О жизни и синергетике

[sceptic]

 Combinator, "мне не известно" - слабый аргумент. Почитайте публикации M.Рассела, акад. РАН М.Федонкина и др. Уже едва ли не общее место. Видимо именно низкотемпературные венты: бесчисленные электрохимические реакторы с богатым разнообразием параметров. Десятки миллионов лет настойчивых попыток...
 Внутренний голос подсказывает: суть дела в уникальных особенностях нашей удивительной планеты. Сюда же интереснейший результат британских биохимиков - см., например, на   
   elementy.ru/news/431082
Все одно к одному.
 
 dims, уже какие-то 40+ лет. Широко известный в узких кругах французский микробиолог Ж.Моно (нобелевский лауреат 1965) заметил, что решающую роль играют «две вещи: (i) высокоточное воспроизведение самой структуры и (ii) столь же высоко точное воспроизведение любого случайного изменения структуры. Коль скоро есть и первое, и второе, то поскольку случайности сохраняются, имеет место эволюция» (Jacques Monod. Le Hasard et la Necessite, 1970). Что характерно, саморепликаторы Р.Докинса явно вторичны по отношению к идеям Ж.Моно.
 То есть, самопроизвольная эволюция вытекает из активности саморепликаторов - автоматически. Волга впадает в Каспийское море. Саморепликаторы эволюционируют. Первична саморепликация, а мутации и естественный отбор - всего лишь побочные следствия, вторичные явления. Тоже общее место в современной науке.
 И не надо про Луну. Как известно, химическая (первичная) эволюция плавно переходит в биологическую (вторичную). Требуется понятие, объединяющее оба процесса. Почему не "самопроизвольная эволюция"? Суть дела схвачена.

[Combinator]

Почитайте публикации M.Рассела, акад. РАН М.Федонкина и др.

Читал и того и другого. Никаких экспериментальных подтверждений того, что жизнь зародилась именно на Земле и именно в низкотемпературных вентах я у них не нашёл (если у вас есть ссылки, подвтверждающие обратное, приведите их, плиз) . А вот как раз, например, Спирин, много лет безуспешно пытавшийся воспроизвести земной абиогенез экспериментально, теперь практически полноостью разочаровался в это гипотезе, и в настоящее время склоняется к гипотезе панспермии.

Уже едва ли не общее место. Видимо именно низкотемпературные венты: бесчисленные электрохимические реакторы с богатым разнообразием параметров. Десятки миллионов лет настойчивых попыток...

Вот-вот, именно отсылки к "десяткам миллионов лет настойчивых попыток" и являются основным фиговым листком подобных теорий, которые, строго говоря,  по критерию Поппера даже не попадают в категорию научных.

Внутренний голос подсказывает: суть дела в уникальных особенностях нашей удивительной планеты. Сюда же интереснейший результат британских биохимиков - см., например, на   
   elementy.ru/news/431082
Все одно к одному.

Внутренний голос, это, конечно, хорошо, но в чём же конкретно проявляются эти самые "уникальные особенности нашей удивительной планеты" хотелось бы знать, тем более, что более детальный анализ показывает, что многие хим. элемпенты, активно используемые клеткой, встречаются на Земле очень и очень редко, и даже углерода, считающегося основой жизни, на ней гораздо меньше, чем в среднем во Вселенной.

[sceptic]

 Combinator, все правильно. "Подвергай сомнению!" Так держать, - чтобы теоретикам жизнь легкой не казалась. Впрочем, никто никого за советскую власть не агитирует. Так, привлечь внимание...
 А мне гипотеза M.Рассела особенно близка именно тем, что она обыгрывает уникальные особенности нашей планеты. Не "мелкий теплый прудик", а многочисленные электрохимические реакторы. Внутренний голос подсказывает, что M.Рассел близок к сути дела. Между прочим, сомневаюсь, что вы смотрели рекомендованную публикацию (звиняйте). У M.Рассела не самое простое чтение - не так сразу.     
 Кстати, публикация на
   elementy.ru/news/431082
лишний раз показывает, что ответ на загадку абиогенеза сводится к поиску подходящей цепочки химических реакций. Перебор из бездны вариантов, так что здесь критично именно количество попыток. За десятки миллионов лет (в планетарном масштабе) земная природа нашла ту самую цепочку. И понеслась... Дайте науке пару-тройку миллионов лет и миллион лабораторий; глядишь, получится.
 Теория, например, прекрасно знает, как идут реакции термоядерного синтеза. Звезды перед глазами... Однако в реакторе устойчивый "термояд" как-то не вытанцовывается... Так что, какие-то сомнения насчет источника энергии звезд? И вообще запуск самопроизвольной эволюции - типичная разовая сингулярность. Наука не любит сингулярности, она предпочитает заниматься регулярными процессами.

[Combinator]

А мне гипотеза M.Рассела особенно близка именно тем, что она обыгрывает уникальные особенности нашей планеты. Не "мелкий теплый прудик", а многочисленные электрохимические реакторы.

А кто вам сказал, что на других планетах (я имею в виду не только солнечную систему) нет и никогда не было тех же геотермальных источников? Каковы ваши доказательства (с)?

Внутренний голос подсказывает, что M.Рассел близок к сути дела. Между прочим, сомневаюсь, что вы смотрели рекомендованную публикацию (звиняйте). У M.Рассела не самое простое чтение - не так сразу.

Никакой конкретной публикации Рассела вы не советовали. Я читал пару его статей, но, возможно, упустил с вашей точки зрения что-то важное. Тогда дайте конкретную ссылку, или сами объясните на пальцах, то, что вы считаете в ней цимусом, плиз.   

Кстати, публикация на
   elementy.ru/news/431082
лишний раз показывает, что ответ на загадку абиогенеза сводится к поиску подходящей цепочки химических реакций. Перебор из бездны вариантов, так что здесь критично именно количество попыток. За десятки миллионов лет (в планетарном масштабе) земная природа нашла ту самую цепочку. И понеслась... Дайте науке пару-тройку миллионов лет и миллион лабораторий; глядишь, получится.

Почему именно за десятки а не, скажем, миллионы или сотни миллионов, вы делали соответствующие расчёты? Я уже не говорю о том, что жизнь это нечто более сложное, чем случайно синтезированный полипептид, и дорожки от этот полипептида к полноценной клетке пока совершенно не просматривается. А то, что вы предлогаете - эксперимент длиною в милионы лет методом тыка, это, как говорится, без комментариев.

Теория, например, прекрасно знает, как идут реакции термоядерного синтеза. Звезды перед глазами... Однако в реакторе устойчивый "термояд" как-то не вытанцовывается... Так что, какие-то сомнения насчет источника энергии звезд? И вообще запуск самопроизвольной эволюции - типичная разовая сингулярность. Наука не любит сингулярности, она предпочитает заниматься регулярными процессами.

Термоядерные реакции в звёздах шикарно моделируются на современных копмьютерах. А до этого хорошо, хоть и гораздо более грубо, моделировались путём аналитических расчётов.  Что касается процесса появления даже простейшей клетки, то на настоящий момент времени у нас нет вообще никакой модели, которая бы позволяла хотя бы на очень грубом уровне воспроизводить этот процесс.  И сингулярность тут не при чём. В подходящих условиях жизнь должна появляться столь же неизбежно,  как вода превращается в лёд при понижении температуры, иначе нам остаётся лишь удариться в мистику.
 

