Происхождение жизни за пределами солнечной системы - за и против.

[Лунный заяц]

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?

Как жизнь могла зародиться в протопланетном облаке, если его плотность на много порядков меньше плотности атмосферы того же Марса?

[Ulkolainen]

Как жизнь могла зародиться в протопланетном облаке, если его плотность на много порядков меньше плотности атмосферы того же Марса?

... Как-нибудь!

Мы же в принципе не знаем, как она зародилась, какие давления были нужны, а какие противопоказаны. Есть подозрения (предположения), что даже вода для неё на первых порах не безальтернативна. Но уже знаем, что "сложная органика" в протопланетных дисках имеется - надо думать, что и в нашем тогда была. Насколько сложная - тут, конечно, вопрос открытый:

помимо газа в молекулярных облаках присутствуют также пылевые частицы. Из-за низкой температуры молекулы к таким пылинкам примерзают, на них нарастают ледяные мантии. Эти ледяные мантии тоже химически не пассивны, там тоже происходят различные химические процессы. Сейчас предполагается, что более сложные молекулы, наподобие того же метанола, формируются уже на поверхности пылевых частиц в ледяных мантиях. Затем, когда рядышком загорается звезда, начинается процесс ее эволюции, процесс формирования планетной системы; ледяные мантии прогреваются, начинают испаряться, вся эта сложная органика с пыли идет обратно в газ, там эти молекулы тоже начинают реагировать друг с другом, и вот так дело доходит, возможно, до простейших аминокислот.

- интервью Дм. Вибе - А Кудре
От себя добавлю, что пылевых частиц в протопланетном облаке много, их суммарная площадь поверхности колоссальна.

[Лунный заяц]

Мы же в принципе не знаем, как она зародилась, какие давления были нужны, а какие противопоказаны. Есть подозрения (предположения), что даже вода для неё на первых порах не безальтернативна.

Такие давления, при которых существует жидкая вода или другой полярный растворитель, а появиться эти давления могут только после конденсации пыли и газа в более-менее крупные объекты.

и вот так дело доходит, возможно, до простейших аминокислот

До простейших аминокислот, конечно, доходит, что ж не дойти, пару десятков атомов склеить. А дальше склейте-ка сотни и тысячи аминокислот в белки, и не абы как (иначе получится ни для чего не годный полипептид), а в нужном порядке, а потом соберите клетку из миллионов этих белков плюс липиды, углеводы, РНК, ДНК и раствор определённых солей. Вообще, клетка содержит внутри жидкость, а значит, не может появиться в техническом вакууме, каковым является газ протопланетного диска. В принципе, в качестве альтернативы планетам можно рассмотреть поры и замкнутые полости в небольших телах вплоть до метеороидов. Нагрев молодой звездой превратит замёрзшие газы внутри космического камня в жидкость, в которой пойдут более интересные химические процессы, чем в вакууме на пылинках. Однако пространства для предбиологической эволюции внутри камня очевидно крайне мало по сравнению с планетой, а столкновение с другими объектами или сразу погубит сложные молекулы, или выбросит их в космос без шансов продолжить химические превращения в подходящих условиях.

[Ulkolainen]

До простейших аминокислот, конечно, доходит, что ж не дойти, пару десятков атомов склеить.

.. и вот на Рюгу вроде как выявили преобладание левовращающих. Но пока не начали объяснять...

А дальше склейте-ка сотни и тысячи аминокислот в белки, и не абы как (иначе получится ни для чего не годный полипептид), а в нужном порядке, а потом соберите клетку из миллионов этих белков плюс липиды, углеводы, РНК, ДНК и раствор определённых солей.

С тем же успехом: ну, соберите её в любом другом месте на выбор - чтоб гордо предъявить "вот ТУТ она собирается! (а там, там и там - видимо нет)".

Однако пространства для предбиологической эволюции внутри камня очевидно крайне мало по сравнению с планетой

Поэтому я писал о поверхности. Её у мелких фракций гораздо больше, чем у планеты, которая будет из них составлена. Соответственно, и подповерхностных слоев - тоже.

