Возникновение фотосинтеза

[DNAoidea]

Как это размножаться быстрее хозяина, дополнительная энергия вирусу?

ну как - поражет бактериофаг бактерию и дают в поселедующие 10 минут, скажем с полсотни своих копий, которые делает используя "машину" бактерии. Бактерия настолько быстро наплодить свои клоны не спсобна. И понятно, что на репликацию своих копий, синтез своих белков, построение капсида нужна энергия, которую вирус, понятное дело, берёт из бактерии - потому и выходит, что чем больше энергии там есть - тем лучше - больше нареплицировать самого себя можно.

Все механизмы получения энергии из света или органики сводяться к одному эволюционному предшественнику гликолиз-глюкогенез.

так энергии или органики? умея получать АТФ используя свет ещё не значит, что можешь пускать эту энергию на синтез органики - АТФ можно куда угодно пустить! Также и получать АТФ можно и из естественных химических реакций, а потом опять же пускать куда угодно, и не факт, что на фиксацию СО₂.

Так что хемотрофы может и древнее хлорофильных бактерий но не древнее фотосинтезирующих никак.

и всё-таки... получается, что не умея использовать атмосферный СО₂ нет смысла в фотосинтезе - хватит и способности употреблять ественные химические реакции как источник АТФ - поскольку ограника, на "латание дыр" в которой эта энергия в коне концов и идёт тоже образовывать изначально могла только в силу абиогенного синтеза. То есть - спососбность фиксировать СО₂ - новый прорыв в приросте биомассы и вот тут как раз фотосинтез и даёт огромные приемущества. А вот что было раньше, а что позже... хм... если фотосинтез - то организмы быстро столкнутся с избытком энергии в виде невостребованного АТФ, если фиксация - то с недостатком энергии.

[Oleg_Dm]

Нет надо понимать, что без АТФ и НАДН/НАДФ-Н ничего в клетке не происходит. Именно АТФ нужно клетке в огромных количествах, думаю от его переизбытка клетка вряд ли страдает.
Тперь с усвоениме СО2. Дифосфатрибозы несложное вещество образуемое фосфатированием стандартной фосфат рибозы с помощью АТФ присоединяет молекулу СО2 образуя 2 молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК) и далее она восстанавливается до фосфороглицеринового альдегида (ФГА)
3 РДФ + 3 СО2 + 3 Н2О = 6 ФГК (6 АТФ и 6 НАДФ-Н) = 6 ФГА
далее 5 ФГА в рибозном цикле используя 3 АТФ превращается обратно в 3 РДФ.
А т.к. на восстановление потраченного НАДФ-Н тоже тратится АТФ, то общий расход АТФ на 1 молекулу усвоенного СО2 получается заметный.

А ФГА уже может идти как на синтез глюкозы, как на синтез рибозы, так и использоваться на построение мембран и т.п.

Понимаете что на каждый чих бактерии нужет АТФ, где его взять? Как построить нераспадающуюся структуру из органики без источника энергии? Я не вижу адекватных механизмов кроме как использование света.

[Oleg_Dm]

Вы поймите главную мысль клетка не могла возникнуть без источника энергии, без него она неминуемо разрушилась бы. А есть замечательная реакция АДФ + PO4 + УФ квант = АТФ. Вот вам источник энергии для всех процессов клетки. Вот он первый фотосинтез. А последущие версии с родопсинами и хлорофилом появились значительно позднее.

А где можно прочитать про опыты, подтвердающие, что данная реакция реально происходит в достаточных для поддержания жизненных процессов масштабах?
Вы знаете бактерий, которые способны к фотосинетезу напрямую, без хлорофила и родописина?

В теме по возникновению жизни есть ссылки, тема в соседней ветке (небиологические разговоры). Бактерий не знаю, может потому что бактерии возрастом 4,2 млрд лет одни из самых лучших сохраняющихся остатков? Или вы преполагаете что наиболее несовершенные безкатализаторные (безферментные, безбелковые) бактерии до сих пор процветают на земле?

[Комбинатор]

Понимаете что на каждый чих бактерии нужет АТФ, где его взять? Как построить нераспадающуюся структуру из органики без источника энергии? Я не вижу адекватных механизмов кроме как использование света.

