Гидрогеологическая система – колыбель жизни?

Автор ArefievPV, августа 28, 2017, 15:05:34

« назад - далее »

АrefievPV

К сообщению (в той теме данные рассуждения будут немного оффтопом):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,8969.msg265814.html#msg265814
 
«Гомеостатическое ядро» живой системы нашего типа изначально сформировалось как замкнутая (закольцованная) на саму себя совокупность из взаимосвязанных сложных химических процессов – эдакий гиперцикл из сложных химических реакций (окончание одного гиперцикла является одновременно и началом следующего гиперцикла).
 
Таких гиперциклов (подобных друг другу) было множество в гидрогеологических системах, связанных (точнее – периодически связываемых друг с другом) в единую сеть на поверхности планеты. Именно в тот период и возник ЕО дарвиновского типа (в нашем теперешнем понимании) – эти гиперциклы возникали, воспроизводились, размножались (распространялись на соседние гидрогеологические системы) и умирали. В процессе такого ЕО оставались гиперциклы наиболее адаптированные к среде обитания.
 
Понятно, что адаптация (соответствие, согласованность) может быть как к текущим условиям, так и ко всем последующим условиям (если условия среды воспроизводятся периодически/циклически). Если система «вобрала» (типа, отразила в своей структуре в том или ином виде) в себя таковую периодичность/цикличность, то и ответная реакция на воздействия среды обитания, условия которой изменяются периодически/циклически, будет соответствовать этим средовым воздействиям. Можно сказать, что среда обучает систему (это к моим утверждениям, что среда создаёт систему, а после создания среда изменяет систему и управляет системой).
 
Обратите внимание на два момента – возможность существования системы за счёт постоянного воспроизведения своей структуры и возможность существования за счёт устойчивости/прочности своей структуры. То есть, долго существовать можно: и за счёт пассивной устойчивости, и за счёт постоянной воспроизводимости. Первый вариант характерен для систем, которые мы считаем (и обзываем) косными, а второй вариант характерен для систем, которые мы считаем (и обзываем) живыми.
 
Тут следует заметить, что наша эволюционная история ограничивает нас изначально – мы ведь начали существовать как химические процессы – в постоянной динамике (принято обзывать это дело метаболизмом или обменом веществ). И остановка этой динамики для нас равносильна смерти. Про споры, вирусы, цисты и пр., которые на первый взгляд вроде бы демонстрируют как раз такую остановку динамики, поясню ниже.
 
Замечание в сторону.
 
Необходимо уяснить, что при возникновении «ошибки/косяка/глюка» в структуре живой системы (а при воспроизведении это происходит очень часто), эволюция не «откатывает» назад структуру системы («фарш не провернут назад»), она может сформировать только «заплатки» поверх. Кстати, и в программировании этот приём весьма распространён – обычно не начинают переписывать программу (особенно сложную программу типа ОС) заново («с нуля»), а ставят «заплатку» (зачастую обзывают это дело обновлениями).
 
Поясню немного подробнее про фазы существования живых систем (в определениях я упоминаю о фазе).
 
В процессе эволюции (в результате ЕО) в живых системах возникли, как обособленные состояния, фаза активного существования и фаза пассивного существования.
 
Понятно, что изначально эти фазы мало отличались друг от друга – в одной фазе гиперциклы воспроизводились в полном объёме и с прежней интенсивностью, а в другой фазе в полном объёме, но на отдельных этапах воспроизводства и/или в отдельных каскадах реакций уже с меньшей интенсивностью.
 
Таковую особенность воспроизведения системы ЕО поддержал – зачастую это полезно для самосохранения системы в период недостатка энергетических и вещественных ресурсов (типа, уменьшить потребление при недостатке ресурсов). А когда наступил период прежнего изобилия ресурсов, то система перешла на прежнюю интенсивность воспроизводства гиперциклов.
 
Дальше – больше: теперь в одной фазе гиперциклы воспроизводились в полном объёме и с прежней интенсивностью, а в другой фазе в частичном объёме (какая-то часть каскадов реакций сильно тормозилась или вообще останавливалась) и с меньшей интенсивностью. Разумеется, останавливались те каскады реакций, которые не приводили к окончательной смерти системы – то есть, они могли быть запущены вновь при восстановлении окружающих условий (так сказать, до прежнего изобилия). Такая способность системы позволяла пережить уже более серьёзный недостаток ресурсов.
 
