"Универсальный геном" Metazoa и эволюция по Шерман

[Комбинатор]

Хм. А как оценивается количество "информации, извлечённой биотой из окружающей среды"?

Например, по длине ДНК вида, имеющего самую короткую ДНК в пределах своего класса.

Что же касается "внеземного происхождения жизни"... Чисто по человечески мне эта теория нравится. Увеличивается надежда найти жизнь в Солнечной системе.
Однако серьезно обсуждать это можно будет только в случае обнаружения жизни на других планетах.

Что касается короткого промежутка от возникновения Земли до первых организмов. Откуда Вы знаете, может, "химический/предбиологический этап" очень короткий (коротенькая по временной оси S-кривая)? А что касается условий - древнейшие организмы (археи) как раз экстремофилы, и живут сейчас главным образом в суперэкстремальных условиях (глубоководные источники с t~300C, горные породы на глубинах несколько километров, горячие сернокислые источники). А если окажется, что "нанобактерии" всё-таки живые, и являются "недостающим звеном"  - так они ещё более экстремофилы, чем археи.

Как я уже писал выше, общая тенденция в процессе эволюции - сокращение, а не удлиннение размера S-кривых по шкале времени. Конечно, всё возможно, закономерность чисто статистическая (ну, разве что, ещё подкреплённая общефилософскими размышлениями типа чем больше информации уже накоплено, тем легче извлекать дополнительную информацию, так как для этого есть возможность использования уже накопленной информации), но если никаких иных данных нет, то в силу принципа бритвы Оккама логичнее не выдвигать никаких дополнительных гипотез типа того, что по каким-либо непонятным причинам предбиологический этап был сверхкоротким, или что жизнь на Земле является уникальным явлением, следствием очень редко встречающегося в природе сочетания факторов, и мы просто случайно вытянули счастливый лотернейный билет...

[sss]

Например, по длине ДНК вида, имеющего самую короткую ДНК в пределах своего класса.

Насколько я знаю, не существует особой корреляции между длиной ДНК и сложностью организма. По-моему, это обсуждалось в т.ч. на этой ветке. Число генов в качестве меры накопленной информации также представляется не сильно удачной. По числу генов в гаплоидном наборе, если не ошибаюсь, мы всего раз в 5-10 сложнее бактерий (по разным оценкам - от 26 тысяч до 39 тысяч против ~ 5 тыс. у кишечной палочки). Просто у нас более продвинутая организация генома (всякий там альтернативный сплайсинг и т.д.).

Как я уже писал выше, общая тенденция в процессе эволюции - сокращение, а не удлиннение размера S-кривых по шкале времени.

В ходе биологической эволюции. О скоростях химической лично я ничего не знаю. Кроме того, "количество накопленной информации" мне представляется довольно смутным понятием (см. пример с ДНК). Собственно, я спросил, как подсчитывали, чтобы потом проконсультироваться с биофизиками.  

Исходя из той же бритвы Оккама можно вместо "внеземной жизни" предположить, что предбиологический этап вообще занимает очень мало времени. Может, там какая-нибудь "автокаталитическая система" с прямой обратной связью. Тем более - горячая планета, хим.реакции идут быстро.   Т.е. быстрые химические процессы с образованием "протобионтов", а после - запуск относительно медленной "дарвиновской" эволюции.

Вот если найдут жизнь на Марсе, и она окажется генетически близкой к земной - это будет довольно сильным косвенным подтверждением теории "панспермии".

[sss]

P.S. ИМХО, у теории "внеземного происхождения" тоже есть слабое место. Хорошо, жизнь в виде "протобактерий" формировалась где-то там, в Космосе, когда появились первые звёзды второго поколения. Однако этим протобактериям ещё надо было долететь до Земли! С учетом  расстояний даже между ближайшими звёздами на это может понадобиться очень большой срок. К тому же общая численность этих протобактерий должна быть очень высока, чтобы вероятность попадания на подходящую планету, да ещё в другой звездной системе была приемлемой... Иначе жизнь, сформировавшаяся в одной звёздной системе, после "разлёта в разные стороны" просто растворится в безбрежном Космосе.

