Автор Тема: Быстрее ли молек.эволюция при высок. температурах и давлен.?  (Прочитано 20480 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Strongylocentrotus

  • Участник форума
  • Сообщений: 228
Цитата: "Alexy"
Цитата: "Strongylocentrotus"
Автор говорит, что у бактерий имеются митохондрии? Интересно...
Он вообще не очень хорошо шарит в биологии (считает например, что орангутан и горилла ближе человеку, ЧЕМ ШИМПА.
Но давайте обсуждать не автора, а конкретное утверждние

Автора обсуждать начали вы.
Что касается митохондрий у прокариот, то я не вижу что тут обсуждать.

Цитата: "Set O. Lopata"
Цитата: "Strongylocentrotus"

Вы хотите сказать, что при повышении давления (например под водой) температура денатурации изменится?

Именно это я и говорю совершенно определённо. Разумеется, не для всех белков одинаково. Если вас не устраивает цитата из химической энциклопедии - "Давление МОЖЕТ препятствовать тепловой денатурации белка и даже вызывать ренатурацию белка, денатурированного нагреванием" -,  мне непонятно, цитаты из источников какого уровня вы в состоянии воспринять в качестве аргументов.

Не надо намекать на мою пониженную восприимчивость, меня вполне устраивает химическая энциклопедия.
Я не сомневаюсь, что давление много что может, в т.ч. и препятствовать денатурации. Вопрос в том насколько это правило универсально. Фраза «давление МОЖЕТ препятствовать» не обозначает, что оно обязательно будет препятствовать. Вероятнее всего, что из этого правила будут исключения.

Цитата: "Set O. Lopata"
почему существование даже одного единственного организма, способного развиваться при 150 градусах (а в архее, судя по всему, давление как раз и составляло 5-6 атм, может и больше), не доказывает возможность нормального функционирования клеточных систем при этой температуре?

Давайте отделим мух от котлет. В исходном сообщении речь шла о 300 градусах и 250 атмосферах. Мне эти цифры кажутся экстремальными. Хотя бы по тому, что при этих условиях вода находится в состоянии пара, а не жидкости.

Что касается существования при 150 градусах, то по классификации применяемой специалистами по термофильным бактериям института микробиологии таковые температуры почему-то отсутствуют. Они делят термофилов на средних (55°C), экстратермофилов (70-75°C) и гипертермофилов (80-85°C).
(E. A. Bonch-Osmolovskaya et al Biodiversity of Anaerobic Lithotrophic Prokaryotes in Terrestrial Hot Springs of Kamchatka. Microbiology, Vol. 68, No. 3, 1999, pp. 343–351. Translated from Mikrobiologiya, Vol. 68, No. 3, 1999, pp. 398–406.
“Three temperature ranges corresponding to growth optima of moderately thermophilic (55–60°C), extremely thermophilic (70–75°C) and hyper-thermophilic (80–85°C) microorganisms were chosen for investigation.”)

Видимо, 150°C – это перебор даже для термофилов.

Наличие организмов, живущих в супер-экстремальных условиях, свидетельствует лишь о том, что в ДАННЫЙ МОМЕНТ они способны эти условия переносить. Но не в коем случае не свидетельствует, что они в этих условиях существовали изначально. Случаев когда организм по каким –либо причинам «возник» в одних условиях, а потом перебрался в другие – масса. Выход растений и животных на сушу из воды – всего лишь два примера, иллюстрирующих подобные события.

Организмам вообще свойственно эволюционировать и заселять новые биотопы. Я не вижу причин, по которым прокариоты должны являться исключением из этого правила и почему они должны в течение миллионов лет оставаться неизменными. Их повсеместное распространение не позволяет рассматривать эту группу как реликтовую, вымирающую и доживающую свои дни там, где никто больше жить не может. Посему не понимаю, отчего вы так решительно отбрасываете вероятность их возникновения в более приемлемых условиях, чем 150°C (ну хоть при тех же 70°C или ниже), и более позднего расселения в экстремальные биотопы.

Хочу напомнить, что приспособленность к крайним условиям можно рассматривать как признак специализации (по крайней мере по отношению к другим организмам такое правило используется). И считается, что родоначальниками больших и процветающих групп специализированные формы не становятся. Почему у прокариот должно быть иначе?

