Автор Тема: Проблема гипотезы РНК-мира и жизнь до него.  (Прочитано 2288 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9230
Как     пептид  может  сам  себя   размножить  ?
  "Камень-ножницы-бумага-" не просто игра, а принцип перевода случайного в направленное. Не важно какой участок триады случайно возбуждается, движение импульса возбуждения передается в одну сторону по кольцу.
  Как минимум, нужны Г-образные молекула в мембране, что бы произошло искривление шарообразной глобулы в торообразную. Тогда синтезирующим генератором станет дырка от бублика. Синтез линейных молекул неизбежно превратит тор в трубу, далее своеобычен механический разрыв с образованием двух торов.

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2779
Но     первое    условие   -  каждый    "коктейль"    должен   быть  относительно  стабилен  по  составу  и как-то  себя  выделять  из    внешней   среды
  Предполагаю, что это - не обязательно. Впрочем, это может быть, во многом, вопрос терминологической условности.
  Допустим, изначально везде был даже схожий по составу "коктейль" (разные абиогенные процессы, например, молния, понаделали аминокислот схожего состава и т.п.). Но в силу разных специфических, физических экосистемных особенностей (например, разная концентрация каких-то минералов, разная освещенность и т.д. и т.п.) в соответствующих регионах вероятность состава коктейля, немного, модифицируется. Перемешивание работает на сглаживание различий, но они, в какой-то степени постоянно поддерживаются упомянутыми граничными условиями. Это носит вероятностный характер.
  Это получается что-то вроде разных агрегатных фаз, возникающих в силу каких-то специфических, физических условий. Они, частично, перемешиваются и одна (в силу упомянутых условий) постоянно пытается перестроить состав другой под свой и наоборот. В силу циклического изменения излучения/температуры то одна начинает больше успеха добиваться, то наоборот. Т.е. идёт самая примитивная химическая (протохимическая) эволюция.
  Так что какой-то специальной физической границы между разными сортами коктейле даже не обязательно: неоднородность (существование разных состав "коктейлей") поддерживается за счёт разных граничных условий.

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9230
  Надо рассмотреть соперничество пары азот-фосфор, а до того селен-сера. Они могут выполнять роль, подобную той, что характерна для калий-натриевого баланса. "Борьба" равносильных кандидатов из пары за место в мембране - это залог возникновения градиентов неоднородности, как сил, фрагментарно пробегающих по поверхности раздела сред.

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1984
Василий  Андреевич,  а  то  же  в  терминах  молекулярной   биологии  слабо  ?    Как   образуется  пептидная  связь  на  поверхности   тороидального   бублика  ?
Алексей,  вы  уже введи  понятие  граничных  условий   - то есть   по  сути  согласились   с  наличием  компартментов с  разной   внутренним  содержанием.
Теперь все-таки     о  механизме  воспроизведения     пептидом  себя  любимого.   Это     необходимо как  раз для     поддержания    этого  содержимого   -  никакой  пептид  не  живет  бесконечно  и  для  его  сохранения в   компартменте   его  надо    синтезировать  заново.   КАК  ?   Случайно ?   Или-все  таки  репликация   -  и  опять  же    КАК  ?
И   давайте  еще   один  вопрос   -  длина  пептида\белка  в  этом    пептидном  мире   без    первичной   РНК  ?
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2779
А известен ряд простых, правдоподобных для предбиотической эволюции, абиотических процессов в которых идёт полимеризация аминокислот. Например, высушить/смочить несколько раз суп из аминокислот и получаются белки до нескольких десятков аминокислот.
  Из образующихся аминокислото-пептидо-белковых коктейлей шансов выжить будет больше у тех, которые, случайно, повысят вероятность образования пептидов/белков спектра близкого с своему в упомянутых абиотических процессах. А это уже, по сути, авторепликация. Благо, белки – лучшие биотические катализаторы. Плюс отбор – и пошло, поехало ...