Постепенно в результате ЕО сформировались системы, которые могли не только уменьшать интенсивность, тормозить и/или останавливать отдельные каскады реакций, но и целые этапы воспроизводства (сначала притормаживать этап, а потом и останавливать его полностью). Опять-таки, тормозились и останавливались только те этапы, которые могли быть запущены вновь при возникновении соответствующих внешних условий.
 
Ну, и так далее – до возникновения полноценных фаз (фазы пассивного существования и фазы активного существования). Эти обособленные фазы были предтечами таких состояний живых систем как: «курица и яйцо», «растение и семя», «бактерия и спора» и т.д. То есть, правильный ответ на вопрос: «какая из фаз возникла первой?» (это как аналог вопроса: «что первично – курица или яйцо?») будет – сначала возникла живая система, а уж потом в ней возникли фазы (как обособленные состояния этой живой системы). Ну, или отвечать, что «курица и яйцо» возникли одновременно, как единый и неразделимый комплекс.
 
Возникает вопрос, почему таковые фазы не возникли (вообще-то они там были в качестве предтеч) сразу в момент рождения живых систем? Ответ простой – изначально живые системы нашего типа возникли как динамические воспроизводящиеся процессы, полностью зависимые (без намёка хоть на какую-то автономность) от среды обитания. В тогдашних существующих условиях, таковые процессы (и им подобные) возникали автоматически, и называть их живыми можно лишь с большой натяжкой (автономность там практически никакая).
 
Отвлекусь немного.
 
Вообще, наделение живых систем некоей субъектностью возникает вследствие иллюзии – люди не могут выявить внешние первопричины стремления к самосохранению и помещают эти первопричины внутрь системы. Причина (и возникновения, и функционирования, и «проактивности») всегда лежит вне рассматриваемой системы.
 
Напомню основное свойство/качество наблюдателя любого уровня – он всегда является локальным и актуальным отражением действительности. Локальным и актуальным – то есть, по определению, ограниченным. И при выделении любой системы он не может отразить в себе то, что находится за границами выделения (перевёл «взгляд» – и границы сдвинулись). Однако почему-то людям это сложно понять...
 
И ведь даже просто осознание, что причины настоящего лежат в прошлом (а по моим представлениям – сразу и в прошлом, и в будущем) уже должно навести на мысль, что причины происходящего всегда внешние (ведь и прошлое, и будущее – вне настоящего). Но этого не происходит – люди в своих размышлениях, представлениях, рассуждениях, объяснениях следуют выученному шаблону размышлений/представлений/рассуждений/объяснений. «Реактивный» у людей ассоциируется с косным (типа, самости-то нет, прямые и непосредственные реакции на воздействия), а «проактивный» ассоциируется с живым (типа, причины активности внутри, субъектность в наличии). И ведь мало кто задумывается о сути (и об истоках) таковой «проактивности»...
 
Продолжу.
 
То есть, первые живые системы были практически полностью «реактивными», «проактивность» в них не просматривалась. Но подобие ЕО (именно в дарвиновском понимании) уже было. Скажу больше – я считаю, что там было не просто подобие ЕО, а самый настоящий ЕО. 
 
Усложнение среды обитания таких первичных живых систем неизбежно приводило к усложнению самих живых систем (опять напоминаю: инициатор и ведущий – это всегда среда). Первичный этап усложнения системы можно обозвать «тупым» наращиванием сложности («слипание» нескольких гиперциклов, «облипание» гиперцикла всяким там «обвесом» и т.д.). Такое «тупое» усложнение систем было естественным процессом во многих случаях в той конкретной среде обитания (напоминаю – всё это «варилось» в гидрогеологических системах, в объёмах и на поверхностях (водной, дне и стенках) прудов и проток гидрогеологических систем).
 
А вот оставались (выживали и успешно распространялись) только те системы, которые оказались способными к формированию реакций на воздействия среды на протяжении всего периода/цикла (суток, сезона, года и пр.). То есть, оставались те системы, которые смогли отразить в своей внутренней структуре внешнюю периодичность/цикличность изменений средовых условий. Иначе говоря, оставались только системы, обученные ответным реакциям (знающие как надо реагировать) на весь период/цикл изменений среды. Сложность таких выживших систем уже можно обозвать функциональной сложностью.
 
Понятно, что такое обучение (то есть, знание и способность к адекватным реакциям на изменения среды на протяжении целого года) не гарантирует выживания на долгосроке, но как первый шаг к автономности (и, соответственно, к переходу от «реактивности» к «проактивности») – это вполне серьёзная заявка.
 
