Абиогенез

[novice]

Я же думаю столько исскуственных если, придуманных человеком не могут быть надежным критерием для определения жизни. По его логике кристаллы памяти будут живыми.

Любое определение, сделанное человеком, содержит некоторую часть реальности. Сама реальность значительно сложнее, Вы правы.
Но в исследовательских целях дать определение живой природы или ее отличия от неживой, по-моему, стоит попытаться.

[Mr. B]

Но в исследовательских целях дать определение живой природы или ее отличия от неживой, по-моему, стоит попытаться.

Характерные признаки живого, обычно, позволяют однозначно его идентифицировать, если речь идёт о современных организмах. В демаркации того, что было на разных этапах абиогенеза, нет острой необходимости. Называть их живыми, либо неживыми можно довольно произвольно. Здесь что-то вроде дилеммы кучи, не более того. И никак не "глобальная проблема биологии", как это иногда пытаются подать.

[novice]

А группа 3 и содержит текстовую информацию, и воспроизводится. То есть это - самовоспроизводящиеся автоматы фон Неймана.

Если жизнь - это автоматы фон Неймана, то достаточно построить самовоспроизводящиеся автоматы для моделирования живых организмов. Боюсь, что в процессе построения таких автоматов выяснится, что "при существующем уровне технологии это невозможно".

Закономерен вопрос, почему мы выбрали именно эти два критерия, а не, например, вопрос - содержит ли объект атомы селена и циркония или нет (или любой другой признак).

Критерии, действительно, могут быть любыми. Главное, чтобы созданная на их основе теория могла применяться на практике.

Но ведь именно ДНК, самовоспроизведение - и есть та автономность, пластичность, изменчивость, саморегуляция, которая и отличает живое от неживого.

Способность самовоспроизводиться с помощью текстовой информации, несомненно, является одной из особенностей живой природы. Необходимое условие, но не достаточное.

[novice]

Но в исследовательских целях дать определение живой природы или ее отличия от неживой, по-моему, стоит попытаться.

Характерные признаки живого, обычно, позволяют однозначно его идентифицировать, если речь идёт о современных организмах. В демаркации того, что было на разных этапах абиогенеза, нет острой необходимости. Называть их живыми, либо неживыми можно довольно произвольно. Здесь что-то вроде дилеммы кучи, не более того. И никак не "глобальная проблема биологии", как это иногда пытаются подать.

Абсолютно согласен, это вовсе не проблема биологии, т.к. биология изучает именно живую природу. Это проблема науки в более широком смысле. Например, постановка инженерной задачи создания искусственных организмов требует четкого определения, будут ли эти организмы живыми и что под этим подразумевается.

[Oleg_Dm]

Любое определение, сделанное человеком, содержит некоторую часть реальности. Сама реальность значительно сложнее, Вы правы.
Но в исследовательских целях дать определение живой природы или ее отличия от неживой, по-моему, стоит попытаться.

Ну и дайте то которое вас будет устраивать и вся проблема решена. Я например считаю что граница это клетка - т.е. вирусы, вирионы не жизнь, клетки, органеллы, мимивирус - жизнь. И меня совершенно не растраивает что кто то считает иначе и я не собираюсь никому доказывать что моя точка зрения правильная. Мне так удобно и все. Сделайте себе любую разумную границу и считайте. Никакой здесь проблемы нет.