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1984
Полимеризация   аминокислот   с  образованием  некоего  случайного  пептида  -  ОК.    Этот  пептид   ВДРУГ    обладает  какой-то     каталитической  активностью  в  отношении   пептидной  связи  .   Как      его    сохранить  и  размножить ?    Все   то  же  -  как    РЕПЛИЦИРОВАТЬ   хороший  пептид   ?   
Точно  также  идет  полимеризация   нуклеотидов  в   полинуклеотид.  Если  у  него  тоже   вдруг  появляется     каталитическая  активность  в  отношении     присоединения  новых    нуклеотидов  к  себе   -   то  эта  проблема  решается.   
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2779
Только не один пептид является катализатором, а система пептидов. И не катализатором лишь пептидной связи как таковой, а катализатором сразу определённого набора пептидов, которые возникают сразу в комплексе, а не по отдельности. Т.е. точно так же, как и с реакцией Бутлерова: набор полимеров катализирует не отдельный полимер, а тоже сразу целый набор полимеров.
  Те наборы, которые не будут катализировать сами себя (или будут хуже катализировать) - просто будут вытеснены теми, которые будут и всё. Даже малейшее увеличение вероятности в сторону катализации приведёт к такому вытеснению.
  До такой катализации существует постоянный процесс абиотических синтеза и распада пептидов (коротких белков). Это вписано в круговорот веществ протобиосферы. Естественно, что среди огромного набора возможных пептидов/коротких белков, возникающих таким образом, будут встречаться и такие, которые будут способствовать хоть небольшому увеличению вероятности образования того же коктейльного набора. Будут и такие, которые будут уменьшать такую вероятность. Но такие коктейли рост «загнуться» и всё.
  Не забывайте, что ещё до этого репликация – уже существует: в форме постоянного круговорота веществ. Т.е. проблемы саморепликации – нет: протобиосфера и так постоянно себя сама воспроизводит (реплицирует) в примитивной физико-химической форме круговорота веществ. Одно переходит в другое, а потом – обратно.
  И в этот процесс круговорота вплетён и постоянное образование/распад пептидов/коротких белков.
  Естественно, что в этом процессе встречается и изменчивость в его подсистемах. Если изменчивость в данной подсистеме увеличит вероятность образования её компонент, то это приведёт к росту этой подсистемы: она начнёт вытеснять другие и т.д. Потом ещё один аналог мутации, увеличивающий вероятность самокатализа и т.д.
  Обычный Дарвиновский отбор.
  Я думаю, что вероятность возникновений таких аналогов мутаций подсистем, которые увеличивают вероятность их роста – не исчезающе мала в противоположность вероятности спонтанного возникновения саморепликатора РНК. Потому, что системы – очень простые по сравнению с РНК. И, думаю, существует огромное множество вариантов увеличения такой вероятности.
 
  И да: тот же самый вариант будет работать и на возникновение автокатализа полинуклеотидов. И не только их: существует огромный спектр полимеров, для которых точно так же будет возникать автокатализ. Только по имеющимся сейчас данным, белки – самый лучшие катализаторы и вне конкуренции перед другими.
   Ну и да: когда возникла эволюционная потребность активного использования нуклеотидах (позже, чем белков) – они вполне могли начать использоваться, будучи выдернутыми из работы такого же универсального механизма возникновения автокатализа полимеров. Но, более вероятно, уже при активном использовании белков.
  Вообще не вижу принципиальной проблемы эволюционного возникновения автокатализа полимеров: решение проблемы ищут далеко, а надо искать – под «носом» :) И эксперименты то – простые … Уж куда проще, чем титанические усилия по уже созданным РНК и ДНК – саморепликаторам.

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 1984
Все      правильно   -  если    заменить  пептид  на   РНК.    И  синтез   на  матрице   РНК  и  РНК-копий,   и  пептидов.
У  вас  все  прекрасно   -    за  одним  исключением.  КАК   РЕПЛИЦИРУЕТСЯ   КОНКРЕТНЫЙ   ПЕПТИД\БЕЛОК  ? 
Круговорот  веществ  -  это  не  репликация.    У  вас      падает свет,  идет   фотосинтез,     получается   энергия  в  форме     хим.  связи,  она   утилизируется   для   синтеза   белка   -   это все   круговорот.  Но  не  репликация,    у  вас  из  света   получился  в  итоге   белок.   А  не   новый  свет.
"Потому, что системы – очень простые по сравнению с РНК".    ну  да,  система    из     нескольких   компонентов  всегда  проще  системы  из  одного  компонента ?   РНК  и  мононуклеотиды   -   все  что  нужно   для  роста  и  репликации   РНК.   А  вам   нужно  МНОГО   пептидов  с  РАЗНЫМИ   функциями
"Естественно, что среди огромного набора возможных пептидов/коротких белков, возникающих таким образом, будут встречаться и такие, которые будут способствовать хоть небольшому увеличению вероятности образования того же коктейльного набора."  Будут.  За  счет  какого  процесса  они   будут  накапливаться   ?  Чистая   стохастика   -    не  вариант. И  опять     туда    же  -   как  увеличить   число  копий   НУЖНОГО     пептида  ? Как   его  реплицировать  ?
.
А  оно  вам  надо  ?