Когда я в своё время думал над этим вопросом, мне пришла в голову следующая возможная схема окисления угарного газа до углекислого с использованием выделяющейся энергии для зарядки ADF до ATF:

CO + CH3+ HSCoA → CH3COSCoA
CH3COSCoA + HPO4→ CH3CO2PO3 + HSCoA
CH3CO2PO3 + ADP → CH3CO2 + ATP
CH3CO2 → CH3+CO2

Для неё нужно лишь наличие электрического тока в среде, разлогающего ацетат на CO2 и метильную группу, другими словами, в качестве источника энергии вместо света используется электричество.

[Комбинатор]

В теме по возникновению жизни есть ссылки, тема в соседней ветке (небиологические разговоры).

Просмотрел по диагонали тему за последние пару лет. Ссылки про опыты по синтезу АТФ из АДФ при помощи ультрофиолета что-то не нашёл. Нет их и в книжке Галимова, что, согласитесь, странно, так как у него АТФ считается главной молекулой, необходимой для возникновения жизни.  

Бактерий не знаю, может потому что бактерии возрастом 4,2 млрд лет одни из самых лучших сохраняющихся остатков?

Если честно, впервые слышу про найденые останки бактерий возрастом 4,2 млрд, по моим сведениям, в слоях старше 3.5 млрд. никаких остатков пока не обнаружено. Не могли бы вы привести источник этой информации?

Или вы преполагаете что наиболее несовершенные безкатализаторные (безферментные, безбелковые) бактерии до сих пор процветают на земле?

Опять же, возвращаемся к вопросу о возможности синтеза АТФ из АДФ без катализаторов. Кроме того, на мой взгляд, жизнь вообще без катализаторов - фантастика, но это уже другой вопрос...

[Oleg_Dm]

Когда я в своё время думал над этим вопросом, мне пришла в голову следующая возможная схема окисления угарного газа до углекислого с использованием выделяющейся энергии для зарядки ADF до ATF:
CO + CH3+ HSCoA → CH3COSCoA
CH3COSCoA + HPO4→ CH3CO2PO3 + HSCoA
CH3CO2PO3 + ADP → CH3CO2 + ATP
CH3CO2 → CH3+CO2
Для неё нужно лишь наличие электрического тока в среде, разлогающего ацетат на CO2 и метильную группу, другими словами, в качестве источника энергии вместо света используется электричество.

Хотелось бы комментариев. Я собственно не спорю что для формирования клетки а особенно мембраны необходим коэнзим А, однако предполагаю что он возник явно позже чем включение синтеза АТФ. Тем более что основная часть СоА кусок АДФ.
Теперь по реакциям СН3 это что такое? Имеется ввиду RCH3? Тогда расшифруйте что это за R. Теперь о источнике СО, откуда он и в каких условиях? Из магмы выделяется СО2, возможно восстановление СО2 водородом на УФ до СО и СН2О, и формалин в таких условиях намного более реакционно способен, поэтому вопрос откуда СО? Далее у вас СН3 фигурирует в конце уже без R, значит исходное было метаном? Тогда вопрос откуда метан? Версия о метановой атмосфере земли все более теряет сторонников и скорее всего будет отвергнута. Далее это почему ацетат (уксус) у вас распадается на метан и углекислый газ и тем более на радикал СН3 и СО2. Эти реакции в качестве побочных могли бы идти в условиях высокотемпературного крекинга уксусной кислоты, но в таких условиях вся органика сгорит. Метан можно получить в ходе электролиза ацетата, но тут тоже не место органике.

Сдается мне вы не понимаете что вы написали.

[Oleg_Dm]

Просмотрел по диагонали тему за последние пару лет. Ссылки про опыты по синтезу АТФ из АДФ при помощи ультрофиолета что-то не нашёл. Нет их и в книжке Галимова, что, согласитесь, странно, так как у него АТФ считается главной молекулой, необходимой для возникновения жизни.  

Если честно, впервые слышу про найденые останки бактерий возрастом 4,2 млрд, по моим сведениям, в слоях старше 3.5 млрд. никаких остатков пока не обнаружено. Не могли бы вы привести источник этой информации?

Опять же, возвращаемся к вопросу о возможности синтеза АТФ из АДФ без катализаторов. Кроме того, на мой взгляд, жизнь вообще без катализаторов - фантастика, но это уже другой вопрос...