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Цитата: "Strongylocentrotus"
Цитата: "Alexy"
Но давайте обсуждать не автора, а конкретное утверждние
Что касается митохондрий у прокариот, то я не вижу что тут обсуждать.
Другие утверждения Никонова:
Цитата: "Никонов"
при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) ...
3) снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.
4) 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.
Так на сколько порядков быстрее происходят эти процессы?

Цитата: "Strongylocentrotus"
В исходном сообщении речь шла о 300 градусах и 250 атмосферах.  Мне эти цифры кажутся экстремальными. Хотя бы по тому, что при этих условиях вода находится в состоянии пара, а не жидкости
Откуда вы это взяли?

http://www.sci.aha.ru/ALL/b17.htm Уже при 100 атм t кипения воды составляет аж 309 С.

Оффлайн Strongylocentrotus

  • Участник форума
  • Сообщений: 228
Цитата: "Alexy"

Откуда вы это взяли?
http://www.sci.aha.ru/ALL/b17.htm Уже при 100 атм t кипения воды составляет аж 309 С.

Из этой диаграммы, которая внизу прилеплена. Наверное я ошибся когда определялся в шкале давлений.

Смотрите как описываются причины термоустойчивости архебактерий:
Цитировать

Защита  архебактериальных  белков  от  денатурации  в  экстремальных  условиях  обеспечивается  посредством  увеличения  содержания  неполярных  аминокислотных  остатков (например,  для  белков  Pyrococcus furiosus соотношение  неполярных  и  полярных  аминокислотных  остатков  составляет 3 : 1)  и обилия шаперонов. Термостабильные белки теплового шока (шапероны  семейств Hsp60 и Hsp70) при связывании с другими белками делают  их  также  устойчивыми  к  нагреванию. Так, у термофильных архебактерий рода Pyrodictium (рис. 2), живущих вблизи вулканов, 80 %  цитоплазматических  белков – шаперонины,  состоящие  из  нескольких субъединиц – шаперонов  семейства Hsp60. Шаперонины архей близки по строению эукариотическим, состоят из 3 различных белков, образующих 8- и 9-членные кольца. Шапероны семейства Hsp90 у архей пока не найдены.

http://www.bionet.nsc.ru/vogis/pict_pdf/2005/t9_1/55_66.pdf
ЗАГАДКИ АРХЕЙ И ИХ ФАГОВ  О.В. Морозова


Предположим, использовать неполярные АК остатки они могли исходно. Но шапероны (белки теплового шока) им для чего в таком количестве если археи исходно адаптированы к высокой температуре?
Меня это наводит на мысль о том, что заселение этой группой таких биотопов вторично.

Вот посмотрите, неплохая статья о начале жизни.
http://www.bionet.nsc.ru/vogis/pict_pdf/2005/t9_1/43_54.pdf

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Цитата: "Никонов"
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.
Разве тут имеются в виду архебактерии?

Оффлайн Strongylocentrotus

  • Участник форума
  • Сообщений: 228
Цитата: "Alexy"
Цитата: "Никонов"
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.
Разве тут имеются в виду архебактерии?


Т.е для вас требуется разжевать что тут имеется в виду? Хорошо, жуем.
Тут имеются в виду:
Цитировать
Все расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур...
- 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.  


У вас есть сведения о наличии групп древнее архибактерий?

Оффлайн Informator

  • Участник форума
  • Сообщений: 12
Уважаемые! Автор обсуждаемого тезиса говорил следующее:
Цитировать
"...химической эволюции для формирования первичных жизненных структур...
- 50 триллионов лет"

Требуется описание процесса, по которому можно смоделировать ускоренную высоким давлением и температурой химическую эволюцию - доклеточную. Уже_клеточная эволюция особых разногласий не имеет.
Затруднение всех гипотез возникновения Жизни - химическая "эволюция" и переход от органики к живым системам.
Или я не прав?

Оффлайн Alexy

  • Участник форума
  • Сообщений: 5652
Во-во.

