Автор Тема: Проблема гипотезы РНК-мира и жизнь до него.  (Прочитано 3253 раз)

0 Пользователей и 5 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
В продолжение обсуждения книги Кунина https://paleoforum.ru/index.php/topic,11479.msg243662/topicseen.html#msg243662 .

На  мой    взгляд,     два    полимера  (белок  и    НК)     коэволюционировали  начиная  с самых    первых   этапов.  Не    было  чистого  РНК  мира  и  не   было  чистого  пептидного  мира.

Тоже размышлял над этим, но сделал вывод, что на особенно ранних этапах эволюции, когда было достаточно мало наследственной информации, потребности в НК, как таковой не было: это весьма энергоёмкий носитель информации. Эта энергоемкость привела к приличной помехозащищенности, а на ранних этапах эволюции, когда информации было относительно мало -  думаю, потребности в такой защите не было (точнее, она того не стила).
  А на этапе эволюции до матричного кодирования НК вообще проигрывают белкам: они и гораздо менее эффективные катализаторы и тяжёлые (энергоёмкие в работе) и ещё и энергоемкие в своём синтезе.
  Думаю, что, может, в каких-то экстремальных экологических нишах (например, с высоким ультрафиолетовым излучением) НК, может, и доминировали и на таких ранних этапах эволюции, но в остальном белок, по идее, должен был быть эволюционным лидером.
« Последнее редактирование: Июнь 25, 2020, 15:54:16 от Alexeyy »

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1988
Как     пептид    себя   копирует ?   Как     пептид  может  сам  себя   размножить  ?
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
Думаю, никак: думаю, что размножаться могут (на том раннем этапе эволюции) лишь протобиохимические комплексы. Думаю, что был этап эволюции, на котором в них ключевую роль играли белки (поначалу, может, и вправду - пептиды).

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9231
  Удобно протожизнь, как процесс, понимать в виде паразитирования на процессах естественного обесценивания минерального ресурса. В таком раскладе органика являлась, да и ныне является, катализатором процесса, который произошел бы и без нее, но за гораздо больший срок. При этом наследуется не конкретная молекула, а их сообщество, обеспечивающее каскад реакций обесценивания.

  Есть детская игра - камень-ножницы-бумага-камень-... Кто бы в ней ни выиграл, всё одно круговорот поддержится. Понятно, что играют, как минимум двое, выигрывает же всегда третий - сам процесс. И этот процесс, так сказать, жиреет - не принимает среда назад то, от чего должна избавиться во имя второго начала. Цикличность же или рабочие такты обязательны, а потому обособление подсистем вполне естественно.
  Простейшее обособление - это мембрана с внутренней средой под ней, где жирок и копится. Какие молекулы ведут игру? Вроде, пептиды проще, белок сложнее, многофункциональнее.

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
А можно - ссылочки на серьезные статьи в журналах ?

Про Кунина я впервые услышала во время холивара вокругстатьи М Шермана,
Не в 2007, когда обсуждали статью
 которая была опубликована в научном журнале в разделе "Гипотезы" (говорят, с рецензией Кунина),
https://paleoforum.ru/index.php/topic,1701.0.html

а в 2013, когда она появилась на религиозных сайтах в сильно дополненном креационизмом виде под названием "Эволюция не по Дарвину".
Кстати, вижу в той теме Комбинатора, которого тут уже поминали.
В те временая Кунина не читала, "мне рабинович напел", и  я вообще подумала подумала, что Кунин - это какой-то креационист.

Потом прочла "Логику Случая", когда она вышла на русском.
Автор великолепно прошел по лезвию бритвы между монографией и "неленивым научпопом".
За что ему - огромное спасибо от простой инженерки. Редкостная книжка. Я уже 3 раза перечитала.

Но мне сразу захотелось, чтобы последние 2 главы оказались явной лажей.
(Кстати, оказаться в компании с Огюстом Контом (заявлявшем, что мы никогда не узнаем, из чего сделаны звезды) - тоже довольно почетно).
Поэтому - ищу информацию, как преодолеть пропасть в несколько прыжков.


Одна из ключевых трудностей гипотезы первичности РНК-мира, которая ставила Кунина в тупик – это то, что не удавалось создать молекулы РНК, которые могли сами себя воспроизводить (самореплицироваться):

«Тридцать лет назад не было известно ни одной каталитической функции молекул РНК, а теперь описаны десятки видов активности рибозимов, включая некоторые из ключевых реакций трансляции, такие как высокоэффективное аминоацилирование. На этом, к сожалению, хорошие новости заканчиваются, а остальное напоминает скорее отрезвляющий ледяной душ. Невзирая на все достижения “рибозимологии”, ни одна рибозим-полимераза даже не приближается к уровню эффективности, который необходим, чтобы всерьез рассматривать репликаторные системы, состоящие из одних РНК, в качестве ключевого промежуточного звена в эволюции жизни. Ни один рибозим не способен катализировать синтез нуклеотидов или даже сахаров, входящих в их состав. Даже если мы закроем глаза на эти проблемы, путь от предполагаемого мира РНК к системе трансляции невероятно труден. Итак, принимая во внимание все соображения, моя оценка текущего состояния дел в области изучения происхождения репликации и трансляции довольно мрачна.» (Кунин Е. В. 2014: Гл. 12)

Рибозим (от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим») или ферментативная/каталитическая РНК - молекула РНК, способная  катализировать. Например, многие естественные рибозимы катализируют своё собственное расщепление или других молекул РНК или ещё пример: пептидной связи в белках образуется под действием рРНК рибосомы.