[sceptic]

 Combinator, что-то диалог становится бессвязным. К сожалению. Ссылка на обстоятельную публикацию M.Рассела у меня в самом первом посте. Не по глазам?
 И вообще мысль у вас как-то скачет: речь идет о цепочке к первым (полинуклеотидным, а не полипептидным) саморепликаторам. От них до живой клетки (химической) эволюции еще колотиться и колотиться. ТщательнЕе надо.
 Насчет геотермальных источников у меня ни слова. Речь идет о низкотемпературных океанических вентах; заметно, сколь внимательно вы читали M.Рассела... Наша планета - на диво сложная структура. По набору геофизических и геохимических характеристик. В том числе и океанические венты. Кстати, по M.Расселу, первые полинуклеотидные саморепликаторы там не только возникли, но и эволюционировали - как в теплых "инкубаторах". Вплоть до протоклетки. В открытой среде у примитивных ранних саморепликаторов маловато шансов...
 И конфигурация солнечной системы тоже редкостная; теперь уже ясно. Обсуждалось здесь на форуме. Хотя никто не утверждает, что другой подобной системы (с каменистой планетой - вроде Земли - в ее составе) нет в нашей Галактике. Никто, но вряд ли таких систем много.

[interim_sn]

Я уже не говорю о том, что жизнь это нечто более сложное, чем случайно синтезированный полипептид, и дорожки от этот полипептида к полноценной клетке пока совершенно не просматривается. А то, что вы предлогаете - эксперимент длиною в милионы лет методом тыка, это, как говорится, без комментариев.

вот совершенно точное замечание!  от прокариот, пусть даже занесенных на Землю из космоса, до эукариот - дистанция огромного размера --  в 1.5-2 миллиарда лет эволюции.  эукариоты могли возникнуть именно благодаря неким уникальным условиям Земли..  тогда причем здесь панспермия?  или в каком смысле панспермия - "кирпичики жизни" нарабатывались в космосе - спора нет, но куча разбросанных по гаражу деталей от Феррари абсолютно не гарантирует самосборку реального автомобиля - подходящий конвейер возможен далеко не на каждой планете..

А кто вам сказал, что на других планетах (я имею в виду не только солнечную систему) нет и никогда не было тех же геотермальных источников? Каковы ваши доказательства (с)?

вряд ли все ограничивается  геотермальными источниками - чего это Вы так к ним прицепились?  насчет других планет  --  нужно оценивать вероятности, а для этого нужно точно представлять условия, необходимые и достаточные для появления сложной жизни  (от эукариот).   доказательства -  других миров с разумной жизнью мы не наблюдаем, и они себя  ничем не проявляют.   т.е. это явление несомненно редкое, хотя и вряд ли совсем уж исключительное в огромной Вселенной - но формулу Дрейка нужно уточнять.

[interim_sn]

Саморепликация - химическая эволюция - биологическая эволюция... Последовательность процессов в целом понимается как самопроизвольная эволюция. Самопроизвольная потому, что развертывается самопроизвольно - в силу внутренних движущих сил.

да, если посмотреть на процесс эволюции со стороны, то он напоминает работу заведенного  механизма.  вероятности  ЕО  играют в этом механизме  роль тонкой подстройки - не более,  а весь процесс  эволюции жизни определяется начальными условиями и физическими константами от БВ (раньше мы заглянуть пока не в состоянии).   причем,  далее важна именно ПЛАНЕТНАЯ эволюция жизни ( как на Земле) в целом - это первая точка на  эволюционной кривой после БВ (нулевая точка или точка начала отсчета) и эволюции протожизни в космосе.  а вторая точка на этой кривой - это  появление эукариот в особых земных условиях..

[sceptic]

 Что характерно, Земля ярко светит в космосе – как маяк. «Здесь процветает жизнь!». Ведь 21% кислорода в составе атмосферы нашей планеты – вопиющий нонсенс. Кислород – химически один из самых активных газов (уступает разве что фтору), и присутствие таких его количеств в свободном состоянии не объяснимо ничем.
 Кроме одного: на 3-й планете в системе «желтого карлика» имеет место бурный фотосинтез. То есть, там продвинутая жизнь - по меньшей мере одноклеточная. И что еще, остается догадываться. Современная астрономия умеет не только обнаруживать планеты при звездах, удаленных от нас на десятки световых лет, но и (в ряде случаев) просматривать их газовую оболочку. Спектральный анализ; вообразите, что в спектре атмосферы одной из экзопланет видна мощная линия кислорода...
 По силам даже и нашим средствам дальнего наблюдения. А для цивилизации, которая старше земной на какую-нибудь 1000 лет? Они видят обитаемую планету за сотни световых лет; видят и ... молчат. Не парадокс ли?
 Видимо, парадокс разрешается так, что цивилизации уничтожают себя довольно рано. Логика акад. Э.Галимова хромает, но даже из ошибочной логики могут, как известно, следовать верные выводы. Человечество вплотную подошло к порогу самоуничтожения - во всяком случае как цивилизация. И возможно, такова же судьба внеземных цивилизаций. Недолгая вспышка - как фейерверк. И темнота. Увы.

[interim_sn]

 Видимо, парадокс разрешается так, что цивилизации уничтожают себя довольно рано.

да, тут, видимо,  одновременно работают ТРИ фактора:  1. условия для возникновения сложной органической жизни действительно уникальные, и планеты типа Земли - крайне редкое явление во Вселенной.  2. самые ранние планеты, подобные Земле, с подходящими  условиями для возникновения и развития сложной жизни, начинают формироваться в  узком временном интервале  - тогда же, когда и Земля.  т.е. к настоящему времени таких планет с уровнем развития жизни как на Земле вообще  очень мало  (если еще есть - ведь их не может быть много уже по п.1) . 3. технологические цивилизации существуют недолго -  несколько сотен лет на достаточно высоком технологическом уровне, пика которого мы уже фактически достигли. потому-то от них и  нет никаких  сигналов  - они слабые и длительностью всего в сотню лет..

[sceptic]

 Действительно, те самые три обстоятельства... И человечество, похоже, как раз завершает фазу технологической цивилизации. Нас, любимых, на Земле уже 7+ млрд человек - и к середине века ожидаются все 10 млрд. Такой нагрузки утлому ковчегу биосферы не выдержать: он неминуемо опрокинется. Биосферная эволюция закономерно идет чредой катастроф - вот и теперь на дворе VI массовое вымирание. Спровоцированное технологической цивилизацией. Жизнь продолжается и после очередного массового вымирания. Вот только места для "человека разумного" там, видимо, уже не найдется.       

[Combinator]

Combinator, что-то диалог становится бессвязным. К сожалению. Ссылка на обстоятельную публикацию M.Рассела у меня в самом первом посте. Не по глазам?

Да, сейчас нашёл. На первый взгляд, ничего приниципиально нового по сравнению с другими его работами, я в этой статье 2001-го года не увидел. Попозже почитаю более внимательно.

И вообще мысль у вас как-то скачет: речь идет о цепочке к первым (полинуклеотидным, а не полипептидным) саморепликаторам. От них до живой клетки (химической) эволюции еще колотиться и колотиться. ТщательнЕе надо.

Ага, думал про полинуклеотиды, а написал почему-то про полипептиды. Описка вышла, извиняюсь. Тем не менее, вынужден констатировать, что на заданные вопросы вы по существу не ответили.

Насчет геотермальных источников у меня ни слова. Речь идет о низкотемпературных океанических вентах; заметно, сколь внимательно вы читали M.Рассела...

Низкотемпературные венты это частный случай геотермальных источников, посмотрите, например, определение геотермальных источников в Википедии.