Кстати, обучение возможно, только если в самой структуре системы есть некий излишек/избыток «бесхозных» связей (то есть, имеется некоторая пластичность структуры, некоторый «люфт» в структуре) – когда всё до предела оптимизировано, то система к обучению не способна (малейшие изменения ведут к критической поломке и смерти).
 
Это означает, что обучение возможно только для «рыхлых/пластичных» систем – у них возможны изменения в структуре без критических повреждений. Результат обучения «прописывается» в структуре системы (изначально – только в «оболочке/обвесе», а не в «гомеостатическом ядре») и воспроизводится совместно с прочим «обвесом». Разумеется, по мере дальнейшей эволюции часть «записей» может быть интегрирована в «гомеостатическое ядро». Кстати, гомеостаз организуется (по мере усложнения системы) на разных уровнях живой системы (а не только на уровне генов) – это результат обучения с последующей оптимизацией.
 
Само собой, «рыхлые/пластичные» системы по выживаемости сильно уступают адаптированным и предельно оптимизированным системам в текущих условиях. Но при изменении условий всё меняется (зачастую, на 180 градусов) – «рыхлые/пластичные» системы выживают, а адаптированные и предельно оптимизированные к прежним условиям системы, гибнут.
 
А вот уже обученную систему в последующий период ужесточения ЕО ждёт неизбежная оптимизация – потеря лишних «бесхозных связей. Внешне это выглядит как специализация. Система становится обученной до предела – становится, так сказать, идеально адаптированной к условиям существования.
 
Оптимизированная обученная система по сравнению со своим предком – неоптимизированной обученной системой имеет преимущество (как минимум, для её воспроизводства требуется меньше ресурсов) и недостаток (она плохо обучаема для новых условий).
 
Таких циклов: «наращивание «тупой» сложности – обучение (возникновение функциональной сложности) – оптимизация/специализация» в эволюции было много. Забавно, что и на уровне нашего социального обучения (воспитания, дрессировки) происходят аналогичные процессы, но это разговор для другой темы.

АrefievPV

Закину мыслишку (пока сыровата, конечно, надеюсь, потом доработаю), дабы не забылась...

Эукариоты появились в колонии – колония являлась средой обитания первых эукариот. Эволюция отдельных клеток (отдельных линий) происходила совместно и параллельно с эволюцией самой колонии (типа, коэволюция клеток (протоэукариот) и колонии).

Кроме того, эволюция эукариот (как отдельных клеток, как отдельных линий) в многоклеточный организм происходила именно в форме колонии – то есть, в первую очередь шёл отбор колоний.

И даже не очень удачный вариант (для индивидуального выживания) «отпочковавшейся» клетки-одиночки («почки», из которой разовьётся колония) легко перекрывался удачливостью колонии. По сути, совместное выживание оказалось в приоритете перед индивидуальным выживанием. Ну, и как следствие, после определённого по продолжительности периода такой совместной эволюции (в виде колонии), индивидуально клетки уже не могли толком выживать (а вот в виде многоклеточного организма – запросто).

Мало того, предполагаю, что вариантов протоэукарит было много, но абсолютное большинство из них оказались тупиковые.

Принцип, благодаря которому возникали сначала протоклетки, затем  клетки (прокариоты), а потом протоэукариты и наконец эукариоты был один и тот же – интеграция геномов и прочей молекулярной «машинерии» в единое целое.

Понятно, что сначала происходила интеграция в единый объём, а потом оптимизация внутренней структуры (и, разумеется, параллельно этому, оптимизация оболочек этого объёма) этого объёма в процессе эволюции.

Интеграция в единый объём с большей вероятностью (на много порядков большей) будет происходить, если интегрируемое постоянно (или очень часто) находится поблизости и/или в непосредственном контакте. А такие условия как раз и складываются в колонии.

То есть, для возникновения эукариоты нужна соответствующая среда обитания – колония из разных видов прокариот. В аналогичных условиях появлялись и сами прокариоты – в протоколонии из разных видов протоклеток. Опять-таки, предполагаю, что вариантов протоклеток было много, но абсолютное большинство из них оказались тупиковые.

P.S. Несколько ссылок (и совсем крохотных цитат) из заблокированной темы.

Немного о проплазменной форме жизни, переходе в протоклеточную и пр. здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg234921.html#msg234921

ЦитироватьПодытожу: переход в клеточную (сначала, в протоклеточную) форму состоялся не поодиночке, а в виде колонии (сначала, в виде протоколонии) и геном (сначала, протогеном)  поначалу был общий для всей колонии (протоколонии) и разбросан по клеткам (протоклеткам . Дальнейшая эволюция (до полноценной клеточно-генетической формы) шла уже в протоколониях.