Вот, провёл примерные расчеты. Надеюсь, не ошибся в нулях.
За основу взял:
Биомасса всех организмов на Земле ~ 10^18 г (максимальная оценка, которую сходу нашел в Гугле).
Размер бактерии ~ 1 мкм3, плотность - как у воды (это примерно так и есть)
1 световой год ~ 10^13 км

Тогда, если всю Биосферу перевести на бактерии, получается ~10^30 шт.
Если их все равномерно распределить в кубе со стороной всего 1 световой год, получится 1 шт на 10^9 км3, т.е. 1 шт на куб со стороной 1000 км. Не так уж много для "инфицирования" других планет. С учетом, что расстояние до подходящей звезды, скорее всего, будет измеряться не световыми годами, а десятками-сотнями-тысячами-... световых лет. Да ещё надо попасть не просто в звёздную систему, а на микроскопически маленькую планету, с очень небольшим (относительно центральной звезды, а также других планет) притяжением. Короче, оказаться в нужный момент в нужном месте. Да ещё не погибнуть за время космических странствий (бактерии хоть и живучие, но не беспредельно живучие). В общем, теория панспермии при ближайшем рассмотрении представляется не слишком вероятной. Или надо предположить наличие в Космосе настоящих "генераторов бактерий", которые будут постоянно распылять продукцию по окрестностям.

[Комбинатор]

Насколько я знаю, не существует особой корреляции между длиной ДНК и сложностью организма. По-моему, это обсуждалось в т.ч. на этой ветке. Число генов в качестве меры накопленной информации также представляется не сильно удачной. По числу генов в гаплоидном наборе, если не ошибаюсь, мы всего раз в 5-10 сложнее бактерий (по разным оценкам - от 26 тысяч до 39 тысяч против ~ 5 тыс. у кишечной палочки). Просто у нас более продвинутая организация генома (всякий там альтернативный сплайсинг и т.д.).

Это смотря как считать. Если так, как предложил я, то, вроде, получается. См., дискуссию здесь:
http://www.paleo.ru/forum/viewtopic.php?t=178
А количество генов ИМХО, считать бессмысленно, особенно, для высших многоклеточных, ибо у них основная информация содержится не в генах, а в связях между ними (коэффициентах из взаимосвязи в генных сетях), микроРНК, и т.д., которая, судя по всему, записана в некодирующих гены участках.

В ходе биологической эволюции. О скоростях химической лично я ничего не знаю. Кроме того, "количество накопленной информации" мне представляется довольно смутным понятием (см. пример с ДНК). Собственно, я спросил, как подсчитывали, чтобы потом проконсультироваться с биофизиками.  

Исходя из той же бритвы Оккама можно вместо "внеземной жизни" предположить, что предбиологический этап вообще занимает очень мало времени. Может, там какая-нибудь "автокаталитическая система" с прямой обратной связью. Тем более - горячая планета, хим.реакции идут быстро.   Т.е. быстрые химические процессы с образованием "протобионтов", а после - запуск относительно медленной "дарвиновской" эволюции.

Мои оценки, основанные на длине ДНК, относятся как раз к дарвиновской эволюции. По поводу длительности собственно предбиологического этапа, ещё до становления генетического кода, у меня нет абсолютно никаких идей...

[Комбинатор]

P.S. ИМХО, у теории "внеземного происхождения" тоже есть слабое место. Хорошо, жизнь в виде "протобактерий" формировалась где-то там, в Космосе, когда появились первые звёзды второго поколения. Однако этим протобактериям ещё надо было долететь до Земли! С учетом  расстояний даже между ближайшими звёздами на это может понадобиться очень большой срок. К тому же общая численность этих протобактерий должна быть очень высока, чтобы вероятность попадания на подходящую планету, да ещё в другой звездной системе была приемлемой... Иначе жизнь, сформировавшаяся в одной звёздной системе, после "разлёта в разные стороны" просто растворится в безбрежном Космосе.

