Древнейшие следы жизни

[Combinator]

Если кому интересно, моя статья по сабжу: http://www.scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=332
Естественно, вопросы и замечания активно приветствуются.

[L_Pt]

Не совсем понятно, почему в древнейшие бактериальные маты 3,4 – 3,5 млрд лет назад вы автоматов наверху поместили цианобактерии (с отключенной одной фотосистемой).
Если говорить о древнейших сообществах, то логичнее и фотосинтетиков там иметь наипростейших, у которых и так только одна фотосистема.

[Combinator]

Не совсем понятно, почему в древнейшие бактериальные маты 3,4 – 3,5 млрд лет назад вы автоматов наверху поместили цианобактерии (с отключенной одной фотосистемой).
Если говорить о древнейших сообществах, то логичнее и фотосинтетиков там иметь наипростейших, у которых и так только одна фотосистема.

Спасибо за интерес к статье.
Собственно, это уже изложено в статье, кратко повторю аргументы.
1. По мнению специалистов по палеонталогии бактерий, отпечатки реально весьма похожи именно на цианобактерий. Очень похожи на цианобактериальные и остатки бактериальных матов того времени (см, например, статью про цианобактерий в Википедии).
2. Результаты анализа цепочки синтеза хлорофилла приводят к выводу, что соответствующая цепочка у цианобактерий из нынеживущих на Земле организмов самая древняя.
По видимому, к этому времени (3.5 млрд. лет назад) цианобактерии уже имели за плечами достаточно насыщенный событиями эволюционный путь, позволивший им создать весьма сложную систему оксигенного фотосинтеза.

[L_Pt]

1. По мнению специалистов по палеонталогии бактерий, отпечатки реально весьма похожи именно на цианобактерий. Очень похожи на цианобактериальные и остатки бактериальных матов того времени (см, например, статью про цианобактерий в Википедии).

Если из современных цианобактериальных матов забрать верхний слой, где собственно и живут цианобактерии, оставив лишь слой с фотосинтезирующими бактериями и гетеротрофной зоны, то формы строматолитов по сути не изменятся.
То же самое относится и к залежам керогена.
Насколько я понимаю.

2. Результаты анализа цепочки синтеза хлорофилла приводят к выводу, что соответствующая цепочка у цианобактерий из нынеживущих на Земле организмов самая древняя.
По видимому, к этому времени (3.5 млрд. лет назад) цианобактерии уже имели за плечами достаточно насыщенный событиями эволюционный путь, позволивший им создать весьма сложную систему оксигенного фотосинтеза.

В вашей статье же приведено, что метод молекулярных часов дает цианобактериям не больше 2.8 млрд. лет. В любом случаи, подобный метод экстраполяции на эволюционный график весьма неоднозначный.

Меня искренне удивляет такой подход – уже имели развитую сложную систему оксигенного фотосинтеза, но сотни миллионов лет ее использовали лишь частично.

[Combinator]

Если из современных цианобактериальных матов забрать верхний слой, где собственно и живут цианобактерии, оставив лишь слой с фотосинтезирующими бактериями и гетеротрофной зоны, то формы строматолитов по сути не изменятся.
То же самое относится и к залежам керогена.
Насколько я понимаю.

Скорее всего, изменятся. Именно ниточные цианобактерии переплетаясь между собой в сложные клубки формируют, так сказать, "скелет мата". Кроме того, есть ещё и отпечатки самих бактерий, которые при этом точно изменятся.

В вашей статье же приведено, что метод молекулярных часов дает цианобактериям не больше 2.8 млрд. лет. В любом случаи, подобный метод экстраполяции на эволюционный график весьма неоднозначный.

Метод молекулярных часов, особенно, на больших промежутках времени, один из самых ненадёжных, ибо он очень сильно зависит от справедливости большого числа априорных допущнений (неизменная скорость нейтральных мутаций, правильность построения филогнетического дерева, правильность выбора корня филогентического дерева, правильная классификация образцов, выбранных для калибровки и т.д.). В любом случае, существование оксигенного фотосинтеза уже 3.2 млрд. лет назад оспаривать довольно сложно.