А здесь немного об изначальной социальности жизни:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg235197.html#msg235197

ЦитироватьВыскажу даже такую, парадоксальную, на первый взгляд, мысль – индивидуальное существование и, соответственно, индивидуальное поведение, возникли много позже в  эволюции живых систем.

Изначально, и существование, и поведение, были только коллективными. И первоначально такое индивидуальное (обособленное) существование (а следом, и поведение) были вовсе не нормой и нещадно отсекались ЕО. Мутанты, способные существовать индивидуально (обособленно, отдельно от колонии), имели шанс оставить потомков только при весьма необычных условиях – полнокомплектность генома и отсутствие конкурента в виде протоколонии в данной экологической нише. Причём, такая индивидуальность (обособленность) существования была весьма относительна – в общем геноме (для всей протоколонии) большинство генов были завязаны именно на коллективное сосуществование и возникший мутант их нёс в себе.

Но при определённых условиях, для протоколоний, имещих в своём составе некоторое количество таких протоклеток (мутантов-индивидуалистов), это было благом – такие протоколонии могли быстрее конкурентов осваивать освободившиеся ниши (пруды, локальные гидрогеологические системы) после гибели или ухода прежних жильцов.

Тут немного о возможном сценарии возникновения многоклеточности:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg241444.html#msg241444

Теперь несколько ссылок (и цитата) из этой темы.

Несколько важных моментов (про «маргиналов», режимы работы и пр.):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,10211.msg255214.html#msg255214

Ещё чуток (по сценариям возникновения жизни):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,10211.msg256540.html#msg256540
https://paleoforum.ru/index.php/topic,10211.msg256541.html#msg256541

А вот здесь следует обратить внимание на мой комментарий (наверное, он получился слегка ироничным):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,10211.msg256721.html#msg256721
Цитата: АrefievPV от октября 16, 2021, 17:04:23...
Происхождение жизни
http://www.evolbiol.ru/paleobac.htm
ЦитироватьВ начале было сообщество

Многие биологи полагают, что все разнообразие жизни на нашей планете происходит от единственного исходного вида – "универсального предка". Другие, в том числе крупнейший микробиолог академик Г.А.Заварзин, несогласны с этим. Устойчивое существование биосферы возможно только при условии относительной замкнутости биогеохимических циклов. В противном случае живые существа очень быстро израсходуют все ресурсы или отравят себя продуктами собственной жизнедеятельности.

Замкнутость циклов может быть обеспечена только сообществом из нескольких разных видов микроорганизмов, разделивших между собой биогеохимические функции (примером такого сообщества являются циано-бактериальные маты). Заварзин считает, что организм, способный в одиночку замкнуть круговорот, столь же невозможен, как и вечный двигатель.

Для этапа химической преджизни это еще более очевидно. Никакая отдельно взятая органическая молекула не сможет устойчиво самовоспроизводиться и поддерживать гомеостаз в окружающей среде. На это способны только комплексы из довольно большого числа разных молекул, поделивших между собой функции.

Скорее всего, общим предком всего живого был не один вид, а полиморфное сообщество, в котором происходил активный обмен наследственным материалом между организмами. Разнообразие, симбиоз, разделение функций, информационный обмен – изначальные свойства земной жизни.
Народ так и не сделал последнего шага в рассуждениях...

А чего проще-то – задать себе вопрос: как и каким образом обеспечивалась замкнутость циклов до клеточных организмов? И чем, в таком случае, сие образование следует считать? На мой взгляд, сие образование следует считать протоплазменной формой жизни. Но, это "на мой взгляд", а не на "их взгляд"...

АrefievPV

Чуток вольных размышлизмов (закину, чтобы не забыть).
 
Способность к самосохранению появилась, когда начали возникать системы с внутренним гомеостазом – по сути, с внутренним закольцованным гиперциклом химических реакций (это, если речь идёт о жизни нашего типа). Системы в большом количестве возникали в результате сложных взаимодействий внутри среды, каждый раз заново.
 
Напоминаю: среда создаёт систему, а не система создаёт самое себя.
 
Конечно, способность систем к самосохранению (причём, в первую очередь, самосохранение в активной фазе существования) спровоцировала конкуренцию за ресурсы между системами. Разумеется, со всеми вытекающими адаптациями* для более эффективной конкуренции – оптимизация структуры, повышенную прочность/устойчивость, способность к восстановлению структуры после повреждения, экономность, возможность пережидать плохие условия в пассивной фазе существования и т.д.
 