Наша планета - на диво сложная структура. По набору геофизических и геохимических характеристик. В том числе и океанические венты.

Ну и что мешало существованию аналогичных вентов, скажем, на Марсе 3-4 млрд. лет назад? Я, собственно, не антогонистический противник теории Рассела, какие-то рациональные зёрна в ней, на мой взгляд, есть. Например, я всецело поддерживаю его идею, что первым природным катализатором ацетатного цикла (который, вероятно, является древнейшим), был грегит. Но вот про роль кобольта у него, на сколько я могу судить, ничего нет, не говоря уже о том, что присутствие в составе газов, проходящих через венты, значительного количества водорода весьма сомнительно. А вот в космосе водород и монооксид углерода, по видимому, одни из наиболее распространённых веществ.

И конфигурация солнечной системы тоже редкостная; теперь уже ясно. Обсуждалось здесь на форуме. Хотя никто не утверждает, что другой подобной системы (с каменистой планетой - вроде Земли - в ее составе) нет в нашей Галактике. Никто, но вряд ли таких систем много.

Конфигурация солнечной системы похоже действительно нехарактерна для большинства других планетных систем. Скорее всего, планеты земной группы и пояс астероидов возникли позже Юпитера и других внешних планет из остатков планетной системы и внешней оболочки другой звезды - Красного Гиганта. Только вот где доказательства, что имено такая структура планетарной системы способствует зарождению жизни?
     

[Combinator]

вот совершенно точное замечание!  от прокариот, пусть даже занесенных на Землю из космоса, до эукариот - дистанция огромного размера --  в 1.5-2 миллиарда лет эволюции.  эукариоты могли возникнуть именно благодаря неким уникальным условиям Земли..  тогда причем здесь панспермия?  или в каком смысле панспермия - "кирпичики жизни" нарабатывались в космосе - спора нет, но куча разбросанных по гаражу деталей от Феррари абсолютно не гарантирует самосборку реального автомобиля - подходящий конвейер возможен далеко не на каждой планете..

Для появления эукариот по-видимому необходимо и достаточно наличие ощутимого процента кислорода в атмосфере. Кислород вырабатывают цианобактерии, отпечатки и следы жизнедеятельности которых (маты) по мнению многих палеонтологов наблюдаются уже в древнейших архейских слоях. Просто пока геологические процессы обеспечивали вынос на поверхность Земли достаточного количества никеля, метанотрофные бактерии практически полностью его утилизировали, не давая накапливаться в атмосфере. Но примерно 2.4 млрд  лет назад изменение условий в мантии Земли привело к тому, что досупность никеля, жизненно необходимого автоторофам в качестве каиализатора, резко уменьшилась. В результате метанотрофы начали вымирать, а утилизируемый ими до этого кислород начал быстро накапливаться в атмосфере, открывая дорогу появлению эукариотов.
   

[Combinator]

Видимо, парадокс разрешается так, что цивилизации уничтожают себя довольно рано. Логика акад. Э.Галимова хромает, но даже из ошибочной логики могут, как известно, следовать верные выводы. Человечество вплотную подошло к порогу самоуничтожения - во всяком случае как цивилизация. И возможно, такова же судьба внеземных цивилизаций. Недолгая вспышка - как фейерверк. И темнота. Увы.

В чём хромает логика Галимова для меня осталось неясным, но по поводу итогового вывода на 100% согласен.

[sceptic]

 Наличие на молодой планете Марс океанических вентов совсем не исключено. Раз океан там когда-то имел место (как и вулканическая активность), то отчего же и нет? Между прочим, у М.Рассела речь идет не о геотермальных источниках вообще, а о низкотемпературных океанических вентах в частности (существуют также и высокотемпературные). Значимая разница.
 Не исключено, но судить не могу. Не разбираюсь. И дело не только в вентах; у М.Рассела обстоятельная гипотеза. (Причем весьма элегантная; не последняя для научной гипотезы характеристика). Так, особая роль отводится Луне, которая 4 млрд лет назад обращалась горазо ближе к Земле. По расстоянию между центрами планет раз в 15-20 ближе. Луна гнала по океану километровые приливные волны; вообразите...
 То есть, океан интенсивно омывал сушу (условное понятие), и вода насыщалась ингредиентами, необходимыми для каталитического синтеза нуклеотидов и аминокислот. А вот Марс не имел сколько-то массивного спутника, так что здесь минус. И дело не только в формировании первых саморепликаторов; сложились ли условия для их длительной и успешной эволюции?
 Скажем, тектоника плит, без которой эволюция затыкается довольно рано. Марс ничего такого не знал. Кроме того, малая масса 4-й планеты не позволила ей сохранить плотную атмосферу и гидросферу. А магнитосфера, без которой живое не защищено от космической радиации? И гравитационный "зонтик" Юпитера, который миллиарды лет прикрывает Землю (и Марс) от убийственной бомбардировки кометами и астероидами...
 Поразительное стечение выигрышных (в том числе необходимых) для эволюции условий - в ничтожной точке Галактики. Список  особенностей 3-й планеты при заурядном "желтом карлике" (который, кстати, удачно расположен в галактическом "поясе коротации") велик. Они и превратили Землю в уникальную лабораторию для эксперимента с самопроизвольной эволюцией. Получилось неслабо.

[Combinator]

Наличие на молодой планете Марс океанических вентов совсем не исключено. Раз океан там когда-то имел место (как и вулканическая активность), то отчего же и нет? Между прочим, у М.Рассела речь идет не о геотермальных источниках вообще, а о низкотемпературных океанических вентах в частности (существуют также и высокотемпературные). Значимая разница.

Я знаю. Просто объединил для краткости теории Рассела и Вехтерхойзера под одним названием.

Не исключено, но судить не могу. Не разбираюсь. И дело не только в вентах; у М.Рассела обстоятельная гипотеза. (Причем весьма элегантная; не последняя для научной гипотезы характеристика). Так, особая роль отводится Луне, которая 4 млрд лет назад обращалась горазо ближе к Земле. По расстоянию между центрами планет раз в 15-20 ближе. Луна гнала по океану километровые приливные волны; вообразите...
 То есть, океан интенсивно омывал сушу (условное понятие), и вода насыщалась ингредиентами, необходимыми для каталитического синтеза нуклеотидов и аминокислот.

На сколько я в курсе теория Рассела зиждется на том, что жизнь зарождалась локально, вблизи вентов, а не во всём мировом океане.  Если же рассматривать весь океан, как потенциальный биореактор, то средняя концентрация органики там была настолько мала, что ни о каком каталитическом синтезе нуклеотидов и аминокмслот там не могло быть и речи. Плюс, не забывайте о том, что чем сложнее биомолекула, тем быстрее она дезинтегрируется обратно на составляющие, причём, скорость распада быстро растёт с повышением температуры. Так что, километровые волны, быстро выравнивающие любые градиенты концентрации органических молекул, скорее будут способствовать ухудшению условий возникновения жизни, чем их улучшению.

А вот Марс не имел сколько-то массивного спутника, так что здесь минус.

Скорее, как раз плюс (см. выше).

И дело не только в формировании первых саморепликаторов; сложились ли условия для их длительной и успешной эволюции?
 Скажем, тектоника плит, без которой эволюция затыкается довольно рано. Марс ничего такого не знал.

Откуда такая уверенность, поделитесь, плиз?
Вот, например, ссылка, в которой утверждается обратное: http://galspace.spb.ru/index-mars.file/21.html
Да и в статье википедии про тектонику плит говорится примерно то же самое, что и в указанной ссылке.