С этим, вроде, тоже всё нормально. См, например, оценки, приведённые в работе:
http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI/koi/articles/EvolAndSETI.pdf
Собственно расчёты характерного времени "заражения" галактики биологическим материалом приведены там в главе 2.3.

[sss]

Сейчас гляну статью. А то я, пока ждал ответа - сам прикинул (см. выше).

[sss]

Интересная статья. Но меня не убедила. Есть натяжки, особенно - в плане вероятности попадания инфекции на подходящую планету. Какова вероятность что метеорит разгонится так, что покинетсвою звёздную систему (3-я космическая скорость). Какова вероятность, что метеорит к нужной звёздной системе и к нужной планете? Много у нас метеоритов, которые не являются остатками протопланетного диска и не прилетели с планет Солнечной системы?
Хотя высказанная автором мысль мне нравится. Красиво. Может, так оно и есть. А может - не так.

А кроме вероятности попадания метеорита на нужную планету - главная натяжка в возможности "продвинутых систем" выдерживать длительные космические перелеты. До сих пор в метеоритах ничего живого не нашли, а только углерод-содержащие окаменелости, смутно похожие на бактерии. Я хоть и микробиолог, и верю в возможности отечественных бактерий, но одно дело - сотни тыс. лет во льдах Антарктиды или несколько месяцев на Луне, а другое - миллионы или десятки миллионов лет в космическом пространстве. Там только за счет радиации или теплового движения все структуры могут порушиться, как учит нас термодинамика.

[DNAoidea]

Я просто проэкстраполировал кривую роста длины ДНК у вновь появляющихся классов в прошлое. Исходя из предположения, что первые белки должны были быть очень простыми, и должны были кодироваться участками ДНК (или РНК) длиной порядка нескольких десятков аминокислотных оснований, можно прикинуть, что экстраполяция даёт ориентировачное время появления генетического кода порядка 10-12 млрд. лет назад.

А какая связь между длинной ДНК и её информацией? Кстати, по-моему у многоклеточных имется "как бы константа" - ок 100 млн пар значимой информации. И сохранятеся она уже очень долго...Кроме того, после того как появился первый функцинальный полипептид (ну не хочу пистаь "белок"), то дальнейшая эволюция, видимо уже перетасовывала его различные функцинальные варианты. Хотя вопрос было ли такое собsnbt - появление функционального перптида de novo один раз или несколько, остаётся открытым, и видимо примым способом, то етсь построением филогенетических деревев существующих белков его не решить - в какой-то момент мы получим слишком большой e-value и на этом вынуждены будем остановится...
P. S. Комбинатор, извените, я там неправильно написал ваш ник в одном месте, уже исправил...

[Комбинатор]

А кроме вероятности попадания метеорита на нужную планету - главная натяжка в возможности "продвинутых систем" выдерживать длительные космические перелеты. До сих пор в метеоритах ничего живого не нашли, а только углерод-содержащие окаменелости, смутно похожие на бактерии. Я хоть и микробиолог, и верю в возможности отечественных бактерий, но одно дело - сотни тыс. лет во льдах Антарктиды или несколько месяцев на Луне, а другое - миллионы или десятки миллионов лет в космическом пространстве. Там только за счет радиации или теплового движения все структуры могут порушиться, как учит нас термодинамика.

Тепловое движение при космических температурах минимально. А от радиации вполне может спасать слой метеоритного вещества.
По поводу того, что в метеоритах до сих пор не нашли ничего живого - так может наши могучие отечественные бактерии их сразу же сьедают с потрохами. :wink:

[Комбинатор]

А какая связь между длинной ДНК и её информацией?