Неужели высокоумный Стронгилоцентрос считает, что жизнь возникла сразу в виде архибактерий?

Да и почему надо считать, что возможности древних архибактерий были обязательно НЕ шире возможностей современных архибактерий?

Оффлайн Комбинатор

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

Требуется описание процесса, по которому можно смоделировать ускоренную высоким давлением и температурой химическую эволюцию - доклеточную. Уже_клеточная эволюция особых разногласий не имеет.
Затруднение всех гипотез возникновения Жизни - химическая "эволюция" и переход от органики к живым системам.
Или я не прав?


Как раз с химической эволюцией в последнее время наметился существенный прогресс. А вот дальше, имхо, имеем очень странный скачек всего за несколько сот миллионов лет от РНК мира к таким сложным образованиям, как бактериальные клетки.

Оффлайн Informator

  • Участник форума
  • Сообщений: 12
Цитата: "Комбинатор"

Как раз с химической эволюцией в последнее время наметился существенный прогресс. А вот дальше, имхо, имеем очень странный скачек всего за несколько сот миллионов лет от РНК мира к таким сложным образованиям, как бактериальные клетки.

Вот не совсем согласен я с Вами, что "с химической эволюцией в последнее время наметился существенный прогресс". И вот почему:
Цитировать
Континуальная и когерентная организация существенно различается по механизму. Механизм когерентной самоорганизации связан с кооперативным взаимодействием множества однородных компонентов, приводящим к синхронизации внутренних процессов и их когерентному поведению. Такой механизм Хакен [48] назвал синергетическим (от гр. Synergia — совместное кооперативное действие). Механизм континуальной самоорганизации связан с механизмом базисной реакции и образованием промежуточного неравновесного функционально неделимого объекта — кинетического континуума веществ и реакций — с системно–динамическими связями разнородных компонентов. Такой механизм следует назвать синкретическим (от гр. Synkretismos — слитное, нерасчлененное соединение разнородного). О различии механизмов двух типов самоорганизации говорит и А.С. Щербаков [44], называя континуальную самоорганизацию кибернетической, а когерентную — синергетической.

Так вот, просто масса нуклеотидов, или даже РНК - это просто когерентная масса. Не более. Требуется "механизмом базисной реакции и образованием промежуточного неравновесного функционально неделимого объекта — кинетического континуума веществ и реакций — с системно–динамическими связями разнородных компонентов". Пока что, как я понимаю, этим занимается только  д. хим. н., проф. МГУ Руденко. (это из его статьи)
http://utc.uni-dubna.ru/~mazny/students/site2/ideal_2.htm
Думается, что температура и давление самоорганизации антиэнтропийной (негэнтропийной) системы не способствуют. Хотя, как знать. :D

Оффлайн crdigger

  • Участник форума
  • Сообщений: 749
Я за эту идею с самого начала агитирую.Есть неравновесная система вроде черного курильщика, где непрерывно поступает один из реагентов и присутствует органика.Задаром идет реакция окисления чего-нибудь , постоянная во времени, но с пространственным градиентом.Там спонтанно возникают разные виды самоорганизации, вроде булек.Потом эта самоорганизация случайно приобретает черты жизни : размножение и наследственность.

Цитировать
Думается, что температура и давление самоорганизации антиэнтропийной (негэнтропийной) системы не способствуют.
Я думаю, надо знать детали конкретной реакции : продукты выхода , а не только скорость,могут зависеть от температуры.Самоорганизация запросто бывает в металлах с температурой градусов 700.

Цитировать
что жизнь возникла сразу в виде архибактери

 Дык коацерваты илин что-то им подобное проще,чем РНК.Оболочка ,возможно, первична.

Оффлайн Set O. Lopata

  • Участник форума
  • Сообщений: 739
По крайней мере аминокислоты вполне могут абиогенно синтезироваться в условиях приближенных к таковым гидротермальных источников. Вот, к прримеру, статья  K. Kobayashi et al.  Formation and alteration of organic compounds in simulated submarine hydrothermal vent environemnts. http://www.terrapub.co.jp/e-library/bp/pdf/chap5/BP0523.PDF
Там они пропускали метано-азотную смесь через раствор хлорида аммония с примесями солей тяжёлых металлов.

