру (не переплавленные) и даже с пузырьками марсианского воздуха внутри.
Можно представить себе сценарий, в котором такая планета вместе со своей звездой пролетала сквозь рассеянное скопление, в котором образовалось Солнце. Обилие молодых протопланетных дисков с кучей строительного мусора резко увеличило темп столкновений с живой планетой, каждое из которых выбивало мириады обломков, зараженных местной примитивной жизнью, которые потом разлетались во все стороны. Какие-то обломки падали на молодые Землю и Марс. В этом сценарии марсианская палеожизнь должна быть "земной" (тот же генетический код, те же аминокислоты).

Возможен и такой вариант. Если оценки с помошью молекулярных часов ещё можно оспаривать, то пребладание на астероидах и в метеоритах левых изомеров только среди тех амнокислот, которые входят в состав протеинов, очень трудно объяснить не привлекая тем или иным способом существование на них, хотя бы и в прошлом, как минимум, микробной жизни. 

[Аурипигмент]

Споры бактерий способны прорастать, попадая в благоприятные условия, через многие миллионы лет.

Есть какие-то примеры? Или лично миллионы лет бороздили просторы Галактики?

Есть же ещё и вариант искусственной панспермии...

То есть, какие-то разумные существа из недр бесчисленного множества галактик снарядили звездолёт, грузовые отсеки которого забили разнообразным биоматериалом?
Для этого сценария должно выполняться одно условие-- инопланетный разум существует. Если такой до сих пор не открыт, то сценарий больше подходит для фантастического блокбастера.

Если жизнь зародилась на небольшой планете, сравнимой по массе с Марсом, то удары астероидных тел способны выбивать из нее куски породы, не простерилизовав их при этом. На Земле находили марсианские метеориты, сохранившие свою структуру (не переплавленные) и даже с пузырьками марсианского воздуха внутри.

По поводу Марса можно предположить с высокой долей вероятности, что он стерилен. Так же можно утверждать про стерильность остальных планет СС и их спутников.
Если допустить возможность механического переноса биоматериала при метеоритной атаке, то в перву очередь надо искать следы жизни на Луне, т.к. она образовалась именно от одного с Землёй космического тела. Но здесь у меня есть то же сомнения. Живой организм есть уже конечный результат эволюции материи. Скорее всего, что процесс образования жизни из неживой материи шёл стадийно. Что-то похожее на завод по массовому производству какого-либо товара, например, автомобиля. Что бы сделать автомобиль, на завод поставляют все необходимые материалы, станки, специалисты, подводят энергию и коммуникацию... Далее делают отдельные детали: штампуют диски, крылья, двери элементы кузова... Потом начинают собирать это в узлы и в конце собирают из готовых узлов сам автомобиль.
Вряд ли механизм по превращению неживой природы в живую тупо копирует такой завод, но общие черты иметь, просто, обязан.
Отсюда можно сделать вывод, что если метеорит долбанёт по планете с зарождающейся жизнью слишком рано, например, на этапе завоза материала, то в космос улетят бесполезные вещества, которые уже никогда не превратятся в живой организм. Если предположить, что Луна образовалась раньше, чем появилась первая живая клетка, то максимум, что мы найдём некие органические соединения. А скорее всего и их там не будет. Что, собственно подтверждается изучением лунного грунта и исследованием метеоритов.

На Земле находили марсианские метеориты, сохранившие свою структуру (не переплавленные) и даже с пузырьками марсианского воздуха внутри.

Это больше похоже на газетную утку, нежели на реальные факты.
Телепорт Марс--Земля открыли?

Можно представить себе сценарий, в котором такая планета вместе со своей звездой пролетала сквозь рассеянное скопление, в котором образовалось Солнце.

ЕМНИП, то Солнце уже второе поколение звёзд, что определяет богатый состав тяжёлыми элементами. Это накладывает ограничение на временные интервалы процесов переноса. Может оказаться, что для всяких пролётов планетных систем друг сквозь друга не хватит и возраста Вселенной. Хотя, наличие гиганстких молекулярных облаков, которые могут являться одним из компонентов для образования жизни представляется вполне вероятным. Впрочем, на сколько мне известно, в окрестности Солнца никаких ГМО не обнаружено. Могло статься так, что при конденсации Солнца ГМО и приняло участие в кондесации планет СС.
Даже если предположить, что пролетела планета с уже сформировавшейся жизнью мимо Солнца и заразила одну из планет-- Землю. Но откуда взялась жизнь на той планете?
В общем, панспермия не даёт ответа что откуда взялось, а лишь отодвигает проблему за пределы исследованной части Вселенной. Практически панспермия существует, возникла с развитием космонавтики. Впрочем, вряд ли земные организмы и бактерии расплодятся на Луне, или Марсе.

пребладание на астероидах и в метеоритах левых изомеров только среди тех амнокислот, которые входят в состав протеинов, очень трудно объяснить не привлекая тем или иным способом существование на них, хотя бы и в прошлом, как минимум, микробной жизни.

Сначала надо доказать, что аминокислоты входили изначально в состав метеоритов. Вы выдаёте желаемое за действительное, т.к. никаких доказательств нет.
Проблема хиральности одна из самых тяжёлых в теории самозарождения.
Мне представляются два способа преодолеть проблему.
Первый-- чисто механистический. Процесс образования высокомолекулярных веществ шёл при участии вращательного движения среды. Это могло быть долгоживущее образование, наподобии БКП на Юпитере.
Второй-- космологический фактор. Как в теории БВ барионная ассиметрия. Оба вида вращения образуются с одинаковой вероятностью, но равновесие нарушилось в следствии случайного фактора и один вид был полностью вытеснен. В результате получилась хиральная чистота.

[Combinator]

Есть какие-то примеры? Или лично миллионы лет бороздили просторы Галактики?
.

Конечно, есть.

Сначала надо доказать, что аминокислоты входили изначально в состав метеоритов.

А если изначально не входили, то что?

[Аурипигмент]

А если изначально не входили, то что?

В том то и дело, что ничего. Никаких аминокислот в метеоритах нет.
С большим скепсисом отношусь к информации, что на Земле найдены метеориты с Луны, с Марса.
Ну, чисто теоретически, вроде, запретов нет, но вот с чисто практической точки зрения это нонсенс.
Это типа, я живу напротив крупного банка, в котором хранятся миллионы рублей и вот в один прекрасный день эти миллионы вдруг обнаруживаю в своей квартире!

[vika vorobyeva]

С большим скепсисом отношусь к информации, что на Земле найдены метеориты с Луны, с Марса.

Ваше скептическое отношение – это, конечно, весомый аргумент
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%83%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82
И дальше по ссылкам.

[Combinator]

В том то и дело, что ничего. Никаких аминокислот в метеоритах нет.

 

[Ulkolainen]

иначе бы сразу инопланетяне завезли нам цианобактерий и кузнечиков в анабиозе.

а) не смогли (прижилось только Это)
б) не захотели (оледенение всё равно поставит террафоминг на паузу)

Как бы прослеживается происхождение жизни на земле от простейших клеток, а значит только если метеоритом

Или Тейей.
В наст. время господствует гипотеза, что мега-импакт с нею был, а кто такая она - не детализирует, выносит за свои рамки.

В общем, панспермия не даёт ответа что откуда взялось, а лишь отодвигает проблему за пределы исследованной части Вселенной.

В общем - нет. Вот прямо даже совсем, и можно даже сказать, " в частном".
Есть вариант, что жизнь зародилась в протопланетном облаке (температура и элементный состав позволяют такое предполагать) - ну и? Где Вселенная и где её [не]исследованные части?