Чесное слово нет времени, если вам эта ссылка нужна ее легко найти поиском, если нет не заставляйте меня ее искать. Надеюсь запрос в яндекс сделать не трудно? Схема превращения АДФ в АТФ

Я тоже не слышал про останки бактерий такого возраста, может потому что они хуже всего сохраниются и по останкам нельзя судить о составе бактерии и тем более о ее биосинтезе?

Возвращаться к возможности синтеза АДФ без катализаторов не будем на эту тему много свежих статей читайте. Жизнь без катализаторов фантастика, но чтобы создать катализатор жизнь должна была как то пожить без него.

[Комбинатор]

Хотелось бы комментариев. Я собственно не спорю что для формирования клетки а особенно мембраны необходим коэнзим А, однако предполагаю что он возник явно позже чем включение синтеза АТФ. Тем более что основная часть СоА кусок АДФ.

Мы ведь говорим не о синтезе АДФ, а о механизме "зарядки" АДФ до АТФ, так?
Роль коэнзима А первоначально мог играть другой, более простой катализатор, например, CH3-CO-SH.

Теперь по реакциям СН3 это что такое? Имеется ввиду RCH3? Тогда расшифруйте что это за R.

Если кратко, то R, это кобальт, то есть, имеется в виду, что какой-то минерал, содержащий кобальт, мог быть упрощённым аналогом витамина B12.

Теперь о источнике СО, откуда он и в каких условиях? Из магмы выделяется СО2, возможно восстановление СО2 водородом на УФ до СО и СН2О, и формалин в таких условиях намного более реакционно способен, поэтому вопрос откуда СО?

1. Я лично вообще считаю, что жизнь, скорее всего, зародилась отнюдь не на Земле, а в среде, где кислорода было заметно меньше (около года назад, помнится, уже постил здесь свою статью по этому поводу).
2. Во всех успешных эксперименты по абиогенному синтезу ацетата из неорганики в качестве исходного материала использовался именно CO, а не CO2.
3. Там, где есть CO2, в каких-то небольших количествах обычно присутствует и CO.

Далее у вас СН3 фигурирует в конце уже без R, значит исходное было метаном?

Нет, исходно он был связан предтечей B12, вероятно, на основе кобальта (см. выше).

Тогда вопрос откуда метан? Версия о метановой атмосфере земли все более теряет сторонников и скорее всего будет отвергнута.

Я считаю, что жизнь зародилась не на Земле (см. выше).

Далее это почему ацетат (уксус) у вас распадается на метан и углекислый газ и тем более на радикал СН3 и СО2.

Если в растворе ацетата течёт ток, то на катоде выделяются метильная группа и углекислый газ. Если там присутствует кобальт, то он будет тут же связывать метил ещё до того, как он успеет превратиться в метан.

Метан можно получить в ходе электролиза ацетата, но тут тоже не место органике.

Почему? Там же, на сколько я понимаю, достаточно даже небольшого тока (по существу, вся биохимия основана на контролируемых перемещениях электронов и ионов, то есть, де факто, электрических токах. Например, при зарядке АДФ до АТФ у большинства клеток используется как раз ток через мембрану.)

Сдается мне вы не понимаете что вы написали.

Возможно, с химией у меня проблемы со школьных времён, так что, настаивать не буду. В любом случае, это лишь один из возможных механизмов, не более того, так сказать, первое, что пришло мне в голову, поэтому, не судите строго.

[Комбинатор]

Чесное слово нет времени, если вам эта ссылка нужна ее легко найти поиском, если нет не заставляйте меня ее искать. Надеюсь запрос в яндекс сделать не трудно? Схема превращения АДФ в АТФ

Спасбо, не знал про эти эксперименты! Действительно, в таком случае данный механизм запасения энергии в АТФ является наиболее простым, и, стало быть, предпочтительным. Другой вопрос, что ультафиолет активно помогает не только синтезу, но и разложению органики, но это уже несколько другая тема...

Возвращаться к возможности синтеза АДФ без катализаторов не будем на эту тему много свежих статей читайте. Жизнь без катализаторов фантастика, но чтобы создать катализатор жизнь должна была как то пожить без него.