Но потом всё-таки удалось, методом искусственной эволюции, создать полностью искусственную (т.е. не взятую, хотя бы частично, из живых систем) молекулу РНК, которые способна воспроизводить сама себя или любые другие РНК-молекулы из кирпичиков из которых они состоят – нуклеиновых кислот и одновременно быть ферментом (Ершов А. 2016, Horning D. P., Joyce G. F. 2016).

А вообще трудности, о которых писал Кунин – это трудности именно гипотезы первичности РНК-мира по отношению к белковому миру.
  Эти трудности возникли потому, что есть комплексные указания на то, что последний общий предок ныне существующих организмов был РНК-организмом. И, поэтому, и начали ломать голову (делать соответствующие эксперименты) над тем, как доказать возможность его существования в отсутствии белков.
   На мой же взгляд, в таком подходе упущена та возможность, что РНК-организм мог возникнуть как симбиоз с белковым организмом, который обходится без нуклеиновых кислот, но потом, постепенно, передаёт основные функции создания белков РНК-симбионту, а сам вырождается во внерибосомный синтез пептидов исключительно белками. Это – что-то подобно тому, как митохондрии передали основные свои кодирующие функции в ядерную ДНК. И, естественно, что при таком варианте событий ситуация будет выглядеть так, как если бы все основные функции клетки, изначально, были завязаны на РНК: прошлый симбионт просто почти полностью редуцировал и в клетке, почти считай, нет его следов. И тогда, естественно, возникает большая головоломка над тем как же тогда РНК так научились всё в комплексе орудовать.
  В частности «Тем не менее разбиение эволюции системы трансляции на последовательные шаги, каждый из которых давал бы биологически объяснимое селективное преимущество, чрезвычайно затруднительно даже в качестве спекулятивной схемы, не говоря уже об экспериментальной проверке.» (Кунин Е. В. 2014: Гл. 12).
  Естественно, что будут непонятен биологический смысл промежуточных эволюционных этапов, если они пришли из совсем другого контекста – контекста белковой жизни, предшествовавшей РНК.
   В общем, мне кажется, что проблемы несколько надуманны: в рамках первичности белкового мира по отношению к жизни с РНК таких трудностей не возникает. Конечно, соответствующие промежуточные этапы эволюции в эксперименте не прослежены, но такой головоломки, которая заставила Кунина обратиться к «мультимирам» уже не будет.

 

Кунин Е. В. 2014. Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции. Перевод, издание на русском языке, ЗАО «Издательство Центрполиграф»,  http://genetics.kemsu.ru/Content/userfiles/files/Kunin_%20Logica%20Sluchaja.pdf .

Ершов А. 2016. РНК научили синтезировать РНК. 23 Авг., https://nplus1.ru/news/2016/08/23/rnarnarna .

Horning D. P., Joyce G. F. 2016. Amplification of RNA by an RNA polymerase ribozyme. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(35), 9786–9791, http://www.pnas.org/content/early/2016/08/10/1610103113 .

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1988
Мой   вопрос  остается   прежним   -  КАК   РЕПЛИЦИРУЮТСЯ  БЕЛКИ  ???
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
Неизвестно - если под репликацией белков имеется в виду репликация системы белков, а не одного конкретного белка.

Но я предполагаю, что возможны варианты, аналогичные репликации сахаров (самокатализ сахаров - реакция Бутлерова ). Т.е. когда сразу спектр сахаров катализирует аналогичный спектр. Хотя, думаю, что начиналось с более примитивного типа фазовых переходов (фазовые переходы как саморепликация фрагментов фаз), которые могли быть сопряжены в естественный круговорота веществ протобиосферы. Что, постепенно, доросло до самокатализа белков (с участием и других веществ).

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1988
САМОРЕПЛИКАЦИЯ   -    это     построение  по   модели   белка  1     строго   такого  же   белка   2.  А    потом  получение   на   этой   базе  4   белков  и  т.д.
В  РНК  мире    это  достигается   легко  через      комплементарность. В  белковом  мире   -  я  не  вижу  такого    механизма.   А  он     должен  в  каком-то   виде   дожить  до  нас  ...
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
Не обязательно только такой механизм. Вы не читали моё сообщение под номером 2?