Но вся проблема была в том, что среда создавала системы каждый раз заново, и все адаптации* происходили только прижизненно и по наследству не передавались. В самих системах никакой долговременной памяти не было, да и нужды для однократно и недолго живущих систем в такой памяти никакой не было. Мало того, наличие такой памяти сильно ухудшало другие возможные адаптации* (например, оптимизацию структуры и экономичность).
 
Одна из вытекающих адаптаций* (способность к восстановлению структуры после повреждения) оказалась достижима несколькими способами. Один из этих способов – переход в режим самовоспроизводства.
 
Строго говоря, изначально этот способ не являлся способом размножения, как стремлением к продолжению рода, это был всего лишь способ самосохраниться таким вот образом – реплицироваться в свеженькую копию, пока не разрушился оригинал (как образец для репликации). И так раз за разом – копии/реплики передавали свою структуру по эстафете от поколения к поколению и тем самым сохраняли её в череде поколений. Вполне нормальное решение.
 
А если ещё и реплик с одного оригинала получаются больше, чем одна (например, в течение жизни оригинала с него реплицируется несколько копий последовательно, или, сразу несколько копий за один акт репликации), то конкуренция уже возникнет сразу между несколькими линиями, а не только между копиями в одном поколении. Вот тут уже ЕО (в дарвиновском смысле) начнёт работать во всю мощь.
 
Замечание в сторону.
 
Понятно, что реплику создаёт по-прежнему среда, просто оригинал имеет такую специфическую структуру, что для среды энергетически выгоднее реплицировать копию оригинала, нежели создать другую систему заново (разумеется, из подходящих «блоков», находящихся в среде по месту создания). То есть, репликация систем процесс естественный (и энергетически выгодный именно для среды), а не обусловлен каким-то неведомым стремлением системы реплицироваться. И вообще, все эти стремления (и стремление к размножению, и стремление к самосохранению) являются всего лишь интерпретациями наблюдателя.
 
Кстати, именно в эту проблему – как возникла эта изначальная специфическая структура оригинала – упёрлась наука в вопросе происхождения жизни на нашей планете. На мой взгляд, этот вопрос уводит в сторону – только затрудняет и маскирует выявление сути жизни (конкретно – сути живой системы) явлением репликации. Поэтому в настоящее время людям очень трудно понять и принять идею, что репликация (хоть расширенная, хоть нерасширенная) является всего лишь способом самосохранения.
 
Продолжу.
 
Само собой, точной копии не получалось, соответственно, и свойства оригинала наследовались не полностью. Однако для реализации такой адаптации долговременная память уже не была излишеством, она могла пригодиться для следующей копии, ведь у предыдущей копии уже могли быть выработаны некоторые нужные адаптации*, которые можно было использовать.
 
И вот тут уже у меня вопрос (прямо-таки, крамольный) по изначальной специфической структуре оригинала – были ли ядром такой структуры и ядром структуры памяти только лишь нуклеиновые кислоты? Или белки тоже могли сформировать структуру ядра и/или памяти? Или поверхность минералов (апатиты) могла оказаться структурой памяти, например? Вопросы...
 
Да, в настоящее время мы видим, что нуклеиновые кислоты являются ядром и успешно справляются с выполнением функции долговременной (наследственной) памяти. Но в прошлом это ведь могло быть по-другому – ядро было образовано одной структурой, а память другой. Просто ядро и память были связаны друг с другом и реплицировались совместно. Впоследствии функции и роли могли перераспределиться.
 
Хорошей гипотезой в русле этой идеи является гипотеза «РНК-мира», но она, опять-таки, отводит ведущую (и даже – единственную) роль нуклеиновым кислотам.
 
У меня складывается впечатление, что такая структура ядра и памяти не является единственной, а сложилась именно в тогдашних земных условиях.
 
И возвращаясь к структурам ядра и памяти – только интегрировавшись (опять интеграция создаёт следующий уровень, опять выживают гибриды, опять при взаимодействии двух возникает/формируется третье) в единую систему, они смогли дать начало живым системам с генетическим кодом. 

Скорее всего, протоплазменная форма жизни не обладала геномом (изначально – точно не обладала, а позднее – вполне могло появиться нечто подобное) – геном появился только у «бутербродной» формы жизни, а потом его унаследовала протоклеточная форма жизни (протоколонии из протоклеток в массивах пузырьков пены). Но возможен вариант, что массивы пены «захапали» гены независимо от полей с «бутербродиками» с восходящими потоками пузырьков со дна и стенок прудов гидрогеологических систем.
 