Есть же и естественные катализаторы (селен, например), но, в любом случае, для синтеза АДФ из АТФ при наличии ультафиолета и этилметафосфата они, судя по приведённой вами ссылке, похоже, действительно не нужны, так что, вопрос снимается.

[Oleg_Dm]

Насчет внеземного происхождения жизни я спорить не буду, однако это тупиковый вариант построения, если на земле легко ограничить время и место возникновения жизни и как то это проверить то внеземная теория дает место для всяких спекуляций. К сожалению непроверяемых.

Знаете мне нравиться апатитная теория. По причине бритвы Оккама. Образование из разбавленных растворов формальдегида на апатите в одну стадию фосфатарибозы это красиво и понятно. Сам апатит, построенный из связанных попарно на поверхности тетраэдров РО4, это тоже красиво и понятно, такие дифосфаты везде в клетке. Структура апатита с внутренним каналом по размерам совпадающим с РНК, это тоже красиво и просто. Мало того апатит постоянный источник всегда необходимого фосфата в виде РО4 а не гидратированных растворов Н2РО4(-). 

Насчет бескислородности согласен, по всем данным кислорода тогда не было. И не было Озона который сейчас сильно ослабляет УФ излучение от солнца что делает почти невозможным реакцию превращения АДФ в АТФ. А тогда жесткий УФ мог быть прекрасным источником энергии.

Кстати Коэнзим А несмотря на всю сложность его молекулы довольно просто синтезируется из обычных молекул сопутствующих газов водородных источников. Катализатором служат окислы железа которых у вулканов полно. Как и апатит обычный сопутствующий минерал в зонах вулканической активности.

Т.е. зона окружающая водородный гейзер практически идеальная среда для зарождения жизни. И первоначальный этап это использование фотосинтеза. Затем имея постоянный источник энергии уже можно гонять вещества по 3 основным гиперциклам, отбирая оптимальные. Циклы с катализатором будут воспроизводиться лучше и чаще, вот и эволюция катализатора пойдёт.

Еще чем хорош апатит что на его поверхности и в каналах может размещаться прото РНК, причем на ее синтез будут влиять первые гиперциклы проходящие на той же поверхности. Т.е. с какой то вероятностью прото РНК сделает «отпечаток» как на пластилине всех гиперциклов и потом там где она появиться они смогут воспроизвестись.

Эта гипотеза очень красива т.к. сразу обьясняет целый комплекс проблем, не создавая новых. Есть конечно другие интересные теории с пленками и внутрикристаллическим развитием, но у них много вопросов. 

[Комбинатор]

Насчет внеземного происхождения жизни я спорить не буду, однако это тупиковый вариант построения, если на земле легко ограничить время и место возникновения жизни и как то это проверить то внеземная теория дает место для всяких спекуляций. К сожалению непроверяемых.

Почему, собственно, не проверяемых? Да, диапазон возможных условий шире, но от тоже ограничен и вполне воспроизводим в лабораторных условиях. Иначе можно уподобиться пьянице из анекдота, который искал потертянные ключи только под фонарём, потому, что там лучше видно.

Насчет бескислородности согласен, по всем данным кислорода тогда не было. И не было Озона который сейчас сильно ослабляет УФ излучение от солнца что делает почти невозможным реакцию превращения АДФ в АТФ. А тогда жесткий УФ мог быть прекрасным источником энергии.

Да, но это энергия одновременно и лечит, и калечит...

Кстати Коэнзим А несмотря на всю сложность его молекулы довольно просто синтезируется из обычных молекул сопутствующих газов водородных источников. Катализатором служат окислы железа которых у вулканов полно. Как и апатит обычный сопутствующий минерал в зонах вулканической активности.

Т.е. зона окружающая водородный гейзер практически идеальная среда для зарождения жизни. И первоначальный этап это использование фотосинтеза. Затем имея постоянный источник энергии уже можно гонять вещества по 3 основным гиперциклам, отбирая оптимальные. Циклы с катализатором будут воспроизводиться лучше и чаще, вот и эволюция катализатора пойдёт.

Еще чем хорош апатит что на его поверхности и в каналах может размещаться прото РНК, причем на ее синтез будут влиять первые гиперциклы проходящие на той же поверхности. Т.е. с какой то вероятностью прото РНК сделает «отпечаток» как на пластилине всех гиперциклов и потом там где она появиться они смогут воспроизвестись.