Если не учитывать тонкости типа метилирования, избыточности и т.д., то она пропорциональна логарифму длины ДНК. Естественно, это лишь оценка информации, содержащейся в "собщении", не учитывающая информацию, содержащуюся в источнике и приёмнике. Уточняю это для того, что бы опять не начинать долгие дебаты с Сергеем на эту тему.

Кстати, по-моему у многоклеточных имется "как бы константа" - ок 100 млн пар значимой информации.

Какие конкретно участки считаются несущими "значимую" информацию?

P. S. Комбинатор, извените, я там неправильно написал ваш ник в одном месте, уже исправил...

Ничего страшного,  я так и понял сразу, что это очепятка. :wink:

[sss]

Комбинатор
По поводу жизнестойкости отечественных бактерий -  смутно помню, что нам в своё время давали кривые жизнеспособности клеток при длительном хранении в высушенно-замороженном состоянии. К сожалению - забыл, а в инете искать лень. Ладно, для начала примем, что они могут хранится вечно. Хотя, вроде, это не так. При лиофилизации, например, советуют делать очень концентрированные суспензии (порядка 10^8 кл/мл), чтобы обеспечить достаточное число живых клеток после длительного хранения.

Но Вы
1) не прокомментировали мои расчеты (ожидаемая концентрация клеток в космическом пространстве в случае, если вся Биосфера разом взлетит и распылится)
2) не ответили по поводу "межзвёздных" метеоритов - каковы шансы, что метеорит, оторвавшись от планеты, приобретет третью космическую скорость? При этом, вдобавок, во время старта метеорит должен нести микроорганизмы, да ещё внутри, а не на поверхности.
3) каковы шансы, что этот сверхскоростной метеорит в обозримом будущем удачно влетит сначала в поле тяготения звезды с подходящей планетной системой, потом - притянется именно к нужной планете (в нашем случае - к Земле, а не к Солнцу, Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру и т.д.), и, вдобавок, при этом не сгорит в атмосфере и не поплавится от удара? Повторюсь: есть ли какие-либо свидетельства того, что на Землю падают метеориты из "дальнего зарубежья"? У меня сложилось мнение, что они все "местные" - пояс астероидов, пояс Койпера, в крайнем случае - с "местных" планет.

[Рома]

По главе 2.3
Там написано, что глаза есть у раздельных братских ветвей, но их нет у ветви-прародителя.

Вот статья по этому поводу

http://www.znanie-sila.ru/online/issue_2065.html

[DNAoidea]

Если не учитывать тонкости типа метилирования, избыточности и т.д., то она пропорциональна логарифму длины ДНК. Естественно, это лишь оценка информации, содержащейся в "собщении", не учитывающая информацию, содержащуюся в источнике и приёмнике.

То есть?.. У некоторых амёб ДНК в десятки и сотни раз больше, чем у нас. очень богаты ДНКой тритоны. Все. Птицы имеют меньшие размеры генома, чем Млекопитающие. Что с ними делать?

Какие конкретно участки считаются несущими "значимую" информацию?

Ну тут, конечно, однозначно, сказать нельзя (поэтому и как бы константа :wink: ), потому что есть элементы влияющие на плотность укладки хроматина, но всякие промоторы, энхансеры, маркеры спасинга отнести к "значимым" участкам можно без сомнения.

[Комбинатор]

Но Вы
1) не прокомментировали мои расчеты (ожидаемая концентрация клеток в космическом пространстве в случае, если вся Биосфера разом взлетит и распылится)

Здесь я согласен с Пановым - надо считать не равномерную диффузию биосферы по объёму галактики, а вероятность заражения путём "перескока блох", то есть, захвата метеорита, пришедшего из одной звёздной системы другой звёздной системой при их максимальном сближении.