столкновение с другими объектами или сразу погубит сложные молекулы, или выбросит их в космос без шансов продолжить химические превращения в подходящих условиях.

Вообще-то они и так в космосе.
Пылинки маломассивные, сталкивались-слипались на отнюдь не разрушительных скоростях. Радиация (по осторожному предположению Вибе) может работать во благо, образуя свободные радикалы как сырьё для дальнейшего усложнения.

[Лунный заяц]

.. и вот на Рюгу вроде как выявили преобладание левовращающих. Но пока не начали объяснять...

Хиральные аминокислоты, обнаруженные на Рюгу, находятся в приблизительно рацемических смесях, указывая на небиологическое происхождение

Поэтому я писал о поверхности. Её у мелких фракций гораздо больше, чем у планеты, которая будет из них составлена.

Только поверхность эта сухая.

Вообще-то они и так в космосе.

Они в полостях или межкристаллических порах.

[Combinator]

Хиральные аминокислоты, обнаруженные на Рюгу, находятся в приблизительно рацемических смесях, указывая на небиологическое происхождение

Вот это, как раз, пример достаточно голословного утверждения. Если посмотреть текст статьи, то авторы пишут: "there were excesses of l-serine and l-valine. There was a trace (picomole levels) of l-valine content in procedural solvent blanks, so contamination is likely the cause of the nonracemic valine in the A0106 extract." Итак, они признают, что по серину и валину есть превышение левых аминокислот над правыми, но каково оно численно, не сообщают. При этом, предполагают, что это результат загрязнения, так как в исходном растворе был "в следовых корличествах" обнаружен валин. Во-первых, "в следовых кроличествах" это не о чём, сообщите, какая концентрация валина была обнаружена в растворе, и каково было исходное превышение, тогда можно будет о чём-то говорить, и что-то оценивать, но авторы количественных оценок как раз не приводят. Во-вторых, по серину тоже было превышение, и его они вообще никак не объясняют.
А вот авторы более свежей статьи https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772391724000215?fbclid=IwZXh0bgNhZW0CMTEAAR0UAiUuFfYATZNjyZ9qpk__vg_Np3zEY5tQmYALi14eZSSa-wZKcw2s5Tw_aem_Aa62RWzjWjiWSgkMljhY5AJm0fmOHGJtozptbZEjoBmDxIT-_gUQ8lHoog2XVYgJiVBMgyOv1I-lYrXi3FeSBfqg#bib0037 как раз не стесняются выкладывать количественные оценки концентраций. И что мы видим? По валину превышение концентрации левых изомеров от двух до четырёх раз, по серину - в 4-5 раз, по аспаргиновой кислоте - примерно на 30%, ничего себе, рацематная смесь!.

 

[Rattus]

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

Интересное весьма! Наконец добрался откомментировать:

на развитие жизни "с нуля", до уровня прокариотической клетки прошло всего 30 млн. лет что, на мой взгляд, выглядит малоправдоподобно... - на эволюцию неживой материи до уровня достаточно продвинутой прокариотической клетки остаётся катастрофически малый промежуток времени.

30 млн. лет - это примерно половина среднего геологического периода. Почему для простейшей прокариотической клетки этого должно быть "катастрофически мало"? В свете того, что другие крупнейшие события качественного повышения сложности организации биоты (появление-иррадиация эукариот, Кембрийский взрыв) вероятно укладываться и в более короткие сроки соответственно теории прерывистого равновесия, этот тезис совсем не очевиден.

Максимальная длина РНК генома у вирусов не превышает 30 тыс. пар нуклеиновых оснований, видимо, это тот предел длины генома РНК, при котором он ещё может реплицироваться с приемлемым для выживания уровнем мутаций.

Да - этот же тезис есть и в "Логике Случая" Е.В.Кунина.

Более того, несколько лет назад вышла статья The replication machinery of LUCA: common origin of DNA replication and tranion, доказывающая, что у LUCA был именно ДНК геном.

А если гетеродуплекс, о котором ранее писал М.Никитин?

[Maki]

Поэтому я писал о поверхности. Её у мелких фракций гораздо больше, чем у планеты, которая будет из них составлена. Соответственно, и подповерхностных слоев - тоже.