Эта гипотеза очень красива т.к. сразу обьясняет целый комплекс проблем, не создавая новых. Есть конечно другие интересные теории с пленками и внутрикристаллическим развитием, но у них много вопросов.  

Теорий действительно много, но у всех теорий зарождения жизни вблизи горячих источников есть одна проблема - при высоких температурах (как и при облучении ультрафиолетом) активнее идёт не только синтез, но и разложение органики. Во всяком случае, насколько мне известно, несмотря на многочисленные попытки воспроизвести в лаборатории какие-то предбиологические гиперциклы, в условиях, имитирующих среду вокруг чёрных курильщиков или "Lost city", пока успехом не увенчались. При этом, нужно ещё учитывать, что ультрафиолет активно поглащается даже тонким слоем воды, не говоря уже про слои с толщиной, характерной для глубинных горячих источников. Кроме того, есть молекулярные данные, свидетельствующие, что первые организмы вряд ли были гипертермофилами.

[Oleg_Dm]

Ну у нас пока есть данные по весьма скромному числу космических объектов и какие могут быть условия на иных системах мы пока можем только гадать. Поэтому ища ключи под фонарем мы можем сделать вывод они там все таки как то появились или что их там точно нет. А искать вместо ключей неизвестно что и неизвестно где намного тяжелей и результат совсем не очевиден.

То что энергия калечит возможно даже лучше, ускоряется распад остаются лишь те кто регулярно воспроизводится и органика не захоранивается в виде смолы. Насчет воды не только остутствие УФ в ней останавливает. Главная проблема большинство реакций в воде прекрасно распадается на исходные простые соединения. Поэтому на земле у источников, никак не под водой. Вот пары воды, несущие нужные соединения это то что надо. Поэтому никаких высоких температур, никакой постоянной жидкой воды, и черные курильщики не идеальный вариант как и все подземные трещины и т.п.

Тем более граница сред дает уникальные условия в отличии от раствора. Адсобрированные вещества проявляют совсем другие свойства чем чистое вещество. 

[Комбинатор]

Ну у нас пока есть данные по весьма скромному числу космических объектов и какие могут быть условия на иных системах мы пока можем только гадать. Поэтому ища ключи под фонарем мы можем сделать вывод они там все таки как то появились или что их там точно нет. А искать вместо ключей неизвестно что и неизвестно где намного тяжелей и результат совсем не очевиден.

По большому счёту, условий на ранней Земле мы тоже по существу не знаем, на эту тему есть прямо противоположные точки зрения. А искать нужно те же ключи, причём, кандидатов не так уж и много, кроме подобных Земле планет - ядра комет, метеориты, спутниики больших планет с сильной вулканической активностью. В указанной среде должно быть много углерода, фосфора, серы, железа, никеля, и, по видимому, селена, а кислорода, наборот, меньше нормы.   

То что энергия калечит возможно даже лучше, ускоряется распад остаются лишь те кто регулярно воспроизводится и органика не захоранивается в виде смолы. Насчет воды не только остутствие УФ в ней останавливает. Главная проблема большинство реакций в воде прекрасно распадается на исходные простые соединения. Поэтому на земле у источников, никак не под водой. Вот пары воды, несущие нужные соединения это то что надо. Поэтому никаких высоких температур, никакой постоянной жидкой воды, и черные курильщики не идеальный вариант как и все подземные трещины и т.п.

Тем более граница сред дает уникальные условия в отличии от раствора. Адсобрированные вещества проявляют совсем другие свойства чем чистое вещество. 

В общем, нужны экспериментальные результаты, ибо красивых теорий много, и у каждой есть свои сторонники. Я согласен, что фосфор (причём, именно в пригодной для органических реакций форме, а не в том виде, в котором он сейчас по существу захоронен в апатитах),  должен быть одним из главных актёров в этом спектакле.

[DNAoidea]

Я не вижу адекватных механизмов кроме как использование света.

а хемосинтез?

[Oleg_Dm]

На мой взгляд хемосинтез позднее возник. Не представляю условий в котором любой из ныне задействованных источников хемосинтеза мог быть первичным источником энергии. Если вы представляете напишите. Вот комбинатор написал свою идею, но она слишком сложная оказалась. Я придерживаюсь бритвы Оккама.