Автор Тема: Ранняя жизнь и её возникновение.  (Прочитано 761 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Ранняя жизнь и её возникновение.
« : Ноябрь 08, 2020, 11:51:48 »
В продоление https://paleoforum.ru/index.php/topic,10824.705.html


Ещё один, по-моему, не очень сходящийся "пазл", о котором говорится в лекции, состоит в том, что белки не способны к матричному кодированию. Тогда как по новым данным - способны: способны кодировать сами себя из аминокислот (см. ссылки ниже про амилоиды).
  Т.е. исходит исходя из гипотезы первичности РНК-жизни. Тогда как если первична белковая жизнь, то, по идее, это может означать и пересмотр геологических условий (и их внеземных аналогов) возникновения жизни.

Мне пришло в голову, что РНК-жизнь (но не как первичная) могла возникнуть именно в силу того, что, на определённом этапе эволюции, жизнь попала в условия с малым содержанием воды, которая, поэтому, не мешала РНК (не разрушала). Может, действительно, из-за метеоритной бомбардировки, расплескавшей/испарившей воду. Может, это было ещё на какой-нибудь Луне/протолуне ...

Maury C. P. J. 2018. Amyloid and the origin of life: self-replicating catalytic amyloids as pre-biotic informational and protometabolic entities. Cell Mol Life Sci., 75(9): 1499–1507, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5897472/ .

Mc Rae M. 2018. Scientists Discover a Self-Replicating Protein Structure, And It Could Have Built The First Life on Earth. 4 MARCH, https://www.sciencealert.com/amyloid-protein-self-replication-abiogenesis-contrasts-rna-world .

Ну  в    статье   выше  все  не  совсем  так.   Там   как-то  синтезируются  пептиды,    способные   давать   амилоидные   структуры   -  то  есть     укладываться  в   бета-листы.   И   саморепликация    это  не  совсем  саморепликация   -  на    амилоидном  пептиде  не   синтезируется  как  на  матрице      другой  амилоидный  пептид.     Они     могут  по  мнению  авторов  статьи   собираться  в  олигомеры   и  сиды   (зерна  -  но  на  рууском  сейчас   уже  прижился  термин  сиды)  -     но   эти        олигомеры    обратно      очень  сложно  перевести в  растворимую   форму.
Но: . 
Почему-то   в  нашем  мире   структур  типа    бета-лист  мало.    Основной  тип  -    альфа-спираль.  Бета  тоже  есть   -  но   их   много  меньше.  И   нет  чистых   бета-белков  -   а  альфа  есть;
В  своем   большинстве   амилоидные   структуры   крайне    стабильны, каталитически  ну  совсем  не  активны   и  патологичны   -    амилоидные   включения   по  сути  маркеры   патологии.   

По-моему, там именно как на матрице, а вовсе не по прионному принципу переделывания вторичноой структуры ... возникают новые химические связи ... синтез из аминокислот идёт ...

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #1 : Ноябрь 08, 2020, 15:51:41 »
На сколько я понял, там на амилоиде идёт матричный синтез пептидов, которые потом "самособираются" в другой амилоид. По-моему,  это вполне можно сказать, что амилоид сам себя доращивает по матричному принципу, а вторичная структура возникает уже "сама".
  По-моему, это вполне эволюционно (по дарвиновскому механизму) жизнеспособная система. Мулкиджанян же, по-моему, имел в виду (https/youtu.be/PpaWa-0yCjI), что именно на подобное белки не способны. А вот способны ...
  У меня возникло такое предположение, что РНК-жизнь возникла где-нибудь на «задворках», не далеко от геотермальных источников, но где было мало воды и много радиации и, поэтому, амилоидоподобный принцип саморепликации (живший в геотермальных источниках) работал хуже и, поэтому, РНК взяли функцию синтеза пептидов на себя, а остальное - особо не изменилось. А когда белковые структуры в геотермальных источниках уже стали прилично большими и ошибки их саморепликации стали критичными - жизнь воспользовалась готовой наработкой сухопутных, примитивных РНК-«отшельников», адаптировав их под жизнь с большим количеством воды. Т.е. произошёл симбиоз: амилоидопобная жизнь геотермальных источников заимствовала более надёжный механизм синтеза пептидов/белков.

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 2336
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #2 : Ноябрь 08, 2020, 16:54:12 »
В  каком   конкретно  месте     статьи  "на  амилоиде идет   матричный  синтез  пептидов"  ? 
А  оно  вам  надо  ?