Кроме того, малая масса 4-й планеты не позволила ей сохранить плотную атмосферу и гидросферу.

Вы уверены, что дело здесь именно в малой массе? Что-то Титану, масса которого на порядок меньше массы Марса, указанное обстоятельство отнюдь не мешает иметь мощную атмосферу.

А магнитосфера, без которой живое не защищено от космической радиации?

В прошлом (порядка 4 млрд. лет назад) у Марса, как и у Земли, была достаточно мощная магнитосфера.
Не говоря уже о том, что даже многие Земные организмы обладают способностью выживать в условиях сильной радиации.

И гравитационный "зонтик" Юпитера, который миллиарды лет прикрывает Землю (и Марс) от убийственной бомбардировки кометами и астероидами...

Любопытное утверждение. Представьте, что в сторону Земли летит комета, а Юпитер при этом находится на противоположной по отношению к Земле точке своей орбиты. Каким, интересно, образом, он при этом может игать роль "зонтика"?

Поразительное стечение выигрышных (в том числе необходимых) для эволюции условий - в ничтожной точке Галактики. Список  особенностей 3-й планеты при заурядном "желтом карлике" (который, кстати, удачно расположен в галактическом "поясе коротации") велик. Они и превратили Землю в уникальную лабораторию для эксперимента с самопроизвольной эволюцией. Получилось неслабо.

Вывод абсолютно ни на чём не основан, и при корректном применении работает как раз против того, что он должен доказать. На настоящее время мы знем лишь 2 (две) планеты земного типа, расположенные в зоне обитаемости. Из них на одной есть жизнь, на другой пока не известно, но, как считают многие достаточно авторитетные учёные, раньше была, и, вполне возможно, есть и сейчас.  О какой уникальности Земли можно при этом говорить? Вот если, скажем, ни на одной из планет земного типа (расположенных в зоне потенциальной обитаемости) из первого миллиона изученных, признаков жизни действительно не будет найдено, тогда я с вами и Расселом соглашусь, а пока мест предпочитаю считать, что любые ссылки на некую уникальность (читай - на практике невоспроизводмость) явления это скорее признание бессилия его объяснить, чем научный аргумент. Наука должна иметь дело лишь с воспроизводимыми эффектами, иначе она превращается в религию.

[sceptic]

Наука должна иметь дело лишь с воспроизводимыми эффектами, иначе она превращается в религию.

 Вот и мне так каатся. Но тогда вопрос об условиях запуска самопроизвольной эволюции (разовая сингулярность) выпадает из научных рамок. И речь идет только о регулярных процессах раскрутки эволюции - уже после ее запуска.
 С другой стороны, Combinator, вы так и не посмотрели рекомендованную публикацию М.Рассела. Как говорится, "Пастернака не читал, но осуждаю".  А у М.Рассела как раз даны варианты ответов на кое-какие из тех вопросов, какими вы задаетесь.  Так, первые саморепликаторы возникают не около вентов, а прямо внутри них. В микрополостях, которые поначалу играют роль клеточной оболочки. И работают  как каталитические (электрохимические) реакторы - см. по тексту.
 Мало того, у М.Рассела там встроена гипотеза становления раннего (примитивного) генетического кода. В гл. VI. The code. И если принять гипотезу за чистую монету, то дело сделано. Видно, как возникают полинуклеотидные саморепликаторы - и как они обзаводятся генетическим кодом. Прямой ход к протоклетке. 

 






 
 

[Combinator]

Вот и мне так каатся. Но тогда вопрос об условиях запуска самопроизвольной эволюции (разовая сингулярность) выпадает из научных рамок.

При чём тут сингулярность и почему вы решили, что процесс возникновения жизни принципиально невоспроизводим, хотя бы на уровне работающей модели?

И речь идет только о регулярных процессах раскрутки эволюции - уже после ее запуска.
С другой стороны, Combinator, вы так и не посмотрели рекомендованную публикацию М.Рассела. Как говорится, "Пастернака не читал, но осуждаю".  А у М.Рассела как раз даны варианты ответов на кое-какие из тех вопросов, какими вы задаетесь.  Так, первые саморепликаторы возникают не около вентов, а прямо внутри них.

Давайте не придираться к словам, а то я ведь тоже могу вам припомнить, что вы обозвали Луну планетой. И вообще, кроме прочтения разных умных книжек, неплохо и самому думать головой, вы же упрямо игнорируете все задаваемые вам неудобные вопросы, цепляясь к опискам и формальным неточностям в моих постах, и каждый раз пытаясь спрятаться за авторитет Рассела. Рассел вам здесь не поможет, мой вам совет - относитесь критично к любой теории, особенно, к той, которая не имеет экспериментальных подтверждений, больше думайте сами.

В микрополостях, которые поначалу играют роль клеточной оболочки. И работают  как каталитические (электрохимические) реакторы - см. по тексту.
 Мало того, у М.Рассела там встроена гипотеза становления раннего (примитивного) генетического кода. В гл. VI. The code. И если принять гипотезу за чистую монету, то дело сделано. Видно, как возникают полинуклеотидные саморепликаторы - и как они обзаводятся генетическим кодом. Прямой ход к протоклетке.

Рассел просто тривиально ссылается на одну из гипотез возникновения генетического кода, уже много лет продвигаемую Трифоновым, не более того. Вполне возможно, что гипотеза Трифонова и К. о первичности кодона GCU (по другой версии - GCC) справедлива, только вот абсолютно никакой связи между этой гипотезой, и предположением Рассела об уникальности земных условий для возникновения жизни нет. 

[sceptic]

 Наскучил мне диалог с вами, Combinator. Книжек не читаете, все норовите своим "умом". До боли знакомо... И какие еще вопросы? Не вижу вопросов, достойных того, чтобы на них отвечать. Уж не обессудьте.

[Combinator]

 Наскучил мне диалог с вами, Combinator. Книжек не читаете, все норовите своим "умом". До боли знакомо... И какие еще вопросы? Не вижу вопросов, достойных того, чтобы на них отвечать. Уж не обессудьте.

Книжек я прочитал, смею надеяться, поболее вашего (отсюда, в частности, и мои сомнения), а вы вот, похоже, кроме Рассела, видимо действительно мало что читали. Впрочем, если в гипотезе Рассела вас всё устраивает, и абсолютно никаких вопросов по поводу уникальности земных условий для зарождения жизни у вас нет, то не смею настаивать на дальнейшей дискуссии (блажен кто верует - легко ему нас свете (с)).

[Прохожий]

А вот и ещё Галимов:

Да, LOH-гипотеза весьма оригинальна, хотя и не сказать, что за прошедшие со времени этой публикации годы она набрала популярность. Авторы прямо новые Парацельсы: "...Достаточно создать соответствующее давление метана над водой и селитрой в абиотическом автоклаве, термостатированном при температуре, несколько превышающей 273 К, и снабженном клапаном сброса избыточного давления и оборудованием, позволяющим выполнять многократно химические анализы, и запастись терпением..."