Тем не менее в защиту протоплазменной формы жизни можно сказать, что реплицировалась эта форма жизни весьма успешно (даже расширенной репликацией – размножением), и захват соседнего пруда через протоку, был обычной ситуацией в то время. Долговременная память базировалась в самой протоплазме (её потомки, модифицированные до неузнаваемости – некоторые виды эпигенетической памяти). И не важно, что внешне это было похоже на рост и почкование протоплазмы, конкуренцию оно обеспечивало (как и полноценный ЕО). 

Вообще плюсов (и минусов, конечно) у такой формы жизни хватало – пруд играл роль суперклетки с огромным (просто фантастическим) прижизненным адаптационным потенциалом; полнейшая интеграция процессов, ускорявшая поиск/перебор вариантов решений неимоверно; чудовищная скорость эволюции – большую часть эволюционного пути от косной до полноценной живой предклеточного уровня было пройдено именно протоплазменной формой жизни. 

Но и минусы тоже были: паразиты там просто процветали (интеграция-то полнейшая и любой паразитарный процесс там мгновенно распространялся); попадание в гидрогеологическую систему извне воды в товарных количествах могло погубить эту форму жизни (защитной оболочки-то не было), что и произошло при наступлении первичного океана (благо процесс был растянутый, и часть процессов успела перебазироваться в массивы дырявых пузырьков пены)
 
P.S. Крамольный вопрос, это вопрос о жизни вообще, а не только лишь о земной жизни.

АrefievPV

Продублирую ссылку в эту тему.
Цитата: АrefievPV от июля 21, 2023, 16:30:31Есть ли альтернатива углеродно-водной жизни?
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436822/Est_li_alternativa_uglerodno_vodnoy_zhizni
Панспермия и альтернативная биохимия

АrefievPV

Продублирую сюда сообщение (новость + мой комментарий):
Цитата: АrefievPV от января 26, 2024, 08:21:51Блокчейн использовали в моделировании четырех миллиардов реакций, необходимых для зарождения жизни
https://naked-science.ru/article/chemistry/blokchejn-ispolzovali-v-m
Команда химиков применила вычислительные мощности распределенной сети компьютеров, чтобы сгенерировать крупнейшую из когда-либо созданных цепей химических реакций, которые могли привести к появлению пребиотических молекул на ранней Земле.
ЦитироватьВ исследовании, опубликованном в журнале Chem, ученые использовали потенциал технологии блокчейн для решения проблем за пределами финансового сектора, которые в противном случае потребовали бы дорогих и труднодоступных суперкомпьютеров. Авторам научной работы удалось изучить все возможные комбинации химической реактивности, действовавшие на первобытной Земле, и показать, что некоторые примитивные формы метаболизма могли возникнуть даже без участия ферментов.

Чтобы применить блокчейн-сеть для расчета нужных реакций, исследователи сначала выбрали набор исходных молекул, которые присутствовали на ранней Земле, например воду, метан и аммиак, установив правила, какие реакции могли происходить между различными типами молекул. Затем эту модель задействовали для расчета наиболее вероятных реакций на блокчейн-сети распределенных вычислений.

Для этого команда ученых объединила свои усилия с компьютерными специалистами, использующими искусственный интеллект для планирования химического синтеза. Вместе они создали блокчейн с использованием платформы Golem, которая организует вычисления на сотнях компьютеров по всему миру, платя владельцам ПК криптовалютой в обмен на вычислительное время их машин.

Получившаяся сеть, названная NOEL (Network of Early Life), начиналась с 11 миллиардов реакций, а затем была сжата до 4,9 миллиарда наиболее правдоподобных. В итоге NOEL содержит части хорошо известных метаболических путей, таких как гликолиз и имитация цикла Кребса, и синтез 128 простых биотических молекул, таких как сахара и аминокислоты.

Однако среди почти пяти миллиардов произведенных реакций только сотни реакционных циклов оказались «самовоспроизводящимися» — в них молекулы создавали копии самих себя. Предполагается, что именно свойство саморепликации сыграло центральную роль в возникновении жизни, но подавляющее большинство ее известных проявлений требуют сложных макромолекул, например ферментов. Полученные же результаты показали, что при наличии только небольших молекул самовоспроизведение — редкое событие, так что, как полагают авторы, это свойство появилось позднее в процессе эволюции.

В итоге совместная работа химиков и IT-специалистов не только расширила знания о ранней пребиотической химии, но и показала, как благодаря распределенным вычислениям науку можно сделать более доступной для исследователей в небольших университетах и институтах, где нет доступа к суперкомпьютерам. Более широкое использование блокчейн-платформ поможет резко изменить организацию крупномасштабных вычислений, радикально упростив их даже для игроков без высокопроизводительного «железа».

