Теория панспермии - за и против.

[Комбинатор]

Я говорю не о теоретической материальной точке, а о метеоре с вполне конкретным средним размером, который взлетая, выбирает произвольное направление в области сферы. Думаю, что здесь не бесконечные направления, а вполне конечные, причем они могут быть рассчитаны по конкретной формуле.

Очень нетривиальное утверждение.:shock:
Может вы и формулу приведёте. :wink:

Я уже приводил пример - Земля имеет 12000 км в диаметре, и находится в 150 млн. км от Сонца. Земле достается 1/2.000.000 часть солнечной энергии (которая излучается сферически). Думаю, здесь можно разработать конкретную формулу рассчета.
Таким образом, если мы определим примерный сектор соседней звезды, попав в который (сразу взяв на него направление), метеор прилетит в ее окрестности, то тогда мы сможем точно вычислить и количество произвольных возможных направлений, и, соответственно, вероятность старта метеора в удачном направлении.

Этот сектор будет зависеть от скорости метеорита относительно звезды.

Кстати, по поводу марсианского метеора. Расстояние от Марса до Земли - 78 млн. км. Это расстояние марсианский метеорит "преодолевал" 15 млн. лет. Что в среднем составляет 5.2 км в год (!) Имхо - этот пример просто замечательно демонстрирует, насколько безнадежно может "заблудиться" метеор даже в пределах родной солнечной системы. Что уж говорить о межзвездных пространствах.

Вы тривиально путаете направленное движение в сторону звезды (с последующим захватом метеорта её гравитационным полем) с вращением около неё по эллиптической орбите, которое может закончиться примерно с равной вероятностью столкновением с планетой что на первом, что на миллионном витке...
Кстати, для справки, расстояние от Земли до Марса величина переменная.

[Alexy]

Да, образование споры - это очень хорошее приспособление, резко повышающее шансы организма выживать в условиях периодического истощения ресурса. Но образование спор - это адаптация.  И я сильно подозреваю, что для реализации этой адаптации нужно значительное количество дополнительных генов и специальных ферментов.

Значит были рефугиумы высокого содержания СО2 возле например термальных источников на небольших глубинах.

А конц. О2 действительно могла достичь токсичного уровня? (чему он равен? Насколько >  20% ?)
В первичной атмосфере содержание СО2 было намного больше токсичного уровня для О2 ?

Если таки да (но менее, чем в 2 раза)
то фототрофам достаточно было пережить первый пик снижения СО2 и увеличения О2. Потом бы они уже ни разу не дали повыситься СО2 до прежнего уровня.
А содержание О2 сразу после размножения фототрофов равно (или чуть <) разнице  между содержаниями СО2 в момент перед размножением и в момент сразу после. Значит во второй раз содержание О2 не могло достигнуть уровня первого пика повышения О2)

[f_evgeny]

Насчет того, убьет сам себя вид - или будет жить, влача подавленное состояние - если рассуждать чисто логически, то вполне можно допустить мысль, что вид будет жить (в подавленном состоянии). Однако этот вопрос надо проверять экспериментально. Вполне может оказаться, что логически вид живет, а реально дохнет Потому что:
1. В эксперименте в ограниченном пространстве ("банке") несбалансированные циклы приводят именно к гибели организмов.
2. Скорость биогенной миграции элементов потрясающа. Считается, что весь О2 атмосферы проходит через живые организмы за 2000 лет, вся вода гидросферы - за 2 млн. лет, весь СО2 атмосферы - за 300 лет. Т.е. абиогенные циклы миграции - не идут ни в какое сравнение со скоростью биогенных циклов.
Представьте, например, древнюю атмосферу Земли, где СО2 - где-то 90%, солнце светит, воды полно, минеральных элементов тоже навалом... И вот в этой среде появляется цианобактерия без соответствующих деструкторов органики...
Да эта цианобактерия моментально высадит огромное количество СО2 в виде керогена, и повысит содержание кислорода в атмосфере до высокотоксичного. Выживет ли дальше эта цианобактерия, или это будет экологический коллапс - очень большой вопрос, который нужно проверять экспериментально. Чисто логически я не решаюсь сделать определенный вывод - какие обратные связи здесь возобладают - положительные или отрицательные. Отрицательные - приведут к выживанию бактерии (на пределе выживания), положительные - к коллапсу и гибели.