В 2009 году Островский делал доклад на семинаре SETI, жаль, что нет полного текста, только тезисы:
"Гидратная гипотеза происхождения живой материи: от взрыва Сверхновой до возникновения протоклеток"
И была у авторов еще небольшая популярная статья:
В.Е.Островский, Е.А.Кадышевич "Жизнь возникла в залежах гидрата метана" (Химия и жизнь, №5, 2009)

Еще есть большая статья 2012 года на английском:
Life Origination Hydrate Hypothesis (LOH-Hypothesis): Original Approach to Solution of the Problem

Ну, а их обзорная статья в УФН по сей день остается наиболее полным изложением гипотезы на русском языке, как я понимаю:

В. Е. Островский, Е. А. Кадышевич, “Обобщенная гипотеза происхождения простейших элементов живой материи, трансформации первичной атмосферы и образования залежей гидрата метана”, УФН, 177:2 (2007), 183–206

Аннотация: Обсуждается оригинальная гидратная гипотеза возникновения простейших элементов живой материи (Life Origination Hydrate Hypothesis; LOH-hypothesis), включающая представления о взаимозависимости и взаимообусловленности процессов возникновения жизни, трансформации первичной атмосферы и формирования залежей гидрата метана. Впервые учитывается, что молодая Земля “пропитана” небулярным водородом. Возникновение простейших элементов живой материи рассматривается как результат термодинамически обусловленных закономерных и неизбежных химических превращений и универсальных физико-химических законов. Согласно гипотезе простейшие элементы живой материи многократно образовывались и, возможно, образуются из метана (или другого углеводорода), селитры и фосфата в пограничных областях твердых фаз газовых гидратов простейших углеводородов. Предполагается, что явление монохиральности нуклеиновых кислот является следствием особенностей геометрии структурной матрицы.

...Результаты и обсуждения, представленные в данном обзоре, показывают, что ДНК- и РНК-подобные молекулы образовались в природе (не исключено, что они образуются и в наше время), вероятно, всего лишь из трех широко распространенных в земной коре минеральных веществ: гидрата метана (или другого простого углеводорода), селитры (калиевой или натриевой) и фосфата в фазе гидрата метана или другого простейшего углеводорода под поверхностью Земли или в придонных океанских слоях. Как было показано в разделе 4, азотистые основания и рибоза могут образовываться всего лишь из двух минералов — метана и селитры, — которые не только широко распространены в природе, но нередко соседствуют в земной коре. Нельзя исключить возможность того, что и в наши дни существуют подземные или подводные природные биолаборатории где-нибудь в прибрежных районах юго-восточной Евразии, в районе Великих китайских рек или где-то еще. Вряд ли кто-нибудь может гарантировать мутационное происхождение неизвестных ранее модификаций вирусов, проявляющих себя время от времени в природе.
В настоящем обзоре мы попытались свести воедино представления о химизме и механизме гипотетических процессов образования в природе простейших элементов живой материи и трансформации земной атмосферы и рассмотреть термодинамическую возможность протекания этих процессов.
В качестве гипотезы мы рассмотрели оригинальную схему сопряженности процессов, предшествовавших возникновению жизни, и процессов трансформации атмосферы: с одной стороны, водород первичной атмосферы (вместе с диоксидом углерода, выделявшимся из земной тверди) способствовал образованию в земной коре гидратов метана и других углеводородов (которые стали средой и исходными веществами для образования элементов живой материи) и, с другой стороны, процессы, непосредственно предшествовавшие образованию ДНК (и РНК), привели к появлению в атмосфере кислорода и азота еще до распространения живой материи.
Одной из важных особенностей предлагаемой гипотезы является то, что она может быть подвергнута экспериментальной проверке. Достаточно создать соответствующее давление метана над водой и селитрой в абиотическом автоклаве, термостатированном при температуре, несколько превышающей 273 К, и снабженном клапаном сброса избыточного давления и оборудованием, позволяющим выполнять многократно химические анализы, и запастись терпением; конечно, предварительно должны быть решены технические проблемы, относящиеся к созданию и длительному поддержанию абиотических условий, аналитическим методикам и т.д. Однако игра стоит свеч.
Отметим, что такой эксперимент принципиально отличается от хорошо известного эксперимента Миллера-Урея, предложенного в 1953 г. Последний основан на предположении, что живая материя зародилась на земной поверхности как результат случайного события или ряда случайных событий, инициированных атмосферными электрическими разрядами. За 50 лет на этой основе не достигнуто принципиального прогресса в детализации процесса зарождения живой материи. В противоположность указанному предположению, мы полагаем, что живая материя возникла в земной коре в результате неизбежных, постепенных, диктуемых термодинамикой превращений вполне определенных простых минеральных веществ. Выявление (с помощью предложенного нами эксперимента) процессов, идущих в направлении образования ДНК, могло бы доказать, что живая материя является природным явлением, обязательно присущим атомистическому миру в течение определенного периода его развития, и что в течение геологического периода, когда существуют большие массы воды, жизнь возникала на Земле многократно и, может быть, возникает в наше время.
Мы упоминали, что LOH-гипотеза открывает новые возможности для объяснения монохиральности нуклеиновых кислот. Попытка решить эту проблему может быть предпринята на базе компьютерного эксперимента по совместимости структуры ДНК со структурой газового гидрата.
LOH-гипотеза состоит из гипотезы возникновения живой материи и сопутствующих субгипотез о природе некоторых процессов, которые внесли вклады в трансформацию первичной атмосферы Земли и в образование залежей гидратов углеводородов и, возможно, жидких углеводородов; мы показали, что идеи, лежащие в основе LOH-гипотезы могут быть использованы при обсуждении механизмов процессов репликации ДНК и митоза, свойственных клеткам живых организмов. Основное предназначение гипотезы мы видим в попытке разгадать загадки Природы о механизме возникновения живой материи и механизме функционирования живой материи, но в данном обзоре внимание сконцентрировано на первой из этих загадок.
LOH-гипотеза инициирована экспериментами и обнаруженным соответствием между размерами азотистых оснований и других компонентов ДНК, с одной стороны, и полостей структуры газовых гидратов, с другой стороны; может показаться, что эти эксперименты по своему содержанию не близки к обсуждаемым проблемам, но именно они побудили нас изучить современные представления о явлениях природы, рассматриваемых в данном обзоре, и именно они и указанное геометрическое соответствие привели нас шаг за шагом к формулированию гипотезы.
Предлагаемая гипотеза оригинальна по своей физической сущности, так как она предполагает, что живая материя возникла в некоей геометрической матрице, и по конкретному содержанию, так как она рассматривает способность воды образовывать структуризованные газовые гидраты в качестве необходимого и достаточного условия возникновения простейшей живой материи в условиях, существовавших на молодой Земле. Оригинальность гипотезы состоит также в том, что она впервые уделяет внимание роли небулярного водорода в рассматриваемых процессах; LOH-гипотеза содержит в себе новый подход к решению вопроса о монохиральности нуклеиновых кислот. Предлагаемая гипотеза имеет следующие принципиальные отличия от большинства гипотез возникновения живой материи.

1. LOH-гипотеза рассматривает процесс не как возникновение отдельных полимерных молекул в результате множества соударений газовых или растворенных молекул с прекурсором, а как возникновение множества принципиально сходных, но несколько различающихся по составу полимерных молекул в результате взаимодействия двух твердых фаз и последующего их взаимодействия с третьей твердой фазой.

2. LOH-гипотеза предполагает, что простейшая жизнь на Земле возникала многократно в разных местах планеты и, возможно, возникает и в наши дни и что каждый раз весь реакционный цикл от исходных минеральных веществ до образования клеток проходил в одном месте.

3. Предлагаемая гипотеза конкретно формулирует как состав исходных веществ, из которых образуются простейшие элементы живой материи, нуклеиновые кислоты и делящиеся клетки, так и условия, в которых происходят рассматриваемые процессы.

4. Важным свойством гипотезы является возможность ее экспериментальной проверки.