Может  быть тут надо применять, скажем так, "экологический" подход?
Поверхность комет и астероидов, летающих в вакууме, как-то очень уж сильно отличается по своим условиям от поверхности планеты, имеющей атмосферу, жидкую воду, стабильный приток солнечного излучения и суточные и годовые температурные циклы. Ну а если жизнь возникла в одних условиях - очень сомнительно, что она сумела бы закрепиться на поверхности совершенно непохожей на родную.
При этом, возникновение каких-то пребиотических молекул, что в протопланетном облаке, что на кометах вполне можно допустить. Собственно, если современная наука полагает, что значительная часть воды попала на Землю именно с кометами - одновременный занос и простенькой органики выглядит не так уж фантастически. Более того, ЕМНИП, наличие целого  букета простейшей органики, установлены и для комет, и для метеоритов. Другое дело, что и Земля была "не дура", и уж на ней-то, наверняка могла синтезироваться различная органика.
Собственно, как лаборатория для синтеза первых, условных "рибозимов", способных к саморепликации, конечно же больше подходит каменистая планета с грязными лужами и термальными полями.
А Космос, как важный поставщик компонентов для жизни - почему бы и нет?
P.S.
И, да, помимо комет и астероидов, к нам ежегодно валится 40.000 тонн (!) космической пыли. Раньше, надо полагать, было куда больше. Вот уж где возможный источник космической органики!

[Combinator]

30 млн. лет - это примерно половина среднего геологического периода. Почему для простейшей прокариотической клетки этого должно быть "катастрофически мало"? В свете того, что другие крупнейшие события качественного повышения сложности организации биоты (появление-иррадиация эукариот, Кембрийский взрыв) вероятно укладываться и в более короткие сроки соответственно теории прерывистого равновесия, этот тезис совсем не очевиден.

Мы не знаем, в какие временные рамки укладывалась иррадиация эукариот и Кембрийский взрыв. В частности, термин "взрыв" применительно к Кембрию, появился из-за того, что многоклеточные эукариоты научились формировать кальциевый скелет, из-за чего их отпечатки просто стали сохраняться гораздо лучше, но сами они появились не позже 600 млн. лет (см. Эдикарская биота). Вы же вряд ли будете спорить, что появление внешнего скелета многоклеточных животных это эволюционный период, по кардинальности сравнимый с эволюцией от неживой материи до прокариотической клетки. И не стоит преуменьшать её сложность, например, известно, что протонные помпы произошли от предшествующих им натриевых в результате их ДЕГРАДАЦИИ. Несмотря на все скачки "прерывистого равновесия", глобально рост сложности растёт примерно по логарифмичскому закону, см, например, нашу с Марковым и Коратаевым статью на эту тему, или статьи Шарова.

А если гетеродуплекс, о котором ранее писал М.Никитин?

Насколько знаю, он уже на этом не настаивает, но лучше, конечно, уточнить у него лично.

[Лунный заяц]

А вот авторы более свежей статьи https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772391724000215?fbclid=IwZXh0bgNhZW0CMTEAAR0UAiUuFfYATZNjyZ9qpk__vg_Np3zEY5tQmYALi14eZSSa-wZKcw2s5Tw_aem_Aa62RWzjWjiWSgkMljhY5AJm0fmOHGJtozptbZEjoBmDxIT-_gUQ8lHoog2XVYgJiVBMgyOv1I-lYrXi3FeSBfqg#bib0037 как раз не стесняются выкладывать количественные оценки концентраций. И что мы видим? По валину превышение концентрации левых изомеров от двух до четырёх раз, по серину - в 4-5 раз, по аспаргиновой кислоте - примерно на 30%, ничего себе, рацематная смесь!.

Тут сразу несколько гипотез возникает.
1) Старое доброе загрязнение земными материалами (не спрашивайте, где и как оно произошло).
2) Химическая эволюция веществ в протопланетном облаке почему-то приводит к преобладанию левых изомеров.
3) Жизнь появилась-таки именно в протопланетном облаке (или даже в туманности) и успела изрядно его загрязнить L-изомерами.
4) Жизнь появилась где-то ещё, например, на другой похожей на Землю планете, далее вещество этой планеты было выброшено в космос (наверно, в результате космической катастрофы) и оказалось в газопылевом облаке, из которого сформировалась Солнечная система. Либо вещество попало уже в готовую Солнечную систему и выпало на поверхность или составило часть местных тел.
5) Может, это пришельцы похулиганили и распылили в космосе левые аминокислоты...