Меня искренне удивляет такой подход – уже имели развитую сложную систему оксигенного фотосинтеза, но сотни миллионов лет ее использовали лишь частично.

Зачем впустую растрачивать драгоценную энергию подвергая себя при при этом к тому же разрушительному действию сильного окислителя, коим является кислород?
Приведу такую аналогию. Пока вы едете на автомобиле с мощным мотором и полным приводом по шоссе, вряд ли вы будует всё время держать обороты двигатели вблизи красной зоны тахометра, и использовать оба моста, хотя бы из соображений экономии горючего. Другое дело, если вам придётся на том же автомобиле взбираться по пересечённой местности высоко в горы, тут уже и мотор будет работать по полной, и полный привод скорее всего весьма пригодится.

[Golossvyshe]

Положим, фотосинтез не бывает «бескислородным».
Образно говоря, кислород, как активный окислитель, был в восстановительной внешней среде палеоархея "на расхват", и вступал в химические реакции ещё задолго до того, как на поверхности матов могло накопиться такое его количество, которое необходимо для формирования макроскопических пузырьков.
Вот в этом всё дело.
Пока сильно восстановительная среда не стала более-менее нейтральной, никаких строго доказательных признаков быть не могло. ЕМНИП, первые следы относятся к 3,86 млрд. лет до р. Х. Но не желающие признавать версию легко заявят, что потребный для образования тех окислов О2 образовался абиогенно вследствие фотолиза воды.

Например, можно отметить, что несмотря на то, что при разложении цианобактериями молекулы воды на каждую молекулу кислорода выделяется одна молекула водорода, в настоящее время концентрация свободного кислорода в земной атмосфере примерно на 6 порядков больше, чем концентрация свободного водорода.
Вы чего? 
О2 это отход производства. Водород же входит в состав углеводов.

[L_Pt]

В любом случае, существование оксигенного фотосинтеза уже 3.2 млрд. лет назад оспаривать довольно сложно.

Вы про джеспелиты в формации Исуа? Ограниченное количество окисленного железа может возникать и в процессе серпентизации. Массово железо начинает осаждаться намного, намного позднее.

Зачем впустую растрачивать драгоценную энергию подвергая себя при при этом к тому же разрушительному действию сильного окислителя, коим является кислород?
Приведу такую аналогию. Пока вы едете на автомобиле с мощным мотором и полным приводом по шоссе, вряд ли вы будует всё время держать обороты двигатели вблизи красной зоны тахометра, и использовать оба моста, хотя бы из соображений экономии горючего. Другое дело, если вам придётся на том же автомобиле взбираться по пересечённой местности высоко в горы, тут уже и мотор будет работать по полной, и полный привод скорее всего весьма пригодится.

Бактериальные маты – не автомобили, которые ездят то по шоссе, то по горным дорогам. Они все время растут в одном месте.  Если вам так нравятся аллегории – это все равно что покупать мощный джип для езды на работу в соседний квартал.
И если у людей есть такое понятие как «понты», то природа намного более рациональна.

Golossvyshe

Положим, фотосинтез не бывает «бескислородным».

Еще как бывает. Когда в качестве донора электронов выступает не вода.

[Combinator]

Вы чего? 
О2 это отход производства. Водород же входит в состав углеводов.

После гибели цианобактерии большинство её углеводов перерабатывается бактериями-бродильщиками с выделением во внешнюю среду содержащегося в них водорода.

[Combinator]

Вы про джеспелиты в формации Исуа? Ограниченное количество окисленного железа может возникать и в процессе серпентизации. Массово железо начинает осаждаться намного, намного позднее.

Нет, Исуа это существенно раньше - 3.7-3.8 млрд. лет. Речь о керогене в формации Джорж Крик в северо-западной Австралии.

Бактериальные маты – не автомобили, которые ездят то по шоссе, то по горным дорогам. Они все время растут в одном месте.  Если вам так нравятся аллегории – это все равно что покупать мощный джип для езды на работу в соседний квартал.
И если у людей есть такое понятие как «понты», то природа намного более рациональна.