P.S. Опять забыли про среду, в которой происходили все эти «самовоспроизведения» – эти реакционные циклы ведь не в вакууме шли (кстати, даже сам реакционный цикл есть составная часть среды). То есть, это не «молекулы создавали копии самих себя», а именно среда создавала копии/реплики молекул, а молекулы здесь играли роль образцов/оригиналов для копирования/репликации.

василий андреевич

Цитата: АrefievPV от января 26, 2024, 08:37:06среда создавала копии
Если она (среда) компьютерная, вычисляющая. Да здравствует Высший Разум))))

АrefievPV

Происхождение жизни: неферментативная репликация
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436987/Proiskhozhdenie_zhizni_nefermentativnaya_replikatsiya
Интервью Бориса Штерна с Александром Марковым

АrefievPV

Продублирую сюда:
Цитата: АrefievPV от февраля 07, 2024, 09:04:04Альтернативные формы жизни
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436997/Alternativnye_formy_zhizni
Интервью Бориса Штерна с Михаилом Никитиным

P.S. Прокомментирую некоторые высказывания.

ЦитироватьКак и везде в естественных науках, в отличие от математики и философии, мы тут не можем начать с того, чтобы дать строгое определение, что такое жизнь. Но пока мы находимся на Земле и рассматриваем то, что есть на Земле, мы более-менее интуитивно понимаем, что там живое, а что не живое. То есть царства растений, животных и минералов люди выделяли тысячи лет назад.
Строгое определение (при этом, определение желательно в «зрелой» форме, а не перечнем свойств/качеств) жизни дать не могут, а только «более-менее интуитивно понимают, что там живое, а что не живое», но умудряются выстраивать сложные конструкты на такой зыбкой базе...

Грубо говоря, наша интуиция (точнее, её нейрофизиологическая основа – нейросети мозга) обучается на наглядных примерах, а размножение, это наглядно, но глубинная суть при этом не видна. И здравый смысл, в этом плане, только поверхностное осмысление результатов обучения – выделение поверхностной сути («что вижу, о том и пою»).

Судя по всему, это самое «более-менее интуитивное понимание» и завело в «когнитивный тупик». В итоге саморепликация поставлена во главу угла. Ну и, так как, в основу живого поставили, так называемую, саморепликацию, то всё остальное оказалось жёстко привязанным к этой «саморепликации». И вот тут некоторые вещи начинают нестыковаться, но люди этих нарушений логики не замечают.

Характерный пример (из цитаты ниже). Сначала умудряются заражённую вирусом клетку обозвать вирусом в активной форме, и эта клетка начинает производить вирусные частицы (типа, вирусы в покоящейся стадии). Вроде основа определения живого (саморепликация живой системой самое себя) не нарушена – вирус реплицирует сам себя (типа, активная форма создаёт покоящиеся стадии). Нормально же, да? А ничего, что клетка (хоть заражённая, хоть незаражённая), это не вирус? Вот ни в какой форме или стадии клетка, это не вирус.

Репликация, это только способ сохранения своей структуры именно для таких неустойчивых химических систем, как живые системы нашего типа жизни (то есть, главное, чтобы успела сформироваться копия структуры в реплике, пока структура оригинала не разрушена (а если реплик получилось больше, то и вероятность сохранения оказывается выше)).

При этом, если смотреть глобально, то это просто соответствие (напомню: жизнь – это живая система + её среда обитания) условий среды и структур систем-образцов/оригиналов, которые среда может реплицировать. Тут: без соответствующих систем-образцов/оригиналов не будет реплик – не с чего делать копии), а без соответствующих условий среды не будет репликации – такие системы-образцов/оригиналы данная среда не будет реплицировать (возможно, системы с другой структурой будет, но вот эти не будет).

ЦитироватьНекоторую сложность доставляли вирусы, но тут я могу сказать, что вирусы, конечно же, живые, хотя бы потому, что кафедра вирусологии находится на биологическом факультете, а не на химическом и не на геологическом. Вирусы способны к размножению, также, как и все другие живые существа, просто те формы вирусной частицы, которые кристаллизуются и более упорядочены, чем живые клетки, — это их покоящаяся стадия. А активная форма жизни вируса — это вироклетка, зараженная клетка, которая производит новые вирусные частицы. Она со всей очевидностью живая — это размножающаяся форма живого организма, вируса.
Аргумент, что «вирусы, конечно же, живые, хотя бы потому, что кафедра вирусологии находится на биологическом факультете» – это шутка, наверное.