Наконец, самое интересное, что в любом из рассматриваемых вариантов мы должны иметь в качестве энергии - бесконечный, а не конечный источник. Поэтому первыми организмами Земли должны были быть автотрофы. А это невероятно, так как, например, цианобактерия - это "примат" бактериального мира - вершина его эволюции. Если цианобактерия появилась на Земле уже 3.8 млрд. лет назад - то это просто жуткий плюс в пользу панспермии (в обоих ее вариантах).

- Эксперимент в банке как раз не эквивалентен нарисованной мной картинке. Речь идет о встраивании в природный круговорот. Т.е. в "банку" нужно добавлять веществ и удалять отходы. Хотя бы и с небольшой скоростью.
- Судя по составу атмосферы мы и живем в мире после такой экологической катастрофы
- Не очень понял последний тезис, но как рза с бесконечным источником энергии проблем нет - Солнце.

[Imperor]

- Эксперимент в банке как раз не эквивалентен нарисованной мной картинке. Речь идет о встраивании в природный круговорот. Т.е. в "банку" нужно добавлять веществ и удалять отходы. Хотя бы и с небольшой скоростью.

вот это и хотелось бы проверить. При какой скорости удаления/добавления организмы еще будут выживать в банке.

- Не очень понял последний тезис, но как рза с бесконечным источником энергии проблем нет - Солнце.

Последний тезис вот о чем. С позиций классической гипотезы Опарина, сначала должны были появиться гетеротрофы, т.к. автотрофные системы слишком сложны, чтобы появиться сразу (и это справедливо). С позиций других, более поздних вариантов абиогенеза, предполагаются вообще некие... даже не знаю как назвать... кастрированные живые системы, у которых даже простейших процедур добычи энергии не было, а была только способность к репликации (размножение). Я пытаюсь показать, что это невозможно. Любая среда с органикой тут же истощится при появлении такого "уродца".
Реально возможно только появление именно экосистемы организмов, с непременным участием автотрофного блока (т.е. использующего бесконечные источники энергии). При этом я склонен согласиться с Вами, что минимальной работающей экосистемой может быть даже один организм, при условии, что он автотрофный.

[Imperor]

Этот сектор будет зависеть от скорости метеорита относительно звезды.

Ну так я поэтому и спрашиваю Вас о числе возможных направлений - одно дело, когда метеор на скорости 30 км/c покинет планету по направлению к соседней звезде, и совсем другое, если в противоположном направлении.
Здесь нужна какая-то формула, которая связывает размер искомого сектора, числа направлений полета (зависящего от размеров данного сектора), и скоростью полета (от которого зависит размер самого сектора).
Именно поэтому я Вас и спросил - как Вы считали (в Вашем посте про "1 из 1000")?

Вы тривиально путаете направленное движение в сторону звезды (с последующим захватом метеорта её гравитационным полем) с вращением около неё по эллиптической орбите, которое может закончиться примерно с равной вероятностью столкновением с планетой что на первом, что на миллионном витке...

Я имел в виду, что ситуация со марсианским метеоритом может повториться и при путешествии метеора от звезды к звезде (только в макромасштабах). Он тоже может сесть на колоссальную эллиптическую (или спиральную) орбиту вокруг данной звезды. И если марсианский метеор летел к нам 15 млн. лет, то метеор с соседней звезды может не долететь до нас и за миллиарды лет.

[Alexy]

- Эксперимент в банке как раз не эквивалентен нарисованной мной картинке. Речь идет о встраивании в природный круговорот. Т.е. в "банку" нужно добавлять веществ и удалять отходы. Хотя бы и с небольшой скоростью.

вот это и хотелось бы проверить. При какой скорости удаления/добавления организмы еще будут выживать в банке.

Возле того отверстия (например выхода вулканических газов), через которое в "банку" будут добавлять, концентрация может быть всегда довольно высокой

[f_evgeny]

вот это и хотелось бы проверить. При какой скорости удаления/добавления организмы еще будут выживать в банке.

С позиций других, более поздних вариантов абиогенеза, предполагаются вообще некие... даже не знаю как назвать... кастрированные живые системы, у которых даже простейших процедур добычи энергии не было, а была только способность к репликации (размножение). Я пытаюсь показать, что это невозможно. Любая среда с органикой тут же истощится при появлении такого "уродца".
Реально возможно только появление именно экосистемы организмов, с непременным участием автотрофного блока (т.е. использующего бесконечные источники энергии). При этом я склонен согласиться с Вами, что минимальной работающей экосистемой может быть даже один организм, при условии, что он автотрофный.