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #3 : Ноябрь 08, 2020, 18:24:06 »
Во аннотации (Maury C. P. J. 2018) прямо говорится о матричном синтезе.

Перевод Гуглом:
«Важнейшим этапом в зарождении жизни стало появление первого молекулярного объекта, способного воспроизводить, передавать информацию и развиваться на ранней Земле. Гипотеза о мире амилоидов утверждает, что в эпоху до РНК обработка информации основывалась на каталитических амилоидах. Самосборка коротких пептидов в амилоидные конформеры β-листа приводит к необычайной структурной стабильности и новой многофункциональности, которая не может быть достигнута соответствующими неагрегированными пептидами. Новые функции включают в себя саморепликацию, каталитическую деятельность и передачу информации. Экологически чувствительные циклы репликации с помощью матрицы генерируют различные амилоидные полиморфы, на которые могут действовать эволюционные силы, и фибриллярные сборки могут служить каркасами для самих амилоидов и для рибонуклеотидных белков и липидов. Роль амилоида в предполагаемом процессе перехода от амилоидного мира к миру амилоид-РНК-белок не ограничивается каркасом и защитой: взаимодействия между амилоидом, РНК и белком являются сложными и кооперативными, и амилоидные сборки могут функционировать как протометаболические объекты, катализирующие образование простых предшественников метаболитов. Появление первичной системы обработки информации, чувствительной к хироселективности и коррекции ошибок, основанной на амилоиде, и развитие мутистических сетей имели, вероятно, существенное значение в динамических процессах, которые привели к увеличению сложности, организации, разделенности, и, в конце концов, происхождение жизни.»

Вот, например, ещё цитата из текста статьи, где говорится о матричном синтезе:

«В другом недавнем исследовании Omosun et al. [19] исследовали каталитическую активность пептидов, собирающихся в четко определенные амилоидные нанотрубки. Они обнаружили, что плотность и близость протяженных массивов хироселективных каталитических центров обеспечивали полимеризацию новых полимеров с помощью матрицы. Было показано, что глубина коллинеарных поперечных β-канавок гептапептида, собирающегося в антипараллельных β-цепях в регистре, важна для ретро-альдольной активности; более мелкие канавки ограничивали связывание субстрата и уменьшали каталитическую активность. Хотя общая эффективность каталитической активности кросс-β-сборок в большинстве случаев является лишь умеренной, а каталитический репертуар ограниченным, амилоидная супрамолекулярная сеть может, в некотором смысле, рассматриваться как примитивный метаболический аппарат с протоэнзиматическими активностями."»

Прицепляю перевод этой статьи Гуглом.

А так же, заодно, гугловский перевод другой упомянутой, популярной статьи. Нам непосредственно о матричном синтезе амилоидов не говорится, а просто говорится о том, что амилоиды катализируют собственное возникновение (если мне не изменяет память, в первой статье об этом уже подробнее):

«Здесь исследователи развивают свою гипотезу на один шаг вперед, исследуя, могут ли амилоидные последовательности также катализировать конструирование других пептидов.

Команда разработала последовательности амилоидов, которые будут действовать как эквивалент цепей ДНК-праймеров, и смешала их с определенным количеством других аминокислот и нескольких вспомогательных химических веществ.

Сравнивая пептидные последовательности, которые привели к получению этих смесей, с последовательностями, в которых отсутствовали спроектированные «праймерные» амилоидные структуры, исследователи обнаружили, что наличие там амилоидов имеет огромное преимущество.»

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #4 : Ноябрь 08, 2020, 20:24:52 »
Ещё раз посмотрел, внимательно, лекцию Армен Мулкиджаяна («Первое глобальное потепление и происхождение жизни», https/youtu.be/PpaWa-0yCjI )
и сделал кое-какие для себя пометки из того, что мне показалось интересным и решил это выложить здесь.

07:00
ДНК отличается от РНК и тем, что у ДНК нет гидроксильной группы. Это важно потому, что в РНК в это место может сесть, например, ион металла (например, магния) и порвать цепочку (прокатализировать гидролиз и разрыв связи). Поэтому ДНК - более стабильна.