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1988
Я   не  понял  где      есть  номер 2.
Но    моя  логика  очень  проста.  У  вас   каким-то   (это  за  скобками)   образом  собрался      случайный    пептид.    Короткий  -  но  который  что-то  там катализирует.    Например,  образование    пептидной  связи   -   то  есть катализирует  рост   самое  себя.     А  рядом   другой    пептид  -   который  ничего  не  умеет.    Как   размножиться   пептиду   1    лучше.  чем  пептиду  2,  и вытенсить  его с  "рынка"     свободных  аминокислот  ?   Создать  свою  копию.   Как  ?
В   случае    РНК   этот    ответ  на  вопрос   "КАК"   очевиден.
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
Я   не  понял  где      есть  номер 2.

Моё второе сообщение этой темы.


У  вас   каким-то   (это  за  скобками)   образом  собрался      случайный    пептид.    Короткий  -  но  который  что-то  там катализирует.    Например,  образование    пептидной  связи   -   то  есть катализирует  рост   самое  себя.     А  рядом   другой    пептид  -   который  ничего  не  умеет.    Как   размножиться   пептиду   1    лучше.  чем  пептиду  2,  и вытеснить  его с  "рынка"     свободных  аминокислот  ?   Создать  свою  копию.   Как  ?
  Думаю, что вопрос - не корректен: сам вопрос предполагает, на мой взгляд, не верное утверждение. Состоящее в том, что идёт конкуренция между двумя конкретными сортами пептидов. Т.к. я предполагаю, что, на лектором этапе эволюции, конкуренции между сортами пептидов (белков), как таковой не было: была конкуренция между разными пептидными составами ("коктейлями"). Куда входили далеко не только пептиды, но и сахара и, может, много что другое. Разные, конкурирующие "коктейли", например, (предполагаю) могли состоять даже, практически, из одних и тех же пептидов (белков), сахаров и др., но иметь разную их долю этих компонент. Может, и отличались и по составу, а не только по доле.
  Предполагаю, что только подобные составы как комплекс разных ещё относительно простых молекул могли продуцировать себе подобный состав, а не отдельно каждый пептид или белок сам себя реплицировал.
  Что такое реакция Бутлерова не слыхали?

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1988
И  вы     знаете  реакцию   Бутлерова   для       аминокислот с   образованием   разных  пептидов  ?   Что     работает    для  аминокислот    формальдегидом   и  что    кальцием ?
ОК,  "коктейли".   И   конкуренция  между       Маргаритой  и  Кровавой  Мери.   Но     первое    условие   -  каждый    "коктейль"    должен   быть  относительно  стабилен  по  составу  и как-то  себя  выделять  из    внешней   среды   -   если     два  выше  упомянутых      коктейля     смешать в  одном  стакане,     обратно      получить  их  не  удастся.   А    для   этого    компоненты   коктейля   должны   уметь   себя   поддерживать   -   за   счет каких-то   синтетических  процессов  и  притока   извне "пищи"   (мономеров)   и   энергии.  И     коктейль  должен   быть  максимально  простым.  Типа    Виски  со  льдом   - а  не   мартини  по    агенту  007.   
Вот   и  давайте  искать  самый  простой   коктейль.    Мой  вариант   -  РНК,    сорбированная   на     чем-то  -  например,  на  гидроксиапатите.
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9231
  Белок хорош, как сепарирующее "окно" в мембране. Можно натянуть и конкуренцию белков в мембране. Но что такое генератор белка?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2792
И  вы     знаете  реакцию   Бутлерова   для       аминокислот с образованием   разных  пептидов  ? 
  Нет: реакция Бутлерова – это для сахаров.

Вот   и  давайте  искать  самый  простой   коктейль.    Мой  вариант   -  РНК,    сорбированная   на     чем-то  -  например,  на  гидроксиапатите.
  Если бы не существовало никаких других вариантов, то такой вариант обязательно прошёл бы. Но я же уже писал: РНК, энергетически, многократно более затратна, чем белок и катализирует много хуже. На некоторых достаточно ранних этапах эволюции она, в целом, белку конкуренцию должна была проигрывать.

Но что такое генератор белка? 
Абиогенно кое-что может получаться (пептиды). Эксперименты кое-какие есть, астронаблюдения. С аминокислотами – гораздо больше материала есть и путей абиогенного синтеза известно в «первобытных» условиях.
  Я предполагаю, что белки, по большёму счёту, возникли в эволюции широко как результат эволюции аминокислотных «коктейлей» (с участием всякой другой химии). Т.е., на некотором этапе эволюции, эти «коктейли» начали синтезировать белки (для собственных нужд).

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9231
  Олиго-, поли-пептиды, белки. Краеугольное преткновение проблемы синтеза.
  Допустим на трехслойной "жирно-кислотной" мембране образуется олигопептид. Его путь до белка маловероятен, если не вводить силовых градиентов, причем беззатратных для подмембранной среды. Хорошо, если белок в мембрану уже встроен и работает по принципу теплового диода. А до того? Как выглядит "окно" в мембране пропускающее внутрь олигопептид, а выпускающее полипептид растворимый в водной среде, оставляя под мембраной нерастворимый?