- Ну, с инженерной точки зрения, для того, чтобы жизнь в банке не угасала (предположим для простоты что узкое место - один ресурс, материал для синтеза и банка достаточно большая), необходимо, чтобы перерывы в поступлении материала из регенератора не превышали максимального времени жизни особи.
- Мне видится просто самовоспроизводящаяся на свету или за счет другого источника энергии, молекула полимера как короткая цепочка, или удлиняющаяся растущая молекула. В общем, я не спец.
При этом проблема истощения ресурсов или загрязнения среды снимается именно включением в существующий небиологический оборот углерода.
Кстати, как я понимаю, в "банке", в которой живем мы, биологические циклы углерода замыкаются с дефицитом - за счет выпадения углерода в карбонатных раковинах планктона.
Восполняют дефицит извержения подводных вулканов.
Так что если бы наша "банка" была бы чисто биологической, маса биосферы была бы значительно меньше сегодняшней.

[Комбинатор]

Ну так я поэтому и спрашиваю Вас о числе возможных направлений - одно дело, когда метеор на скорости 30 км/c покинет планету по направлению к соседней звезде, и совсем другое, если в противоположном направлении.
Здесь нужна какая-то формула, которая связывает размер искомого сектора, числа направлений полета (зависящего от размеров данного сектора), и скоростью полета (от которого зависит размер самого сектора).
Именно поэтому я Вас и спросил - как Вы считали (в Вашем посте про "1 из 1000")?

В таких терминах можно сказать, что для оценки по порядку величины условно выбираем 6 "главных" направлений, соответствующих, например, граням кубика. Считаем, что сторона "кубика" равна 2 парсекам, а метеориты испускается из его центра. Таким образом, 1/6 из них летит в "правильном" направлении. Взяв формулу для второй космической скорости, например, отсюда:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

вместо R подставляем 1 парсек, вместо М - массц звезды (скажем, массу Солнца), и вычисляем оцеку максимальной скорости, при которой ещё возможен захват.

Я имел в виду, что ситуация со марсианским метеоритом может повториться и при путешествии метеора от звезды к звезде (только в макромасштабах). Он тоже может сесть на колоссальную эллиптическую (или спиральную) орбиту вокруг данной звезды. И если марсианский метеор летел к нам 15 млн. лет, то метеор с соседней звезды может не долететь до нас и за миллиарды лет.

В этом аргументе есть резон. Но на вскидку не  скажу, как время "диффузии" ближе к центру планетарной системы зависит от  характерного диаметра орбиты. Скорее всего, там всё достаточно нетривиально, и зависит от особенностей орбиты (насколько она вытянутая), числа других объектов поблизости и т.д. В любом случае, на сколько я понимаю, предпологается, что за время сближения испускаются тысячи, если не миллионы метеоритов, так что, хотя бы у части из них есть хорошие шансы "сесть" на удачные орбиты непосредственно вблизи звезды.

[Alexy]

"настоящий" возраст нуклеиново-белковой жизни достаточно легко оцентвается, если предположить, что "случайно" могли образоваться "осмысленные" нуклеотидные цепочки с длиной лишь не более нескольких десятков оснований...

А как потом образовались длинные (и при этом стабильные) белки?

Расскажите пожалуйста подробнее, как именно Вы делаете оценку возраста нуклеиново-белковой жизни.

[Сергей]

Если сыпать шарики в кастрюлю и слегка её трясти, первые шарики будут беспорядочно перекатываться, но когда образуется первый правильный слой, они это дело прекратят. Второй правильный слой образуется  при значительно меньшем 'брауновским' перемещением.

Хм, так в этой модели Вы сами заранее задаёте некий искуственный внешний каркас, некие внешние усовия, предопределяющие поведение Вашей системы.  А что явлеятся аналогом этого каркаса, управляющего мутациями, и "решающего", что очердной уровень заполнен, в реальной живой клетке? Это ведь у Вас в модели все шарики "одинаково полезные", а в реальной жизни оказывается, что не все йогурты, сиречь, мутации, одинаково полезны, и нужно решать сложную задачу оптимизации, определяя, когда переключаться  на следующий уровень, а когда можно попробовать ещё раз поменять шарики в верхнем слое. При этом, совсем не обязательно, а точнее, практически никогда, у Вашей кастрюли не будет ровных краёв. Скорее всего, это должно быть что то типа реторды с сужающимся вверху горлышком. Зато, что бы насыпать очердной слой, вам нужно будет всё меньше и меньше шариков. :)

Мутации нижнего уровня действительно прекращаются, начинают работать механизмы, их подавляющие - это медицинский факт.

