Автор Тема: Быстрее ли молек.эволюция при высок. температурах и давлен.?  (Прочитано 20475 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
была ли бы молекулярная эволюция быстрее при высоких темпеатурах (и давлениях):

Вот цитата:
Цитировать
http://truemoral.ru/up_3.html
- Не учитывается одна тонкая штука, - ответил мне Кушелев, - Химическая эволюция шла... 50 триллионов лет!
      И пояснил свою мысль... Все расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур, ведутся исходя из так называемых н.у. - нормальных условий (атмосферное давление, температура, примерно равная 22°С). Но химические реакции могут протекать в сотни тысяч раз быстрее, если повысить температуру на несколько сотен градусов и давление, скажем, до 250 атмосфер. Вот тогда-то, на что в нормальных условиях действительно потребовалось бы много-много триллионов лет, удастся уложить всего в полмиллиарда. Химики знают, что повышение температуры на 10 градусов повышает скорость реакции окисления  вдвое. Повышение температуры на 20 градусов, соответственно, повышает скорость реакции (количество прореагировавших молекул) вчетверо. И так далее. Вот такая геометрическая прогрессия.
      - 50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет. Впрочем, если быть строгим, в нормальных условиях эволюция пройти не смогла бы. Некоторые специфические реакции достижимы только в "ненормальных" условиях. Например, в черных курильщиках...
      Черные курильщики - это подводные гейзеры. Они расположены на дне океана, где из разломов земной коры бьет фонтан перегретой воды температурой 250-300 градусов С под давлением в 250 атмосфер.
    ....
      - Как это ни парадоксально на первый взгляд, но при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре. Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее, а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. А главное, самоё начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины. При н.у. это просто нереально.
Правда ли, что при более высоких температурах "снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. И подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины"?

Кстати, а почему ВСЕ реакции окисления идут быстрее при высокой температуре?
Ведь обратные реакции по идее тоже должны убыстряться с ее повышением? Или их скорость не (всегда) зависит от t, ибо в большинстве случаев эти обратные реакции мономолекулярны?

Оффлайн crdigger

  • Участник форума
  • Сообщений: 749
Наверное причина в повышении температуры кипения воды.

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1465
Я бы лично не воспринимал научно-популярные книжки Никонова как надёжный источник информации.

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Я бы тоже.
Но это касается химиии (а Никонов - химик). И  он там ссылается на какого-то Кушелева.

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1465
Цитата: "Alexy"
Я бы тоже.
Но это касается химиии (а Никонов - химик). И  он там ссылается на какого-то Кушелева.


Он окончил МИСИС (московский институт стали и сплавов), так что, к органической химии он всё же имеет весьма отдалённое отношение. Кроме того, например, Панов мне как-то писал, что Никонов очень вольно трактует в своих публикациях те идеи и мысли, которые он высказывал в своих интервью с ним.

Оффлайн Сергей

  • Участник форума
  • Сообщений: 934
    • http://groh.ru/gro/
Цитата: "Alexy"
Правда ли, что при более высоких температурах "снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.


На порядки возрастает скорость химических реакций. Скорость же синтеза  НК определяется, во-первых, диффузией мономеров к активному центру фермента, которая от температуры не сильно возрастает, во-вторых конформацией полимераз - каждая оптимизирована под свою температуру. Сохранять ведь нужную конформацию и динамику при вовышении температуры белку становится труднее.

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Полимеразы в принципе наверное могли бы быть оптимизированы и под более высокие темературы?

Цитировать
Скорость же синтеза НК определяется, во-первых, диффузией мономеров к активному центру фермента, которая от температуры не сильно возрастает
А насколько именно она возрастает от t?

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Подытожим расчеты Никонова-КУшелева:
Цитировать
повышение температуры на 10 градусов повышает скорость реакции окисления вдвое.
Значит повышение t например на 300 град. повышает скорость в  2^30= 2^(10*3)=(2^10)^3=~1000^3=1 миллиард раз.
Цитировать
50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет.
Т.е. скорость выше в 100 000 000 (сто миллионов раз). Верно подсчитано.

Цитировать
при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.)
1) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре.
2) Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее,
3)а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.
4) А главное, самоё начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины.
Для процессов (1) и (2) ускорение уже наа...много меньше.
А на сколько именно порядков быстрее при 300 С, чем при н.у., происходят реакции (3) и (4)?

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1465
Цитата: "Alexy"
50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет.


Меня так лично больше интересует, откуда взялась оценка в 50 триллионов лет, как времени эволюции "первичного бульона" в "первую клетку" при нормальных условиях?

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
500 млн лет умножить на ускорение из-за высокой температуры, т.е на 100 млн. -- 1 млрд.
Правда сомневаюсь, что ускорение хзимич. эволюции при повышении t может  быть таким большим.

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1465
Цитата: "Alexy"
500 млн лет умножить на ускорение из-за высокой температуры, т.е на 100 млн. -- 1 млрд.
Правда сомневаюсь, что ускорение хзимич. эволюции при повышении t может  быть таким большим.


По моему, я извиняюсь, это просто бред. Взята зависимость скорости роста от температуры простейшей химической реакции в замкнутой системе, стремящейся к положению равновесия, и применена к оценке скорости эволюции, которая может протекать лишь в открытых системах, и принципиально является процессом на много порядков более сложным, чем реакция присоединения химически активного кислорода к реагенту. Вообще, если бы скорость прогрессивной эволюции так сильно зависела от скорости репликации молекул рибонуклеиновых кислот, то быстрее всего должны были бы эволюционировать в сторону усложнения бактерии.

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Наверное Вы правы, что увеличение скорости не может быть столь значительным.

Хотя не понял, причем тут замкнутые и открытые системы.

Наверное скорость очень многих бимолекулярных реакций возрастает с температурой, если обратная реакция мономолекулярна?

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1465
Цитата: "Alexy"

Хотя не понял, причем тут замкнутые и открытые системы.


Потому, что эволюция замкнутых систем подчиняется законам термодинамики, то есть, они всегода эволюционируют в состояние с максимальной энтропией (причём, по мере приближения к оному, скорость эволюции замедляется). А с открытыми системами всё гораздо сложнее...

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
А почему Вы думаете, что Никонов предполагал эту систему замкнутой?

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1465
Цитата: "Alexy"
А почему Вы думаете, что Никонов предполагал эту систему замкнутой?


Я не знаю, что предпологал Никонов, но процесс окисления это типичный процесс, не требующий внешнего источника низкоэнтропийной энергии.