Пусть место и одно, но состав окружающей среды может существенно меняться в зависимости от геологической активности.
Понты это как раз бессмысленно переводить энергию. Скажем, при прочих равных животные предпочитают перемещаться шагом или трусцой, а не мчатся без особой необходимости сломя голову.
Если возвращаться к аналогии с джипом, то вы живя в сельской местности купили по необходимости джип. Через какое-то время цивилизация дошло и до вас, и вместо грунтовок в вашем районе появились нормальные дороги. Вы продолжаете ездить на джипе, но, в основном, с отключённым передним мостом.

[L_Pt]

Речь о керогене в формации Джорж Крик в северо-западной Австралии.

И почему вы их однозначно связываете с оксигенным фотосинтезом?

Пусть место и одно, но состав окружающей среды может существенно меняться в зависимости от геологической активности.
…
Если возвращаться к аналогии с джипом, то вы живя в сельской местности купили по необходимости джип. Через какое-то время цивилизация дошло и до вас, и вместо грунтовок в вашем районе появились нормальные дороги. Вы продолжаете ездить на джипе, но, в основном, с отключённым передним мостом.

Эволюция никогда ничего не создает «про запас», «на будущее».  А вдруг в следующей геологической эпохе понадобиться… Если какой-то орган в течении всего поколения не нужен, обычно он довольно быстро (по геологическим меркам, разумеется) редуцируется.

[Combinator]

И почему вы их однозначно связываете с оксигенным фотосинтезом?

Не то, что бы однозначно, но весьма и весьма вероятно, и не я, а автор вот этой статьи:  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2606769/#bib14
=====================================================
Kerogenous shales also occur in early Archaean terrains and can potentially be informative about oxygenic photosynthesis. The oldest with total organic carbon contents of greater than 10% come from the ca 3.2 Ga Gorge Creek Group of northwestern Australia. They were deposited in deep marine environments, their beds are thick (hundreds of metres) and widespread (hundreds of kilometres), and are notably deficient in sulphur and iron, with almost no pyrite relative to the amount of kerogen. This suggests that anoxygenic photosynthesis was unlikely to have generated the organic matter, otherwise sulphur or iron mineralization should occur along with organic productivity. Indeed, it is hard to imagine any metabolism other than oxygenic photosynthesis having the necessary substrates available over so wide an area for such lengths of time in such abundance. Thus, although not conclusive evidence, the occurrence of widespread and thick, organic-rich but pyrite-poor shales at ca 3.2 Ga is certainly consistent with an oxygenic photosynthetic source for the kerogen.
======================================================

Эволюция никогда ничего не создает «про запас», «на будущее».  А вдруг в следующей геологической эпохе понадобиться… Если какой-то орган в течении всего поколения не нужен, обычно он довольно быстро (по геологическим меркам, разумеется) редуцируется.

Несомненно, поэтому я и предпологаю, что режим оксигенного фотосинтеза всё же периодически включался, когда концентрация в воде сероводорода падала ниже определённого предела. Кроме того, в природе редко что-то редуцируется совсем безвозвратно, часто эволюция достаточно легко может "сдать назад" если все основные блоки конструктоа Лего по прежнему на месте, и нужна лишь их небольшая переконфигурация. Например, известно, что некоторые виды насекомых в процессе своей эволюции чуть ли не десяток раз приобретали а потом опять теряли крылья.

[Golossvyshe]

Golossvyshe

Положим, фотосинтез не бывает «бескислородным».

Еще как бывает. Когда в качестве донора электронов выступает не вода.

Вы, очевидно, т. н. «аноксигенный фотосинтез» имеете в виду?
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%EE%EA%F1%E8%E3%E5%ED%ED%FB%E9_%F4%EE%F2%EE%F1%E8%ED%F2%E5%E7

Так он скорее созвучно назван фотосинтезом. Это всего лишь разновидность хемосинтеза.

[L_Pt]

Golossvyshe

Положим, фотосинтез не бывает «бескислородным».

Еще как бывает. Когда в качестве донора электронов выступает не вода.

Вы, очевидно, т. н. «аноксигенный фотосинтез» имеете в виду?
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%EE%EA%F1%E8%E3%E5%ED%ED%FB%E9_%F4%EE%F2%EE%F1%E8%ED%F2%E5%E7

Так он скорее созвучно назван фотосинтезом. Это всего лишь разновидность хемосинтеза.