Ну вот именно  этот факт я и называю "разумом эволюции". :wink:

Роль 'кастрюли' играют внутренние взаимосвязи между элементами системы. Так уж устроен наш мир, что на каждом уровне организации материи их число и их свойства ограничены. Химических элементов – всего сотня и отнюдь не все образуют между собой устойчивые связи, разнообразие которых также весьма невелико.
После того как элементы, потеряв свободу перемещения, объединились, они образуют химическое соединение, элемент следующего уровня. Удерживают их вместе не  внешние силы, а внутренняя потенциальная яма.

Можно назвать это разумом молекул, но стоит ли?

Так, например, ДНК - термодинамически нестабильная молекула, но очень устойчивая, поскольку для того, чтобы разорвать связи сахарофосфатного остова тепловые колебания или атакующая частица, должны преодолеть высокий энергетический барьер. Поэтому при низких температурах, глубоком вакууме и в отсутствии излучений время жизни ДНК будет превышать время существования вселенной.

С мутациями ситуация аналогична. Роль ''кастрюли'' (потенциальной ямы) играет стабилизирующий отбор.
Допустим, ДНК бактерии имеет длину 1 млн. пар. Точность копирования её ДНК-полимеразы должна быть такой, чтобы число правильных копий превышало число ошибочных. Слишком точное копирование также не выгодно – более энерго- и времязатратно. Кроме того, будет мало мутантов, которые бы выжили в случае изменения условий внешней среды, летальных для исходной бактерии.

Теперь, допустим, две сходных бактерии, но имеющие разные гены для питания на разных субстратах, объединятся в одну. Такой димер получит преимущество: в случае отсутствия одного из субстратов сможет использовать  другой. Но теперь точность копирования более длинной ДНК оказывается недостаточной. Такой монстр или погибнет, или выработает механизм, увеличивающий точность копирования. Это может быть или мутация в гене ДНК-полимеразы, или какой-либо белок, выполнявший в исходных бактериях другую функцию, начнёт репарировать повреждения ДНК - возникнет новый уровень контроля над мутациями.

Можно назвать это разумом бактерии, но стоит ли?

[Комбинатор]

"настоящий" возраст нуклеиново-белковой жизни достаточно легко оцентвается, если предположить, что "случайно" могли образоваться "осмысленные" нуклеотидные цепочки с длиной лишь не более нескольких десятков оснований...

А как из них потом образовались длинные (и при этом стабильные) белки?

Очевидно, путём естественного отбора.

Расскажите пожалуйста подробнее, как именно Вы делаете оценку возраста нуклеиново-белковой жизни.

Путём экстропаляции кривой роста длины ДНК у вновь появляющихся классов в прошлое. Более конкретно про построение данной кривой можно почитать, например, начиная отсюда:
http://www.paleo.ru/forum/viewtopic.php?t=1701&postdays=0&postorder=asc&start=75

[Рома]

Один вид, встроенный в небиологический круговорот невозможен потому, что биологический круговорот вещества на много порядков быстрее, чем небиологический.

У современных организмов и в современных условиях. У более примитивных протосуществ обмен наверняка был медленнее, а в скорость абиогенных реакций в окружающей среде была повыше - как вследствии больших концентраций некоторых субстратов, так и абиогенного катализа в областях, ныне занятых живыми существами.

[Комбинатор]

Теперь, допустим, две сходных бактерии, но имеющие разные гены для питания на разных субстратах, объединятся в одну. Такой димер получит преимущество: в случае отсутствия одного из субстратов сможет использовать  другой. Но теперь точность копирования более длинной ДНК оказывается недостаточной. Такой монстр или погибнет, или выработает механизм, увеличивающий точность копирования. Это может быть или мутация в гене ДНК-полимеразы, или какой-либо белок, выполнявший в исходных бактериях другую функцию, начнёт репарировать повреждения ДНК - возникнет новый уровень контроля над мутациями.