Обозвать заражённую вирусом живую клетку вирусом в активной форме для того, чтобы наделить «живостью» вирус – это какое-то жонглирование понятиями...

На самом деле, это вынужденная мера, дабы не порушить основу определения живого – так называемую, саморепликацию. «Закрывать глаза» на то, что именно клетка создаёт реплики вируса, а не сам вирус создаёт собственные реплики – то есть, в данном случае живая клетка является средой, реплицирующей вирус, а вирус является только образцом/оригиналом для репликации – наверное, вера диктует...

И да, живая система может находиться в двух фазах (и эти фазы достаточно легко выявляются) – в активной, и в пассивной. Но изначально (в момент возникновения живых систем) чёткого разделения фаз не было, оформились/обособились  фазы в результате эволюции, как адаптации для выживания. Это ещё и к вопросу «что первично, курица или яйцо» (на базовом уровне, разумеется) – типа, какая из фаз была первичной.

ЦитироватьПотому что жизнь довольно четко отличается от неживой материи на Земле по способности к дарвиновской эволюции, по способности к неограниченной наследуемой изменчивости. Так, живые организмы производят свои копии, копии эти не являются точными — они все-таки немножко отличаются от родителей, — изменения этих копий наследуются следующими поколениями (это не одна ошибка, которая будет исправлена в следующем поколении, это наследуемое изменение), а разница между этими копиями влияет на их дальнейшее размножение. Существует отбор. Какие-то потомки с какими-то вариациями размножаются лучше, другие потомки с другими вариациями размножаются хуже и в конце концов могут исчезнуть из популяции.
Не организмы производят собственные копии, а среда производит копии организмов (организмы играют только роль образцов/оригиналов для копирования). При этом не следует забывать, что и среда, и образец, это вещи относительные – например, для молекулы ДНК/РНК, это внутриклеточная среда, а для клетки это уже внеклеточная среда, но в пределах колонии, такни, органа и т.д.

Вот здесь описана аналогия с копировальным аппаратом и упоминание о том, что репликация это только способ сохранения:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg234446.html#msg234446

Здесь чуток подробнее поясняю:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,8969.msg238885.html#msg238885

Здесь попытался обозначить связь между механизмом сознания, субъектностью, механизмом самосохранения, сутью возникновения автономности живых систем:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg233720.html#msg233720

Здесь попытался расписать сценарии возникновения основ живого:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,10211.msg265926.html#msg265926
https://paleoforum.ru/index.php/topic,10211.msg267052.html#msg267052

ЦитироватьДарвиновский естественный отбор — это очень важный процесс. Более того, он входит в рабочее определение астробиологической программы NASA. Там определение очень короткое: «Жизнь — это химическая система, способная к дарвиновской эволюции». Но какой должен быть материальный субстрат, чтобы поддерживать дарвиновскую эволюцию? Он, строго говоря, не обязан быть химическим.
«Химическая жизнь», к которой принадлежит и наш тип жизни (атомно-молекулярная форма жизни на основе соединений углерода и воды), это только частный случай жизни.

Как уже говорил, в основе живого лежит стремление к самосохранению. Возникает таковое стремление как нарушение гомеостаза. Ну, а любой гомеостаз (любого уровня) системы всегда сводится к некоей совокупности замкнутых/закольцованных процессов внутри системы (и/или замкнутых/закольцованных процессов на этом уровне).

То есть, гомеостаз системы, если совсем уж упрощать (предельно простая система, единственный замкнутый/закольцованный процесс и т.д.), сводится к процессу, который воспроизводится раз за разом внутри системы.

Сразу уточняю – этот процесс возникает и поддерживается взаимодействиями элементов системы между собой (разумеется, часть элементов системы взаимодействует и с внешней средой – система должна быть открытой) – то есть, даже для этого процесса причины его возникновения и существования – внешние. И вообще, любая сущность возникает и существует благодаря внешним причинам (утрируя можно сказать, что «при взаимодействии двух возникает третье»).

При нарушении (например, при внешнем воздействии на систему) этого процесса, как раз и возникает направленный потенциал (процесс обладает инерцией и, как бы, стремиться продолжить «крутиться»).

Здесь приведена цепочка рассуждений, как я пришёл к тому, что следует положить в основу определения жизни:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg234477.html#msg234477

Здесь скучковал основные определения:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg267302.html#msg267302

Здесь скучковал критерии (в том числе, и «при взаимодействии двух возникает третье»):
https://paleoforum.ru/index.php/topic,12369.msg258384.html#msg258384