[Rattus]

но сами они появились не позже 600 млн. лет (см. Эдикарская биота).

Так эдиакарская биота целиком - не прямой предок фанерозойских билатерий! Есть только предположения, что только кто-то из тех, кто оставил известные отпечатки в принципе мог бы быть роднёй предкам билатерий Кембрия (кимберелла). Да и 600 миллионами датируются только древнейшие вендобионты, а большинство их появилось ещё четверть сотни миллионов лет спустя - в "авалонском взрыве", ещё через 20 млн. - достигли расцвета, а ещё через 16 млн. - наступил Кембрий.

термин "взрыв" применительно к Кембрию, появился из-за того, что многоклеточные эукариоты научились формировать кальциевый скелет, из-за чего их отпечатки просто стали сохраняться гораздо лучше

Есть мнение, что это было гораздо более глубокое эволюционно-экологическое событие, чем просто изобретение кальциевого скелета вчерашними вендобионтами.

Вы же вряд ли будете спорить, что появление внешнего скелета многоклеточных животных это эволюционный период, по кардинальности сравнимый с эволюцией от неживой материи до прокариотической клетки.

Так о том и пишу, что это могут быть где-то сравнимые по "голой" сложности события - ну хотя бы тупо по числу задействованных генов/регуляторов. Ведь молекулярные часы считаются тоже "тупо" в эпизодах мутаций за усредненное время.

[Maki]

2) Химическая эволюция веществ в протопланетном облаке почему-то приводит к преобладанию левых изомеров.

А почему именно в протопланетном облаке? Возможно, и на Земле хиральное неравенство появилось естественным путём.
Процессы синтеза именно хирально-однородной органики, учёными уже разрабатываются. Вот статья на "Элементах".

...используются разные катализаторы, в том числе и светозависимые катализаторы (фотокатализаторы), органические и неорганические соединения. Активно изучаются и естественные природные катализаторы типа глинистых минералов.

[Combinator]

Тут сразу несколько гипотез возникает.
2) Химическая эволюция веществ в протопланетном облаке почему-то приводит к преобладанию левых изомеров.
5) Может, это пришельцы похулиганили и распылили в космосе левые аминокислоты...

Вы, похоже, не понимаете главного - из всего множества аминокислот, ощутимая хиральность наблюдается только у тех, что входят в состав протеинов земных организмов. 

[Rattus]

Ну а если жизнь возникла в одних условиях - очень сомнительно, что она сумела бы закрепиться на поверхности совершенно непохожей на родную.
При этом, возникновение каких-то пребиотических молекул, что в протопланетном облаке, что на кометах вполне можно допустить.

В данном случае автора (Combinator) более всего смущает дисбаланс стереоизомеров аланина, который характерен например для клеточной стенки бактерий. Но если на то пошло, то там вполне могли бы остаться и углеводные компоненты пептидогликана - не думаю что они так уж хуже сохраняются чем все выявленные там аминокислоты.

1) Старое доброе загрязнение земными материалами (не спрашивайте, где и как оно произошло).

Вот поэтому в т.ч. автор и ждёт изотопного анализа - чтобы исключить возможную контаминацию земным биогенным материалом.

2) Химическая эволюция веществ в протопланетном облаке почему-то приводит к преобладанию левых изомеров.

А аланин тогда почему выбился? Ну он конечно второй по простоте после глицина (там боковым радикалом - только метильная группа) и потому для базовой биохимии его хиральность может быть не столь критична...

3) Жизнь появилась-таки именно в протопланетном облаке (или даже в туманности) и успела изрядно его загрязнить L-изомерами.

Автор давно склоняется к этому варианту.