Оффлайн Strongylocentrotus

  • Участник форума
  • Сообщений: 228
Цитата: "Set O. Lopata"
По крайней мере аминокислоты вполне могут абиогенно синтезироваться в условиях приближенных к таковым гидротермальных источников. Вот, к прримеру, статья  K. Kobayashi et al.  Formation and alteration of organic compounds in simulated submarine hydrothermal vent environemnts. http://www.terrapub.co.jp/e-library/bp/pdf/chap5/BP0523.PDF
Там они пропускали метано-азотную смесь через раствор хлорида аммония с примесями солей тяжёлых металлов.


Я с вами на счет аминокислот и не спорю.
Элементарная органика вполне могла синтезироваться при высоких температурах.

Вопрос - смогут ли АК в такой ситуации образовать, например, работающую четвертичную структуру белка.

Оффлайн Informator

  • Участник форума
  • Сообщений: 12
Цитата: "Strongylocentrotus"

Я с вами на счет аминокислот и не спорю.
Элементарная органика вполне могла синтезироваться при высоких температурах.

Вопрос - смогут ли АК в такой ситуации образовать, например, работающую четвертичную структуру белка.

Ну да.
Приводимые ранее crdigger-ом эффекты в металлах к самоорганизации, скорее всего, отношения не имеют.  Если это о кристаллизации, то точно не имеют.
Процитирую ещё раз Руденко:
Цитировать
Механизм континуальной самоорганизации связан с механизмом базисной реакции и образованием промежуточного неравновесного функционально неделимого объекта кинетического континуума веществ и реакций — с системно–динамическими связями разнородных компонентов. Такой механизм следует назвать синкретическим (от гр. Synkretismos — слитное, нерасчлененное соединение разнородного). О различии механизмов двух типов самоорганизации говорит и А.С. Щербаков [44], называя континуальную самоорганизацию кибернетической, а когерентную — синергетической.

Тоесть, без экспериментов утверждать о положительном влиянии температуры и давления сложно. Экстремальные факторы, как правило, на сложные системы оказывает разрушаюшее влияние более значимо, чем на простые вещества. Устойчивость сложной системы к дестабилизирующим факторам определяется по самому уязвимому компоненту. Если он повреждается - система не работоспособна. Если нарушаются межэлементные связи - система не работоспособна. А разрушение при повышенных температурах, как и синтез, идёт быстрее.
 Тем более это справедливо для вновь формирующейся системы. Она ещё не "очень" негэнтропийна - не "умеет" противостоять энтропии. Тоесть, не настолько "жива", чтобы уметь впадать в анабиоз вместо гибели.

Оффлайн Кушелев

  • Участник форума
  • Сообщений: 16
Хотел бы обратить ваше внимание на то, что "жизненные структуры" имеют белковую природу. А белок при повышенных температурах денатурирует.
На первый взгляд кажется, что Вы правы, но тут есть несколько нюансов. Во-первых, белки появляются в процессе эволюции не сразу. Поэтому добелковый мир может эволюционировать при более высоких температурах и давлениях. Во-вторых, одноклеточные организмы, которые размножаются в условиях "чёрного курильщика" в 30 раз быстрее, чем на поверхности океана, имеют специфический набор белков, которые выдерживают температуру как минимум в 131 градус Цельсия при давлении 300 атмосфер. Известно так же, что некоторые вирусы в белковой оболочке выдерживают температуры до 1000 градусов. Отсюда следует, что могут существовать "ультра-курильщики", в которых эволюция добелкового и даже белкового мира может происходить ещё быстрее, чем в "черных курильщиках".

Оффлайн Кушелев

  • Участник форума
  • Сообщений: 16
Температура денатурации зависит от давления.
Повышение давления может отодвинуть планку термоустойчивости достаточно далеко. Вы же не будете отрицать существование микроорганизмов-гипертермофилов? А ведь для многих из них температурный оптимум лежит выше 100 градусов.
Совершенно верно! А добелковый мир может эволюционировать ещё быстрее, а времени на эволюцию при нормальных условиях не хватает в первую очередь добелковому миру.