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2779
ну  да,  система    из     нескольких   компонентов  всегда  проще  системы  из  одного  компонента ?   РНК  и  мононуклеотиды   -   все  что  нужно   для  роста  и  репликации   РНК.   А  вам   нужно  МНОГО   пептидов  с  РАЗНЫМИ   функциями
  Да, но они могут эволюционно возникнуть из ещё более простых систем, работающих по тому же принципу (типа вода/лёд).

Цитата: Alexeyy
Естественно, что среди огромного набора возможных пептидов/коротких белков, возникающих таким образом, будут встречаться и такие, которые будут способствовать хоть небольшому увеличению вероятности образования того же коктейльного набора.
Будут.  За  счет  какого  процесса  они   будут  накапливаться   ? 
  Тоже за счёт отбора: если увеличится вероятность создания белков собственного коктейля, то это увеличит и вероятность дальнейшего их роста (по принципу чем больше родителей – тем больше детей). Отбор позаботится и за созданием условий к тому, чтобы «дети» не «разбегались» (что-то препятствующее слишком сильному рассредоточению).

И  опять     туда    же  -   как  увеличить   число  копий   НУЖНОГО     пептида  ? Как   его  реплицировать  ?
  Как-то с помощью отбора. Вариантов может быть гигантское множество. Конкретного – ни одного не знаю.
  Проблема РНК – жизни состоит в объяснении возникновения очень сложного РНК-саморепликатора, вероятность спонтанного возникновения которого ничтожно мала.
  Моя идея состоит в том, чтобы попытаться решить подобные вопросы, начав с искусственной эволюции (имею в виду эксперименты) простейших саморепликаторов на физическом уровне типа вода/лёд.

Оффлайн vit

  • Участник форума
  • Сообщений: 76

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.

чисто рнк мир мог быть, а чисто пептидного мира быть не могло,тк белки не могут себя кодировать.

недавно читал о опровержении гипотезы рнк мира.

есть мнение , что жизнь на Земле не зарождалась - панспермия.

объектом эволюции являются живые организмы, а абиогенезом эволюция не занимается.



Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9230
а  то  же  в  терминах  молекулярной   биологии  слабо  ?
  Не слабо, а безнадежно слабо. Пептид, РНК, ДНК, как только выучу один, начиная учить второй, забываю первый - надоело подглядывать в шпору от Вики.
  Полимеризация обратима, а потому пептид - это хаос рвущихся и восстанавливающихся связей, что и определяет стабильность еще не состоявшегося ансамбля, как нижний уровень гомеостаза. Катализ только выглядит как ускоритель поступательного синтеза, ибо активирует окончания для синтеза, распад которого произойдет сам собой, если не будет достигнут гомеостаз следующего уровня. Но этот уровень должен будет содержать не только пептиды. Потому я голосую за "плановую постепенность" сложения сразу трех супостатов - белок, РНК, ДНК.

  Бублик хорош не тем, что с маковой корочкой, а что эта корочка вращается, попадая то в дырку с отрицательной кривизной, то на поверхность с положительной. Это только в модели Бенара вода образует "полимерную пленку" из тороидов вращения. В быту - это обрывки тора под названием турбуленция, может из коктейля, но без толку к полимеру.
  Шут его знает, что такое Г-образная молекула, но только длинная ножка должна быть направлена внутрь глобулы, а короткая шляпка принадлежать поверхности. Именно в этом случае будем иметь тенденцию глобулы к тору, который начнет работу вращения. На пути к дырке будет активация "шляпных" окончаний, по выходе синтез. На положительной кривизне вновь распад. Но распад с высвобождением энергии и, следовательно, необратимостью того процесса, который в Дарвиновском просторечии называется отбором.
  Вопрос откуда энергия для ее последующего высвобождения? Только из флуктуативной (почти мутирующей) среды. Для того и упомянул о обязательности градиентов, беззатратных для системы. Лично для меня это самый интригующий момент, решив его - синтез покажется семечками. Его и решаю  :D