А вот статья из журнала "Русский репортер" (2007, №10), где рассказывалось об этой гипотезе и причинах ее появления на страницах УФН:

Как начиналась жизнь
Комната. Как множество других в старых институтах — длинная и узкая. Налево от входа — отгороженный простенком угол с хорошей вытяжкой. Здесь постукивает помпой установка: стек­лянные и пластиковые трубки, металлические баллоны, железные штативы, переходники, вентили. Стеклянный цилиндр, внутрь которого методично бьет электрический разряд, является главной деталью этого хозяйства. В памяти почему-то всплывает слово «реторта», хотя реторта — всего лишь колба с изогнутой горловиной, удобная штука, широко использовавшаяся для перегонки еще алхимиками…
— Все это из помойки сделано, — кивает на установку один из двоих сильно немолодых мужчин.
— Вот, — кивает второй раз, указывая на стеллажик в углу, на котором разложены гаечные ключи и, по всей видимости, то, что можно назвать исходным материалом: те же железки и трубки, только в разобранном виде. Затем оборачивается ко второму мужчине и флегматично бросает: — Азот утек весь.
— Ну вы даете! — живо отвечает второй. — Раз так, подай воздух, коррес­пондентам посмотреть нужно.
В систему подается воздух, и установка опять начинает постукивать помпой и стрелять разрядом в реакционной колонке — мы имеем честь наблюдать эксперимент по зарождению жизни на лабораторном столе, один из серии экспериментов, идущих уже два года в московском Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ).
Первого из двух немолодых людей, следящих за установкой, зовут Валентином Стрижовым. Именно он, ведущий инженер института, разработал и построил агрегат, и сделал это хорошо, хотя и «из того, что было»: установка исправно производит сложные органические молекулы из «простой химии» — метана и азота. Тот, кто порадел о наших интересах, — Виктор Лупатов, старший научный сотрудник и глава экспериментальной группы. А идеологом всех исследований является директор института Эрик Галимов, один из координаторов программы РАН «Проб­лема возникновения и эволюции биосферы».
Проблема зарождения жизни формулируется очень просто: как из мертвой материи появляются живые организмы? Сначала эту задачу решали умо­зрительно. Аристотель, например, считал, что есть некое «активное начало» всего живого, позволяющее мухам зарождаться в гниющем мясе. Затем пошли варварские эксперименты: в Средние века всерьез «зарождали» мышей из грязного белья, где в роли активного начала выступал человеческий пот (настолько силен был авторитет Аристотеля). И только изящные опыты Луи Пастера в XIX веке показали, что спонтанно ничего зародиться не может, даже бактерии. Собственно, это был тупик — непонятным оставалось, каким образом появилась на свет самая первая живая клетка, если не привлекать и сейчас популярную в некоторых кругах, но малопродуктивную гипотезу существования «создателя».
Из тупика науку вывел биохимик Александр Опарин, опубликовавший первую работу по этой теме еще в 1924 году. Гипотеза Опарина сводилась к следующему. Организмы, даже простейшие, появились на Земле не сразу, у них были еще более простые предшественники — небольшие группы сложных органических молекул. Эти молекулы синтезировались на древней Земле из простых веществ — углекислого газа, воды, метана и так далее, затем они объединялись и в водоемах образовывали «коацерватные капли», про которые мы все помним из школьного учебника биологии. Начинался естественный отбор, который в результате и привел к образованию полноценных одноклеточных организмов, и из них уже возникли многоклеточные. Вопрос «почему же жизнь не зарождается в наши дни?» снимался предположением, что теперь любая примитивная органика будет немедленно съедена вездесущими бактериями.
Гипотеза Опарина задала программу экспериментов на годы вперед, но все главное сделал Стэнли Миллер, который в 1953 году пропускал мощные электрические разряды через смесь газов, моделирующих первичную атмосферу. Миллеру и его последователям удалось получить аминокислоты — элементы белков — и даже короткие белковые цепочки, а также нуклеотиды, то есть участки наследственного материала ДНК. С тех пор прошло полвека, золотые полвека молекулярной биологии: были открыты структура ДНК, генетический код, механизмы синтеза белка в клетке, фотосинтеза сахаров за счет энергии солнечного света, найдены энергетические молекулы, в первую очередь АТФ, этот своеобразный клеточный «бензин»…
Трудно представить, чтобы вся эта внутриклеточная начинка собралась в одном месте случайно. Посчитали вероятность «поэтапной сборки» — получалось, что требуется больше времени, чем продолжительность жизни Вселенной, и при этом вся Вселенная должна быть битком набита органикой. Помнится, в начале девяностых академик Александр Спирин говорил в задумчивости студентам биофака МГУ: «Естественный отбор — это, конечно, правильно, но вот рибосома (главный молекулярный агрегат синтеза белка. — «РР») настолько сложна, что я не понимаю, как она могла эволюционировать. Если она, конечно, не возникла сразу, по готовому плану». Впрочем, сейчас академик — главный сторонник гипотезы под названием «мир РНК».
По этой гипотезе первыми молекулами, научившимися размножаться, были цепочки РНК, в современных клетках они задействованы в аппарате белкового синтеза. Некоторые из них действительно могут производить собственные копии, некоторые могут катализировать синтез белков. Так что можно представить и «мир РНК», и его эволюцию — допустим, отбор самых стабильных молекул или молекул, копирующих себя точнее. Какие-то молекулы РНК случайно оказались способными кодировать короткие белки, а затем среди этих белков оказались «нужные» для размножения и синтеза самих себя. Но даже интуитивно понятно, что вероятность таких событий чрезвычайно низка. В экспериментах, во всяком случае, ничего подобного не происходит.
— Наблюдения Дарвина не годятся для объяснения того, как же произошла жизнь, — говорит академик РАН Эрик Галимов. — Естественный отбор на молекулярном уровне должен выглядеть следующим образом: выживают более быстрые или, например, более устойчивые молекулы. Но это обычная термодинамика. А обычная термодинамика ведет к максимуму энтропии, к разупорядочению! Как биологи выходят из положения? Они за отправную точку берут случайное событие: каким-то образом появились первые сложные молекулы, а затем уже начали эволюционировать. Меня же интересовал как раз этот момент — как произошло первичное упорядочение.
Концепция естественного отбора — главная догма современной биологии. Дарвинизм очень здорово объясняет, каким образом может происходить эволюция. Но он ничего не говорит о том, почему в ходе эволюции организмы становятся все сложнее. Логика теории в том, что случайные (и маловероятные) изменения могут накапливаться и привести к чему-то сложному, но могут и не привести. Какого-то специального механизма производства все более высокоорганизованных видов ни в дарвинизме, ни в современной генетике не описано. На эту проблему постоянно указывают критики теории, а в вопросе зарождения жизни она становится просто непреодолимой. Об этом мы и беседуем с академиком Галимовым в его директорском кабинете в ГЕОХИ, где этажом ниже лабораторная установка, оптимистично постукивая, «производит жизнь».
— Мне хотелось показать, что в природе есть такая «машина», которая делает обязательным процесс упорядочения, — говорит академик. — Упорядочение — это не усложнение, потому что может быть сложное, но неупорядоченное. Упорядочение — это нарастающая степень несвободности поведения. Все живые организмы высокоупорядочены. В полимерной молекуле каждая ее часть — мономер — ограничена в поступательной и вращательной степенях свободы. Белки-ферменты катализируют только определенный путь реакции, то есть ограничивают выбор пути. Генетический код устроен так, что каждому триплету оснований соответствует только одна аминокислота. И так далее. Разные части системы точно соответствуют друг другу, это и есть упорядочение. Так вот, по законам термодинамики такого быть не должно. Видите ли, есть второй закон термодинамики, который, на мой взгляд, не полностью описывает действительность. Второй закон описывает разупорядочение, а нужно описать упорядочение как обязательный процесс. Если бы я был помоложе, я бы, наверное, занялся еще и этим. Но сейчас я хочу показать, как это приводит к возникновению жизни.