Вот, кстати, очень хороший пример. На мой взгляд, уменьшение общего уровня мутаций к появлению нового уровня имеет очень опосредованное отношение. Как раз, исходя из практики, новое (скажем, новые классы или роды) появляются, наоборот, после вспышки мутагенной активности.
Вот если бы, положим, указанная бактерия попала в условия, когда зимой ей легче питаться одними субстратами, а летом другими, и у неё выработался бы ген (следующего уровня), позволяющий ей переключаться при заданных условиях с одного режима питания на другой, а мутагенная активность генов предыдущего уровня при этом каким-то образом бы подавлялась, то это было бы гораздо интереснее...

[Imperor]

В таких терминах можно сказать, что для оценки по порядку величины условно выбираем 6 "главных" направлений, соответствующих, например, граням кубика. Считаем, что сторона "кубика" равна 2 парсекам, а метеориты испускается из его центра. Таким образом, 1/6 из них летит в "правильном" направлении. Вместо R подставляем 1 парсек, вместо М - массц звезды (скажем, массу Солнца), и вычисляем оцеку максимальной скорости, при которой ещё возможен захват.

Ну в общем да, так можно считать. Тем более, если предположить, что в направлении всех шести вершин многоугольника находятся шесть соседних звезд (а не одна соседка в каком-то одном из углов).

В любом случае, на сколько я понимаю, предпологается, что за время сближения испускаются тысячи, если не миллионы метеоритов, так что, хотя бы у части из них есть хорошие шансы "сесть" на удачные орбиты непосредственно вблизи звезды.

Вот здесь я не понимаю, откуда взяты такие оптимистические оценки? Что-то я не наблюдаю метеоров, стартующих с Земли со второй космической скоростью  :shock: И вроде бы, никто не наблюдал.
Кроме того, все-таки, действительно, лишь незначительная часть метеоров с подходящей (т.е. не слишком большой) скоростью направится к соседней звезде прямиком. Имхо, основая часть все-таки сядет на весьма причудливые траектории и орбиты, добираясь до планет данной звезды не по прямой, а "через Пекин".

[Сергей]

На мой взгляд, уменьшение общего уровня мутаций к появлению нового уровня имеет очень опосредованное отношение. Как раз, исходя из практики, новое (скажем, новые классы или роды) появляются, наоборот, после вспышки мутагенной активности.
Вот если бы, положим, указанная бактерия попала в условия, когда зимой ей легче питаться одними субстратами, а летом другими, и у неё выработался бы ген (следующего уровня), позволяющий ей переключаться при заданных условиях с одного режима питания на другой, а мутагенная активность генов предыдущего уровня при этом каким-то образом бы подавлялась, то это было бы гораздо интереснее...

Так в том и дело, что кажущаяся проблема ''неупрощаемой'' сложности появляется тогда, когда рассматривают уже отлаженный работающий  механизм. Если же разобрать его на отдельные части, в каждом конкретном случае можно реконструировать, как этот механизм собрался из отдельных, вначале независимых частей.

В бактериях гены, кодирующие белки, утилизирующие один субстрат, обычно объединены в кластеры. Происходит это из-за того, что время жизни и мРНК и белков в бактериальной клетке очень мало. Как только начинается синтез мРНК, на неё сразу садятся рибосомы и считывают эти белки. В результате белки оказываются в эквимолярном соотношении и последовательно модифицируют субстрат. В конце такого кластера обычно находится белок-репрессор, который, в отсутствии данного субстрата, выключает синтез новой мРНК.  Как такая конструкция могла образоваться, представить довольно просто: сначала этот оперон был нерегулируемым, потом, в результате случайной рекомбинации, в его конец встроился какой-то ДНК-узнающий белок, не выполнявший в данном случае никакой функции. Потом, в результате случайных мутаций, перед промотором (местом, куда садится РНК-полимераза) появился сайт, к которому наш ДНК-узнающий белок начал связываться, образовав, таким образом, контур обратной связи.

Аналогично можно представить события, которые необходимы, чтобы два вначале независимых оперона, начнут управляться одним белком-регулятором, осуществляющим их взаимное переключение.

Кстати, вспышки мутаций должны возникать, когда организм попадает в стрессовые условия. Недостаток какого-либо ресурса неизбежно приводит к сбоям репликации и к увеличению ошибок. Организм или гибнет, или меняется.