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9230
объектом эволюции являются живые организмы, а абиогенезом эволюция не занимается.
  Если условную кровь "законсервировать" в почве, то очень медленно атомы углерода будут замещаться атомами кремния. Эволюция алюмосиликатов в недрах ни у кого не вызывает протеста. Остается понять, как естественный процесс окремнения имеет своего антагониста - "проивоестественный" процесс обуглероживания - вытеснение углеродом эволюцию кремния.

Оффлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 2779
чисто рнк мир мог быть, а чисто пептидного мира быть не могло, т.к. белки не могут себя кодировать.
  Да нет... это правильнее было бы сказать, что неизвестно как белки (система белков) могла бы себя кодировать. Когда-то то же самое можно было сказать и про РНК, когда не знали как она сама себя может кодировать. Ведь это не значило, что она не может себя кодировать.
  Впрочем, я не думаю, чтобы когда-то (в процессе эволюции) было такое, что один белок сам себя реплицировал: предполагаю, что это была целая система белков и, может, не только белков (но без нуклеиновых кислот в их числе).
  У гипотезы РНК- мира та большая трудность (если РНК в ней рассматривать как первичный саморепликатор), что это, действительно, исчезающе маловероятно, что такой длинный саморепликатор мог возникнуть спонтанно. А если бы он был попроще – покороче, то он не мог бы быть саморепликатором. А отсюда (из что, что саморепликатор не всегда был таким длинным полимером), в свою очередь, с неизбежностью следует, что саморепликатор когда-то состоял из набора гораздо более коротких молекул. Причём, из того факта, что белок катализирует горазд лучше РНК (и гораздо менее энергоёмок как в работе, таки в изготовлении) - напрашивается вывод, что ключевую роль в этом саморепликаторе играли не короткие нуклеиновые полимеры, а белки/пептиды.

Оффлайн василий андреевич

  • Участник форума
  • Сообщений: 9230
  Вредит физико-химической логике эта приставка "само". Зачем вводить изолированное само, когда тут же говорим о открытой системе, в потайках сознания держа системность. Вода - вот субстанция, претендующая на САМО. Она в любых условия найдет способ пребывать в условиях максимального состояния энтропии. А это значит, будет выдворять из себя любые соединения, понижающие ее энтропию, т.е. все случайные соединения, поляризующие водные диполи.
  Из этого следует, что не допустит водная стихия никакого бульона или коктейля. Только рассредоточенные молекулы "тяжелее спиртов", которые тут же коагулируются в систему. И у системы нет иного выхода повышать свою энтропию, кроме как производить из нерастворимых в воде "отбросов" растворимые, оставляя при этом наиболее консервативные соединения. Их накопление неизбежно приведет к механическому делению, но с той изюминкой, что отторгнутая коагулятом "сложность" должна быть заключена в гидрофильную оболочку.
  Что в первую очередь будет отторгнуто системой? Наиболее стабильные молекулы типа парафинов, которые пойдут в осадок. Что останется? А то, от чего легче избавиться в воду, а это всякие сернистые, и азот-фосфорные поверхностно активные молекулы, ПАВы.

  Потому не надо во-первостях молекулярных саморепликантов. Путь к ним тернист, но неизбежен.

Оффлайн vit

  • Участник форума
  • Сообщений: 76
чисто рнк мир мог быть, а чисто пептидного мира быть не могло, т.к. белки не могут себя кодировать.
  Да нет... это правильнее было бы сказать, что неизвестно как белки (система белков) могла бы себя кодировать. Когда-то то же самое можно было сказать и про РНК, когда не знали как она сама себя может кодировать. Ведь это не значило, что она не может себя кодировать.
  Впрочем, я не думаю, чтобы когда-то (в процессе эволюции) было такое, что один белок сам себя реплицировал: .......

фантазировать не запрещается, но фантазии про самокодирующиеся и самореплицирующиеся белки фантазиями и остаются.

основываясь на современной генетике приходится сделать вывод, что маловероятно что абиогенез произошел на Земле.

А вот эволюцию живой клетки можно изучать...