10:59-13:10
Общей чертой нуклеиновых кислот и белков является то, что они образуются с выделением воды. В воде этот синтез сам по себе не идёт. А в воде эти полимеры распадаются (из-за реакции гидролиза).
Об этом водном парадоксе много писали Стивен Бенен и Александр Васильевич Спирин. Он состоит в том, что основные полимеры образуются с выделением воды, а жизнь - в воде и это - проблема.
...


12:59
Формамид: из него возникают, при нагреве с разным катализаторами, и аминокислоты и азотистые основания. Нуклеотиды получаются природные: легче - пуриновые, сложнее - пиримидиновые.

15:20
Поэтому, Стивен и Энрико Димауэр постулировали формамидный мир.

16:03
Джону Садерлену удалось получить в едином каскаде реакций из формамида и нуклеотиды и белки и липиды и сахара

16:22 Освещение формамидно-водный раствор ультрафиолетом, что вызвало образование азотистых оснований.

17:00
Если светить ультрафиолетом на нуклеотиды, то остаются в живых только те, которые есть в РНК.

19:07 Формамид возникает из цианида (NCH) при взаимодействии с водой. При взаимодействии с водой возникает формиат аммония. И все эти три вещества, можно считать, стоят у истоков возникновения жизни.

25:32
Реконструированные гены (по ныне существующим организма) последнего общего предка, в основном, ответственны за синтез белка и не за наследственную наследственность. И эти гены были не на много проще нынешнего.

37:20.
Модель над которой они сейчас работают ...

38:33
В 4-х лабораториях реконструировали эволюцию рибосомы.
Исходно было 2 петли РНК по 55 нуклеотидов, которые могли соединять между собой аминокислоты.
Поначалу идёт порознь эволюция РНК, которая отвечает за синтез белка и РНК, которая связана с генетическим кодом. Потом эти 2 единицы встречаются и получается рибонуклеотид.

44:28
Формамид остаётся, когда испаряется вода.

49:11
Жизнь возникла на сухой Земле (группа Маруямы в Японии). Т.к. после удара летучие вещества потерялись.
 Последние падали (после расплавляющего удара), из слабо летучих вещества, цинк и сера.

54:18
Вулканы несут цианистые соединения.

56:20
После удара, без атмосферы и воды - хорошее место для возникновения жизни. Воды нет из-за низкого атмосферного давления. Нуклеотиды могли образовываться в полимеры т.к. этому не мешала вода. Была жидкость, но не вода. Потом постепенно появляется жидкая вода (парниковый эффект). Она мешает РНК-организму. И чтобы защититься от воды жизнь начала полимеризовать формамид, а это - и есть белок. Этим и объясняется то, что одна из РНК, являющаяся предком рибозимы, и полимеризовала все подряд аминокислоты - чтобы защитить от воды.

Серый Страж

  • Гость
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #5 : Ноябрь 08, 2020, 20:48:55 »
Ещё раз посмотрел, внимательно, лекцию Армен Мулкиджаяна и сделал кое-какие для себя пометки из того, что мне показалось интересным и решил это выложить здесь.
У вас экономно получилось. ::)
Там можно почти на каждом слайде "зарубку" делать (что и сделал).
По "зарубкам" у нас немного не совпадает, что, разумеется, объяснимо - мы ведь на разное обращали внимание...

Онлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 47
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #6 : Ноябрь 17, 2020, 07:59:32 »
Возможно, симбиоз (в широком смысле этого слова) мог играть роль инициатора кардинальных эволюционных усложнений.

То есть, "мутации/изменчивость+наследование+отбор" - это для "шлифовки и оптимизации". А вот для "скачка" в усложнении (именно, в прогрессивном смысле) необходим симбиоз. На мой взгляд, именно симбиоз может обеспечить прогрессивное усложнение без функциональной поломки существующего.

Это я к сообщению (приведу полностью - думаю, что сама лекция здесь тоже уместна):
По-моему, очень интересная аналогия ...
Армен Яковлевич Мулкиджанян озвучивал гипотезу зарождения жизни на сухой, холодной Земле, потерявшей атмосферу. От себя скажу - многие вещи в той гипотезе выглядят весьма логичными.

Там он, практически прямым текстом, говорил, что для первичных организмов, вода - это яд.
А где он об этом говорит?
Примерно, с 57:48 просмотрите.

Т.е. он считает, что первичной жизне без активного участия воды было даже проще образоваться/развиваться, чем с водой или просто исходит из того, что, поначалу, не было воды?
И то, и другое.

По поводу самой лекции...