4) Жизнь появилась где-то ещё, например, на другой похожей на Землю планете

Вот именно на Землю (по массе) - вряд ли: слишком большая у таких планет вторая космическая скорость, чтобы выбитый на неё кусок породы не прогрелся и даже переплавился внутри целиком - это подробно обсуждалось в Разделе AlexAV.  А вот на Марс - не исключено...

[Combinator]

Так о том и пишу, что это могут быть где-то сравнимые по "голой" сложности события - ну хотя бы тупо по числу задействованных генов/регуляторов. Ведь молекулярные часы считаются тоже "тупо" в эпизодах мутаций за усредненное время.

В процессе зарождениия жизни "из ничего" (ну пусть это будет один условный затравочный ген) появилось существо, у которого количество генов было на 3 порядка больше. Во сколько раз нужно было увеличить количество генов, что бы из одноклеточного животного появилось одноклеточное - думаю, в худшем случае, в разы, но не на порядки. Кстати, многоклеточность появилась независимо у растений (водорослей), грибов и животных, причём, у первых двух групп значительно раньше, так что, какие-то объективные предпосылки для её появления явно возникли не позже, чем 1 млрд. лет назад.

[Rattus]

количество генов было на 3 порядка больше.

Так а у часов ход линейный, а не логарифмический вроде как - спонтанные мутации "порядков" не ведают...

P.S. Касательно собственно данной темы хочу отметить, что в пользу именно внесолнечного происхождения земной жизни пока говорят только оценки по часам, а то, что

из всего множества аминокислот, ощутимая хиральность наблюдается только у тех, что входят в состав протеинов земных организмов.

может характеризовать только наш, "местносистемный" вариант жизни, и также мало нам чего возможно сообщит об универсальности именно данного набора АК - если это именно уже биогенные остатки, а не предбиогенной химии, как предположил Maki.

[Combinator]

количество генов было на 3 порядка больше.

Так а у часов ход линейный, а не логарифмический вроде как - спонтанные мутации "порядков" не ведают...

Тут речь не о мутациях, а об оценке объёма информации, которым оперируют живые системы. Он увеличивается, в том числе, и за счёт дупликации генов с последующей дивергенцией их копий.

может характеризовать только наш, "местносистемный" вариант жизни, и также мало нам чего возможно сообщит об универсальности именно данного набора АК...

Я разве где-то писал об его универсальности (хотя, самые простые АК типа глицина и аланина, скорее всего, будут входить в любой набор)? Хиральность именно протеиновых аминокислот намекает на то, что это, возможно, просто остатки простейших живых организмов, обитавших(ющих?) на астероидах, и свзанных общим происхождением с земной биотой. No more, no less.   

[Rattus]

Я разве где-то писал об его универсальности (хотя, самые простые АК типа глицина и аланина, скорее всего, будут входить в любой набор)?

Нет - просто счёл нужным лишний раз обратить внимание читателей на название темы и разъяснить этот момент в его контексте.

А что насчёт

Combinator более всего смущает дисбаланс стереоизомеров аланина, который характерен например для клеточной стенки бактерий. Но если на то пошло, то там вполне могли бы остаться и углеводные компоненты пептидогликана - не думаю что они так уж хуже сохраняются чем все выявленные там аминокислоты.

?

[Лунный заяц]

Процессы синтеза именно хирально-однородной органики, учёными уже разрабатываются. Вот статья на "Элементах".

...используются разные катализаторы, в том числе и светозависимые катализаторы (фотокатализаторы), органические и неорганические соединения. Активно изучаются и естественные природные катализаторы типа глинистых минералов.

Так наверно эти минералы катализируют превращение хирального изомера одного вещества в хиральный же другого?

[Combinator]

А что насчёт

Combinator более всего смущает дисбаланс стереоизомеров аланина, который характерен например для клеточной стенки бактерий. Но если на то пошло, то там вполне могли бы остаться и углеводные компоненты пептидогликана - не думаю что они так уж хуже сохраняются чем все выявленные там аминокислоты.

?

Возможно, они там и есть, но пока их никто особо не ищет. Например, основаной способ оценки концентрации АК - гидродиз всех сложных соединений в тёплой воде, что бы их высвободить, то есть, нечто прямо противоположное тому, что вас интересует.