Ключевое различие между фотосинтезом и хемосинтезом – первое требует на одной или нескольких стадий возбуждения электрона квантом света.

А так и фотосинтез хлорофилом можно назвать разновидностью хемосинтеза.



Организация фотосинтетического аппарата разных групп эубактерий:

А - пурпурные бактерии; Б - зеленые серобактерии; В - цианобактерии. Хл - хлорофилл; бхл - бактериохлорофилл; феоф - феофитин; бфеоф - бактериофитин; ФС - фотосистема; FeS - железосеросодержащий белок; Фд - ферредоксин; Фп - флавопротеин; ПХ - пластохинон; MX - менахинон; УХ - убихинон; ПЦ - пластоцианин; b, с, f - цитохромы.

Прямоугольниками обведены компоненты реакционного центра, овалом - компоненты электронного транспорта, связанные с мембраной. Двойной стрелкой обозначены перемещения электрона в реакционном центре

[Крупин]

   Не будучи никаким специалистом в эволюционной генетике, рискну позволить себе верхоглядную оценку.

  Как указывает сам автор, молекулярные часы не слишком надёжный инструмент для измерения времени и, наверное, могут ошибаться не на проценты, а в разы. Если бы они отводили на эволюцию цианобактерий раз в 100, ну хотя бы в 10 больше времени, чем возраст Земли – это что-нибудь могло означать. Но ведь они никак не могут выдать более трёхкратного земного возраста, не вступив в противоречие с теорией Большого Взрыва. В статье, вроде бы, указан период 8 млрд. лет, что всего лишь примерно вдвое больше возраста более-менее «устаканившейся» Земли. И в случае, скажем, трёхкратной ошибки возраст Земли оказывается на сотни миллионов лет больше срока эволюции цианобактерий.

   Сколько именно времени требуется на возникновении жизни из неживой материи – сие покамест не относится к ведомству индуктивной науки и ведомо лишь всеведущему  господу. Верующие в сотворение скажут, что это невозможно принципиально, в панспермию – что это слишком малый срок, в зарождение жизни на первородной Земле – что за пару сотен миллионов лет таковое гарантированно произойдёт и даже неоднократно.

 Посему временные доводы практически бездоказательны и следует обратиться к другим аргументам.

[Крупин]

    В статье, на мой взгляд, не совсем правильно указывается причина предубеждения против  приноса жизни из космоса. Антропоцентризм ныне, в эпоху фэнтэзи, НЛО, Соляриса и Аватара, когда пожалуй половина землян ощущают себя детьми Галактики, не является чересчур значимым обстоятельством. Настоящих же причин две.

    Во-первых – вера во всемогущество современной науки. Многие считают, что она обязана иметь сегодня же однозначный конкретный ответ на все ключевые мировоззренческие вопросы, одним из которых и является происхождение жизни. И гипотеза земного происхождения таким чаяниям соответствует, поскольку определённо и совершенно конкретно указывает колыбель –планета Земля и возраст – около 4 млрд.лет назад, а также говорит, что в возникговении жизни нет никакого чуда, а скорее мол, наоборот, было бы странно, если бы она в подходящих условиях не возникла. Гипотеза же панспермии увиливает от этой конкретики – жизнь мол возникла невесть где, в неких более благоприятных условиях и была невесть когда случайно подцеплена при блуждании Солнечной системы по Галактике. Такая расплывчатость явно обозначает бессилие современной науки ответить на столь мировоззренчески важный вопрос и даёт повод для заполнения идеологического вакуума религиозному мракобесию. Соответственно, для образовательных программ, земной биогенез гораздо привлекательнее.

    Вторая причина – консерватизм научных школ. В сей экологической нише первыми укоренились сторонники ортодоксального учения. А, соответственно, их ученики и ученики их учеников, блюдя заветы отцов, удерживают практически монопольное положение, невзирая на противоречащие аргументы.

[Zhak RRR]

  Следы жизни не могут быть обнаружены в более древних  слоях, так как на земле нет пород старше 4 миллиардов лет. и мы не знаем, какие условия были там в начале есть только теории! А вот если исследовать молодую экзоситемы около других звезд, и формирования молодых планет и условия на них, тогда мы откроем раннею стадию хим эволюции на земле!