Тут у нас раздолье для разных фантазий и спекуляций.

Я даже допускаю, что была конкуренция между разными формами жизни. Условно обзову эти формы: «безводной» и «водной». Они могли возникнуть независимо друг от друга в разных местах и в разное время.

Например, «безводной» (формамидная) возникла раньше, но в силу своих свойств, не могла освоить водоёмы (даже прибрежные зоны), когда они начали формироваться на поверхности планеты. Соответственно, длительное время (миллионы лет) водоёмы были бесхозными, и там возникла новая «зараза» – «водная» форма жизни.

Оговорюсь сразу – эта «водная» форма жизни возникла в весьма специфической водной среде – в прудах/лужах, связанных непосредственными протоками с гидротермальными источниками (фумаролами, грязевыми вулканами и пр.). То есть, водный состав был  отличен от состава воды: и современных морей/океанов, и от современных рек/озёр.

Причём, очень долго эти формы жизни друг с другом практически не контактировали. Кстати, «водную» жизнь спасло только то, что водная среда для формамидной формы жизни была попросту ядовитой.

На каком-то этапе истории эти две формы схлестнулись в борьбе за ресурсы. Как так получилось?

Во-первых, стало происходить существенное изменение всего рельефа и геологии нашей планеты, стали возникать и «расползаться» по поверхности водоёмы (пруды/лужи), пошли изменения в атмосфере и т.д.

Во-вторых, ареал обитания одной формы жизни начал захватывать ареал обитания другой формы жизни (места для существования формамидной становилось всё меньше) и обе формы жизни вступили в вынужденный контакт.

По идее, на первый взгляд, должна была в схватке победить «водная» форма жизни – просто в силу вытеснения мест обитания водоёмами. Но формамидная форма жизни имела за плечами более долгий срок эволюции (и, грубо говоря, навидалась за свою жизнь всякого) и была более разнообразна и изощрённа. Зато у «водной» формы жизни были в изобилии защитные оболочки (пузырьки, пены), которые массово и постоянно возникали в прудах/лужах. И эти защитные оболочки «водная» форма жизни периодически использовала – то есть, она могла там существовать ограниченное время.

В результате вынужденного взаимодействия, на границах ареалов обитания, возникли некие симбиотические сообщества организмов. В некоторых таких симбиотических сообществах симбиоз зашёл так далеко, что сформировалась гибридная форма жизни.
Гибридная форма жизни взяла основу внутрянки от формамидной формы жизни, а оболочку и чуток внутрянки от «водной» формы жизни.

Кстати, такая гибридная форма жизни уже, по любому, должна была обосноваться в неких, окружённых защитными мембранами (возможно, наоборот, мембранами, не защищающими от попадания извне, а мембранами, предохраняющими от потери нужных соединений (типа, от уменьшения концентрации жизненно важных соединений внутри)) местах (в порах, в трещинах, в пузырьках).

Если бы процессы изменения продолжились «линейно», то поле битвы бы осталось бы за «водной» формой жизни (разве что, где-нибудь на окраинах ютились бы гибриды), но эволюция штука непредсказуемая – вместо заполнения всей поверхности только маленькими прудами/лужами, стали возникать большие водоёмы (первые мелководные моря). А тут уже расклад иной – состав (и концентрация веществ другая – вода в море сильно «разбодяжена») этих водоёмом был не пригоден для проживания даже той первичной «водной» формы жизни. И эти водоёмы (первичные моря/океаны) планомерно захватывали сушу. Да ещё, до кучи, вездесущая вода (дожди, лужи/пруды, реки/ручьи и т.д.) попросту постепенно убивала формамидную форму жизни по всей Земле.

В итоге, ни одна из чистых форм не выжила. Их в чистом виде не стало – выжили только гибриды (грубо говоря, симбионты), которые уже загодя обзавелись защитными оболочками, которые оказались пригодными (поначалу, малопригодными, но уже – хоть что-то) и для защиты от морской воды.