2) не ответили по поводу "межзвёздных" метеоритов - каковы шансы, что метеорит, оторвавшись от планеты, приобретет третью космическую скорость? При этом, вдобавок, во время старта метеорит должен нести микроорганизмы, да ещё внутри, а не на поверхности.

Думаю, что шансы хорошие. Как известно, на Земле уже найдено несколько марсианских метеоритов (а сколько не найдено!?), что говорит о том, что выбивание метеоритов с поверхности Марса - рядовое явление. А разница между второй и третьей космической скоростью, например, для Земли, всего где-то полтора раза. Так что, думаю, что немало выбитых с того же Марса метеоритов в итоге ушло в дальний космос.
По поводу микроорганизмов в метеоритах - мне казалось, что на Земле практически любой минерал на поверхности нашпигован бактериями, но тут Вы должны ориентироваться лучше меня, так что, Вам и карты в руки.  

3) каковы шансы, что этот сверхскоростной метеорит в обозримом будущем удачно влетит сначала в поле тяготения звезды с подходящей планетной системой, потом - притянется именно к нужной планете (в нашем случае - к Земле, а не к Солнцу, Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру и т.д.), и, вдобавок, при этом не сгорит в атмосфере и не поплавится от удара? Повторюсь: есть ли какие-либо свидетельства того, что на Землю падают метеориты из "дальнего зарубежья"? У меня сложилось мнение, что они все "местные" - пояс астероидов, пояс Койпера, в крайнем случае - с "местных" планет.

Начну с конца. В соответствии с предложенным механизмом обмена генетическим материалом, он происходит, в основном, в моменты сближения звёзд на малые по галактическим меркам расстояния. То есть, вероятность залёта метеорита извне распределена во времени крайне неравномерно. Возможно, сейчас эта вероятность очень мала, но через несколько десятков миллионов лет, когда Солнце сблизится с какой-нибудь другой звездой на расстояние порядка светового года или менее, она возрастёт на много порядков.
Как показывают последние открытия в астраномии, звёзды с планетами это, скорее, правило, а не исключение. Далее, в одной звёздной системе может быть более одной планеты, подходящей для "заражения". Например, ещё пару миллиардов лет назад на эту роль, судя по всему, примерно в одинаковой степени подходили как Земля, так и Марс.
В общем, пока, у нас разговор, конечно, больше филологический. Надо бы сесть, и всё серьёзно и честно посчитать, да где бы взять на это время и соответствующие знания из разных областей науки... Но пока это не сделано, наш разговор всё равно неизбежно будет крутиться вокруг разнообразых "верю - не верю".

[Комбинатор]

То есть?.. У некоторых амёб ДНК в десятки и сотни раз больше, чем у нас.

Интересный факт, не знал. А можете дать ссылку?

очень богаты ДНКой тритоны. Все. Птицы имеют меньшие размеры генома, чем Млекопитающие. Что с ними делать?

Конечно, данная оценка даёт лишь грубый порядок величины, ибо достаточно велика и роль случайности. Конкретные величины, которые получаются, есть в ссылке, которую я приводил.

Ну тут, конечно, однозначно, сказать нельзя (поэтому и как бы константа :wink: ), потому что есть элементы влияющие на плотность укладки хроматина, но всякие промоторы, энхансеры, маркеры спасинга отнести к "значимым" участкам можно без сомнения.

В том то и дело. Кстати, не уверен, что участки, влияющие на плотность хроматина, нужно считать лишними, так как способ упаковки в хроматине косвенно влияет на частоту мутаций, возможность активизации МГЭ, и т.д., и организм вполне может использовать этот факт как средство для регулирования перестроек собственного генома. А сколько ещё участков, о назначении которых мы попросту не знаем (участки, кодирующие микроРНК и т.д.)?
Поэтому я и считаю, что надёжнее всего оценка "сверху" просто по длине ДНК, но для вида, имеющего все признаки данного класса, но имеющего ДНК минимального размера, то есть такую, в которой минимальное количество "лишнего".