— Есть ли доказательства, что такой процесс вообще существует?
— Есть серьезные основания так считать. Я занимался, да и сейчас занимаюсь геологическим фракционированием изотопов. В 80-е годы мы изучали поведение изотопов в биологической системе. У углерода два основных изотопа — 12-й и 13-й. До войны вообще считалось, что их соотношение — константа. Но довольно быстро поняли, что внутри организмов белки, жиры, уг­леводы различаются по изотопному составу. Как раз в это время мы занимались еще одной работой — происхождением нефти. Для нее нужно было знать термодинамические константы для разных углеводородов. Расчет этих констант к тому времени был сделан только для самых простых соединений, потому что он довольно трудоемок. Я искал метод попроще и нашел. Тогда я стал, можно сказать, для смеха вычислять константы для самых разных биологических молекул. И когда я сопоставил их с тем, что измерено, оказалось, что есть хорошая корреляция между ними и изотопным составом… Я вижу, вас никак не поражает это обстоятельство.
— А почему оно меня должно поражать?
— Потому что на самом деле это абсолютно невозможное явление — чтобы была такая корреляция между наблюдением и равновесными константами! Потому что организм в нашем понимании — это нечто абсолютно удаленное от равновесия! Вот когда организм погибает и превращается в совокупность газов — тогда это равновесие!
— Равновесие, насколько я помню из курса химии, это когда скорости прямой и обратной реакции равны. Сколько продуктов образуется, столько же и расходуется. Я думал, что в организме около этой точки все и крутится, там же идет много реакций. Каждая в отдельности должна быть близка к равновесию, а в целом — да, потихонечку накапливается необратимость.
— Ну вот если вы так считаете, то вы изначально мой союзник.
— Хорошо, но я все же не понимаю, какое отношение это имеет к упорядочению и к происхож­дению жизни.
— Я пришел к выводу, что химия живого — проста. Это множество реакций, которые сами по себе неравновесные, но недалеки от равновесия. Что происходит в живых системах? Они обмениваются с внешней средой. Вы все время добавляете в реакцию вещество, и реакция идет. И если вы будете давать вещество поне­множку, то система будет все время находиться близко к состоянию равновесия. Такие процессы называют стационарными. И вот в них идет упорядочение.
— За счет чего?
— За счет сопряжения с внешней средой. Есть теорема Пригожина, которая говорит, что в такой системе производится минимум энтропии. Все именно так, как и происходит в жизни: сис­тема выбрасывает наружу высокоэнтропийный продукт, и за счет разупорядочения среды увеличивается упорядочение в данной системе. На все это обязательно нужна энергия. На любой приход вещества система отвечает производством низкоэнтропийного продукта внутри себя. А это и есть та самая машина, которая обязательно должна производить упорядочение.
— Здорово! Как это выглядит в реальности? В обстановке ранней Земли?
— Во-первых, нужна энергия, процесс упорядочения в системе должен сопрягаться с внешней средой. Самой подходящей для такого процесса является молекула АТФ, аденозинтрифосфат. Что мы имеем спустя четыре с половиной миллиарда лет после начала? Во-первых, молекулы АТФ обслуживают всю энергетику организма, то есть как раз сопрягают ферментативные реакции с расходом питательных веществ. Во-вто­рых, аденин входит в состав нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Поэтому я думаю, что АТФ — молекула номер один в процессе зарождения жизни. Она появилась на ранней Земле из простых веществ — метана, воды, азота.
— Ну, появилась. А что дальше? От довольно простой АТФ до клетки — как от Москвы до другой галактики.
— Дальше моя концепция состоит в том, что вся эволюция подчинена процессу упорядочения. Цели нет. Может возникнуть вопрос: почему вообще идет какой-то направленный процесс? И вот здесь жизнь связана с особенностями соединений углерода. С тем, что во Вселенной с самого начала очень много ограничений. Упорядочение может идти в огромном числе случаев: звезды, кристаллы, кремниевые цепочки… Но это все два-три шага: кристалл закристаллизовался — и все, у него нет путей эволюции. Но углерод — уникальный элемент во Вселенной. Он может создавать цепочки, двойные связи. Еще необходим водород, он дает водородные связи, которые связывают цепочки ДНК в двойную спираль… Вообще-то у природы было не так уж много вариантов. Допустим, кремний может создавать цепочки, но не дает двойных связей. Дальше. Появились углеродные соединения — аминокислоты, нуклеотиды, короткие цепочки. Машина продолжает работать. Чтобы степени свободы уменьшать, нужен катализ, он ограничивает выбор вариантов химических реакций. Так вот, лучших катализаторов, чем белки, в природе нет. Даже короткая цепочка из нескольких аминокислот обеспечивает очень высокую селективность. Но есть предел у пептидного упорядочения — они не могут передавать свою упорядоченность по наследству. Зато есть другие соединения — нуклеиновые кислоты. Лучше, чем они, ничего не реплицируется.
— Вот это, насколько я понимаю, один из самых сложных моментов: как установить соответствие между пептидами и, допустим, РНК.
— Если вы меня спросите, как это произошло, то ответить конкретно трудно. Но поскольку машина упорядочения работает, она все время ищет возможность упорядочивать дальше. Как легче всего создать низкоэнтропийный продукт? Из двух предшественников — низкоэнтропийных продуктов. Жизнь очень консервативна, она конструирует из того, что уже было. И дальнейшая возможность — установить соответствие между механизмом запоминания и механизмом катализа. То есть создать генетический код. Как только такая система сложилась, она двинулась дальше семимильными шагами вплоть до создания клетки. Представьте себе лабиринт, в котором масса тупиков и одна дорожка вперед. Упорядочение — это ваша возможность тыкаться вперед. Попробуйте в лабиринт заливать воду — она же пройдет! Наша дорожка состоит в том, чтобы пептиды стали себя воспроизводить через другие молекулы.
— Все, что вы рассказываете, очень хорошо в теории, но молекулярная биология — наука очень конкретная: молекула туда, фермент сюда… Пока экспериментов не будет, вам не поверят.
— Я думаю, что точные эксперименты на лабораторном столе поставить нельзя. Есть процессы, для которых требуются миллионы лет. По гео­логическим меркам это быстро, а в лаборатории даже при идеальных условиях могут понадобиться тысячи лет.
— А можно частями? Или нет?
— Смысла нет. Сейчас ведь тоже можно создать живое из неорганических молекул: подобрать катализаторы, синтезировать пептиды, нуклеиновые кислоты, потом отобрать из них те, про которые заведомо известно, что они соответствуют друг другу. И это ничего не даст, потому что вы будете делать это руками, а для доказательства нужно, чтобы процесс шел сам. Поэтому я думаю, что нужно сделать правильную математическую модель. Мы над этой моделью работаем. Не скажу, что полностью удовлетворен результатом, но он есть. В чем состоит? Мы задаем условия компьютеру и смотрим, найдет ли машина, что другого пути, кроме как установить соответствие между аминокислотами и основаниями, нет. Если найдет, это будет значить, что генетический код мог возникнуть сам собой. У нас пока этого не получилось. Только если мы начинаем подсказывать. Но мы хотим, чтобы машина сама изобрела алгоритм.