Сегодня разместил ссылку:
История дупликаций консервативных генов уточняет начальные этапы эволюции эукариот
https://elementy.ru/novosti_nauki/433728/Istoriya_duplikatsiy_konservativnykh_genov_utochnyaet_nachalnye_etapy_evolyutsii_eukariot
Цитировать
Становление эукариотической клетки представляется сейчас в виде модели, основанной на симбиогенезе. Одним из важных шагов в понимании этого процесса было открытие асгардархей (Asgardarchaeota, см. также новость Описан новый надтип архей, к которому относятся предки эукариот, «Элементы», 16.01.2017) — особой группы архей, обитающих в настоящее время в районах глубоководных черных и белых курильщиков. Предполагается, что именно эти организмы могли некогда «приручить» альфа-протеобактерий, превратив их сначала из добрых и полезных соседей в эндосимбионтов, а затем и в клеточные органеллы митохондрии, при этом встроив часть их генов в собственный ядерный геном.
То есть, и здесь очень важной оказалась роль симбиоза...

На этом фоне, у меня закралась еретическая мысль, что симбиоз (и всевозможные его частные проявления в живой и косной природе - "слипания", "дупликации", "синтез" и т.д. и т.п.) не менее важен, чем дарвиновский отбор (и, вообще - любой отбор).

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #7 : Ноябрь 17, 2020, 08:28:04 »
У меня  подобная мысль возникала, когда читал кое-что из книги Кунина, где он рассказывал о 2-х группах организмов у которых мембраны устроены совершенно по разному и что говорит об их независимом происхождение (в этих группах), но при этом он так же отмечал, что есть некоторые элементы мембран в этих разны группах удивительно похожие.

Онлайн АrefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 47
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #8 : Ноябрь 19, 2020, 15:24:09 »
Для информации (возможно пригодится):
В маленьком прудике. Новейшие подтверждения теории Дарвина
https://ria.ru/20201119/kletki-1585239503.html

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #9 : Ноябрь 19, 2020, 16:03:43 »
Интересно.

И опять периодическая смена агрегатных состояний:

"Для получения полимерных цепочек в лаборатории авторы использовали периодическую смену сухих и влажных условий. При испарении разбавленного раствора, как правило, начинался процесс полимеризации, но не все образовавшиеся полимеры выдерживали сушку. Некоторые распадались. А другие при добавлении воды продолжали самовоспроизводящийся цикл синтеза. В этом авторы видят самое раннее, еще на уровне молекул, проявление эволюционного отбора, который впоследствии стал неотъемлемым признаком всех живых организмов."

Которую я рассматриваю как простейшую саморепликацию, способную к лдарвиновской эволюции. Поэтому, мне было не удивительно то, что получилось в результате:

"Просмотрев такие "эволюционно сильные" полимеры под микроскопом, исследователи с удивлением обнаружили: в некоторых образовались компартменты размером с клетку, содержащие от десяти до двадцати атомов. "

О, уже и физики взялись:

"То, что циклическое чередование влажных и сухих периодов способствует появлению в химической системе сложных пребиотических соединений, подтверждают и физики."

Только ещё не произошло осознание, что периодическая смена агрегатных состояний (при наличии химического "коктейля") - это уже и есть самая настоящая пребиотическая эволюция по дарвиновскому механизму, которая и обеспечила (в силу отбора и саморепликации) химическое усложнение, которое наблюдалось в эксперименте. И, с этой точки зрения, в этом усложнении нет ничего удивительного. И если этот процесс периодических фазовых переходов продолжить, то, по идее, должно произойти дальнейшее эволюционное усложнение.

Оффлайн Питер

  • Участник форума
  • Сообщений: 2336
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #10 : Ноябрь 19, 2020, 16:47:51 »
"Просмотрев такие "эволюционно сильные" полимеры под микроскопом, исследователи с удивлением обнаружили: в некоторых образовались компартменты размером с клетку, содержащие от десяти до двадцати атомов. "

10   атомов  -  и  размер  в  клетку  ?
Полимеризация  -   не  саморепликация.  Отбор  -   да,  на    химическую  устойчивость  соединений.
А  оно  вам  надо  ?

Онлайн Alexeyy

  • Участник форума
  • Сообщений: 3527
Re: Ранняя жизнь и её возникновение.
« Ответ #11 : Ноябрь 19, 2020, 18:12:47 »
Опечатка какая-то…
Ну это там так интерпретируют только через полимеризацию за счёт высыхания. Я предполагаю, что для объяснения эффекта этого не достаточно и что для полного объяснения без дарвиновского отбора - не обойтись (они там объясняют только через "симхионный" отбор: точно так же, как предлагал симхион).
  Я предполагаю, что за счёт саморепликации и соответствующего дарвиновского отбора эффект полимеризации при высыхании сильно усиливается.