[Крупин]

   Дожить бы только до этих светлых дней...

[Combinator]

Во-первых – вера во всемогущество современной науки. Многие считают, что она обязана иметь сегодня же однозначный конкретный ответ на все ключевые мировоззренческие вопросы, одним из которых и является происхождение жизни. И гипотеза земного происхождения таким чаяниям соответствует, поскольку определённо и совершенно конкретно указывает колыбель –планета Земля и возраст – около 4 млрд.лет назад, а также говорит, что в возникговении жизни нет никакого чуда, а скорее мол, наоборот, было бы странно, если бы она в подходящих условиях не возникла. Гипотеза же панспермии увиливает от этой конкретики – жизнь мол возникла невесть где, в неких более благоприятных условиях и была невесть когда случайно подцеплена при блуждании Солнечной системы по Галактике. Такая расплывчатость явно обозначает бессилие современной науки ответить на столь мировоззренчески важный вопрос и даёт повод для заполнения идеологического вакуума религиозному мракобесию. Соответственно, для образовательных программ, земной биогенез гораздо привлекательнее.

Вторая причина – консерватизм научных школ. В сей экологической нише первыми укоренились сторонники ортодоксального учения. А, соответственно, их ученики и ученики их учеников, блюдя заветы отцов, удерживают практически монопольное положение, невзирая на противоречащие аргументы.

Вообще-то топик совсем не про панспермию, но раз уж речь о ней зашла, отвечу очень кратко.
С первой причиной могу согласиться лишь частично. У сторонников происхождения жизни на Земле на самом деле тоже нет единого мнения об условиях, в которых это событие произошло. Что же касается времени данного события, то узость интрвала естественным убразом объясняется ограничением сверху максимальной даты возрастом Земли и ограничением снизу датировкой первых несомненных находок. С другой стороны, нельзя сказать, что версии внеземного абиогенеза вообще отмахиваются от пролемы условий возникновекения жизни. В частности, ряд факторов указвает на условия, близие к таковым в ядрах комет. Есть так же ряд намёков, что конкретно в солнечную систему жизнь могла быть занесена тогда, когда исходное вещество формирующейся (или недавно сформированной) солнечной системы было перемешено с веществом системы умирающего красного гиганта. Не исключено, что к этому времени на объектах планетной системы этой звезды уже существовала жизнь на уровне современных бактерий.
Вторая причина, несомнено, играет определённую роль. Например, как известно, в СССР вплодь до 60-х годов, когда во всём мире уже была давно признана гипотеза дрейфа континентов, продолжала доминировать научная школа "фиксистов", что естественным образом отражалось и на выпускающихся учебниках, в которых указанная идея по существу высмеивалась.
 

[Крупин]

    Но ведь о гипотезе Опарина можно сказать почти то же самое. Ведь, скажем, в школьных учебниках она приводилась по сути как однозначно безальтернативная и ни о каких других даже не упоминалось. Да, конечно , разногласия между сторонниками земного происхождения были и есть. Но это были конкретизированные разногласия о конкретных моделях, условиях и параметрах. И на том этапе это даже было к лучшему, поскольку стимулировало реальные поиски и эксперименты вместо бесплодного непроверяемого словоблудия по поводу внеземного происхождения (вроде беспочвенных дебатов есть ли жизнь на Марсе?).

   

   

[Combinator]

И на том этапе это даже было к лучшему, поскольку стимулировало реальные поиски и эксперименты вместо бесплодного непроверяемого словоблудия по поводу внеземного происхождения (вроде беспочвенных дебатов есть ли жизнь на Марсе?).

Эксперименты выжны на любом этапе для любой гипотезы. Кстати, недавно в эксперименте, моделирующем условия в ядрах комет, удалось получить целых 26 аминокислот, что существенно больше, чем было получено в знаменитых опытах Миллера при моделировании атмосферы ранней Земли: http://www.gazeta.ru/science/2012/03/26_a_4103485.shtml
Можно отметить так же обнаружнение в углистых хондритах (являющихся, по предположениям, остатками ядер "выгоревших" комет) отпечатков цианобактерий и т.д.