Однако гипотеза Галимова при всей своей стройности может оказаться неверной. Тогда у жизни остается всего две возможности произойти: случайно и по плану «дизайнера». Рассмат­ривать второй вариант нет никакого смысла, потому что пока «дизайнер» не явится к нам лично, доказать его существование затруднительно. Первый вариант естественнее, и поэтому на нем сосредоточены усилия почти всех исследователей. Гипотез множество, но суть их примерно одинакова: они стараются продемонстрировать, что возникновение жизни не противоречит другим законам природы, а вероятность этого вполне приличная.
Самый простой способ радикально увеличить вероятность — панспермия. Жизнь возникает очень редко, может быть, всего один раз за всю историю Вселенной, а потом клеточные споры выбрасываются за пределы родительской планеты (например, мощным вулканом) и разносятся по всему космосу.
И все же большинство ученых мужей пытаются найти схемы происхождения жизни здесь, на Земле. «Мир РНК», о котором говорилось выше — теория из этой категории. Но где и как произошли самые первые РНК с нужными свойствами? Предлагаются различные варианты состава атмосферы, минеральные катализаторы, полимерные или кристаллические подложки и так далее.
Удивительную по красоте гипотезу выдвинул совсем недавно Виктор Островский, химик-калориметрист с мировым именем, старший научный сотрудник Научно-исследо­вательского физико-химического института им. Л. Я. Карпова. Обзорную статью по этой гипотезе опубликовал журнал «Успехи физических наук». Главный редактор этого журнала нобелевский лауреат Виталий Гинзбург время от времени публикует такие статьи-провокаторы. При этом, разумеется, соблюдаются все требования к обоснованной логике и соответствие известным фактам.
— В физике существовало такое мнение, что, чем гипотеза более сумасшедшая, тем она интереснее. Если она не противоречит здравому смыслу, законам сохранения и не основана на неверных экспериментах. Думаю, Виталий Лазаревич следует этому правилу. Если же говорить о нашем обзоре, то мы отправили его Гинзбургу, зная, что он считает проблему редукции живого к неживому одной из трех великих проб­лем физики XXI века. Основной вопрос этой редукции — происхождение жизни, — объясняет Островский.
Его гипотеза заключается в следующем. Полимерные цепочки ДНК и РНК образовались не в «органическом бульоне», каким был Мировой океан ранней Земли, а под землей, внутри гидратов метана. Огромные их залежи существуют в земной коре и сейчас — это лед, в котором молекулы воды окружают молекулы метана. Кстати, эти же гидраты составляют реальную проблему для поставщиков газа, потому что часто недосушенный газ в трубах при низкой температуре создает пробки из такого льда. Главное свойство гидратов — правильная ячеистая структура, молекулярные соты: молекулы воды числом 20, 24 или 28 образуют полости, внутри которых находится метан. Островский предположил, что в эти соты могла проникать селитра из соседних залежей — источник азота. Затем внутри ячеек из селитры и метана образовывались азотистые основания и рибоза — составные части нуклеотидов, входящих в ДНК и РНК. Реакция образования очень проста. На следующем этапе в подземные гидраты диффундировали фосфаты, очень распространенные в земной коре. Фосфаты связывали между собой нуклеотиды — и цепочка ДНК или РНК готова!
Самое замечательное во всей этой несложной механике, что размер каждой большой ячейки гидрата точно соответствует размеру азотистого основания и немного больше молекулы рибозы. А размер малой ячейки как будто специально подогнан под фосфатную группу. К тому же они чередуются ровно так, чтобы нуклеотиды встали друг напротив друга и могли связаться в двойную цепь, а ведь именно двойная спираль ДНК — основа ее способности к самокопированию.
Но и это еще не все. Во-первых, такие структуры очень термодинамически стабильны, то есть выгодны энергетически, к чему природа всегда стремится. Значит, если этот процесс в принципе мог идти, то он был просто обязан идти. Учитывая большие залежи метана — просто повсеместно там, где рядом оказывались селитра и фосфат. Во-вторых, эта схема объясняет даже так называемую хиральность биологических молекул. Дело в том, что в обычной, небиологической химии существуют по две разновидности каждого нуклеотида, правая и левая, — как зеркальные отражения. Поскольку химически никакой разницы между ними нет, до сих пор непонятно, почему в живых организмах встречается только один тип — правый. Но если принять гидратную гипотезу, то выяснится, что для образования связей между нуклеотидами, расположенными в соседних ячейках, подходит как раз только правый вариант. Впрочем, это пока лишь догадка, и именно сейчас Островский с коллегами собирается ее проверить численно на компьютерных моделях.
— Очень важно, что одни и те же условия в залежах гидратов могут сохраняться очень долго. Это как раз преимущество нашей гипотезы, — говорит Островский. — Ведь идея Опарина о «первичном бульоне», вообще говоря, неосуществима. Представить себе, что сложные молекулы ДНК и РНК образуются на границе раздела фаз, я не могу. Слишком нестабильные там условия. Биологи почему-то считают, что обязательно нужна энергия, грозовые разряды, радиация. Но это не так! Реакции все равно будут идти, если они термодинамически разрешены. Пусть медленно, но природе некуда спешить.
После того как природа не спеша создала молекулы нуклеиновых кислот, условия в газовых гидратах могли поменяться. По чисто геологическим причинам могла, например, подняться температура, и лед растаял. Или в гидрат могла просочиться вода. (Температура «метанового» льда выше нуля, поэтому вода как раз вполне могла просочиться.) Согласно гипотезе, в этот момент возникает «органический бульон», но внутри этого бульона уже есть ДНК и РНК, а также отдельные нуклеотиды. Они способны самокопироваться, то есть размножаться. Могут образовываться аминокислоты и липиды, простейшие оболочки вокруг молекул, возникать протоклетки. Причем эти протоклетки по чисто физическим законам должны делиться, если концентрация нуклеиновых кислот внутри них возрастает, а она возрастает при самокопировании… В общем, жизнь налаживается.
— Мы ведь не просто умозрительно пришли к нашей гипотезе, — рассказывает Островский. — Я специалист в области каталитических и адсорбционных процессов. Последние два десятилетия мы занимались сорбцией воды на органических веществах. Изучали поглощение воды полиакриламидом — довольно простым полимером. И вот, анализируя результаты, мы пришли к выводу, что в конденсированных сис­темах вода при сорбции структурируется. То есть вода сорбируется не беспорядочно, а вокруг функциональных групп за счет сил Ван-дер-Ваальса. Вокруг каждой функциональной группы структурируется 17 молекул воды. Образуются полости, аналогичные полостям в газогидратах. И здесь надо сказать, что полиакриламид — лучшая модель для изучения поведения ДНК и РНК, потому что он тоже содержит амидогруппы. Исследования полиакриламида рассматриваются как модельные. Сопоставив наши результаты с этим простым фактом, мы предположили, что ДНК могла размещаться и образовываться внутри полостей газогидратов.
Гипотеза Островского оставляет много вопросов, среди которых, например, такой важный как образование генетического кода. Но огромное преимущество этой гипотезы в том, что она может быть полностью проверена в экспериментах. Пожалуй, со времен Миллера не было такой хорошей экспериментальной программы. Сначала нужно показать, что циклические углеводороды могут образовываться из метана и селитры, затем в автоклаве воссоздать условия для образования гидратов и добавлять туда селитру.
Очень хотелось бы, чтобы такая программа привела к успеху. Кроме всего прочего, это будет означать, что жизнь и сейчас зарождается в огромных количествах...