[Дж. Тайсаев]

мне кажется я понял, в чём тут недопонимание. Возьмём два простейших примера
1. Нуклеиновая кислота катализирует полипептид, полипептид катализирует нуклеиновую кислоту. При этом пептид чужак и никак генезисом с нуклеиновой кислотой не связан. Такую нуклеиновую кислоту нельзя в строго биологическом смысле назвать информационной системой
2. Нуклеиновая кислота катализирует полипептид, при этом каждый триплет нуклеиновой кислоты несёт информацию об отдельном пептиде полипетида, а полипептид точно также катализирует нуклеиновую кислоту. Вот эта система уже безусловно информационная и такая именно система, раз возникнув имеет возможность не оказаться тупиковой

[ConstPopper]

мне кажется я понял, в чём тут недопонимание. Возьмём два простейших примера
1. Нуклеиновая кислота катализирует полипептид, полипептид катализирует нуклеиновую кислоту. При этом пептид чужак и никак генезисом с нуклеиновой кислотой не связан. Такую нуклеиновую кислоту нельзя в строго биологическом смысле назвать информационной системой
2. Нуклеиновая кислота катализирует полипептид, при этом каждый триплет нуклеиновой кислоты несёт информацию об отдельном пептиде полипетида, а полипептид точно также катализирует нуклеиновую кислоту. Вот эта система уже безусловно информационная и такая именно система, раз возникнув имеет возможность не оказаться тупиковой

Все хорошо, только надо учесть, что
1. "полипептид, который катализирует нуклеиновую кислоту"  - это серьезная штука. ДНК-полимераза E.coli - это комбайн из 9 субъединиц общей массой 900 кДа. Если ее "катализировать" не матричным синтезом, то чем же?
2. Нуклеиновая кислота должна быть и информационной молекулой, и ферментом-рибозимом?
3. Проблема репарации не раскрыта. Без репарации, с 99%-ной точностью, все быстро выродится.
4. Лучший рибозим на сегодняшний день, tC19z имеет время полураспада до 6 часов.

[Дж. Тайсаев]

Все хорошо, только надо учесть, что
1. "полипептид, который катализирует нуклеиновую кислоту"  - это серьезная штука. ДНК-полимераза E.coli - это комбайн из 9 субъединиц общей массой 900 кДа. Если ее "катализировать" не матричным синтезом, то чем же?
2. Нуклеиновая кислота должна быть и информационной молекулой, и ферментом-рибозимом?
3. Проблема репарации не раскрыта. Без репарации, с 99%-ной точностью, все быстро выродится.
4. Лучший рибозим на сегодняшний день, tC19z имеет время полураспада до 6 часов.

Я далёк от молекулярной биологии и даже от генетики, поэтому отвечу по дилетански
1.если у современных прокариот такой комбайн, из этого не следует, что не могли быть более простые аналоги, мог быть просто какой либо активный центр из какого либо металлического радикала в аминокислоте. Ну например такая аминокислота-фермент могла быть привязана только к одному триплету, все прочие триплеты к нуклеиновой кислоте+дополнительная аминокислота к пептиду постепенно пристыковывались в ходе отбора
2.один из нуклеотидов мог быть также привязан с активным центром, катализирующем синтез той самой первичной аминокислоты. А то что катализаторы могут быть довольно простые, даже я знаю. Другой вопрос, что простейшие катализаторы могли не обладать такой специфичностью и могли чего только не катализировать, вероятность ошибок мола быть и выше 90%, но так что же, тем больше спектр для отбора, а требовательности к специфичности тогда и не было, достаточно было, что бы они друг друга катализировали или хотя бы подобные клоны друг друга, а дальше отбор сам всё поставит на место
3.см. пункт 2, дополню только, мы невольно переносим специфичность нынешних организмов на протобионтов. Даже сли сравнить спектр мутаций прокариот и высших животных и то различия чудовищные, а протобионты могли вообще видоизменяться в каких угодно пределах, поскольку ни какой интеграции и взаимозависимости структур ещё не было, достаточно было обеспечить взаимокатализ, а там хоть чёрт, хоть ангел не важно
4.в тех условиях мы не знаем что было, тем более может так и было, распадались и на их место образовывались десятки новых. Некоторые прокариоты не намного дольше живут и для них это не проблема, уверен что нас точно переживут, несмотря на эффемерность индивидуального существования

[Mr. B]

Это проблема науки в более широком смысле.

Это не проблема вообще, а лишь только вопрос принимаемой классификации. И в этом я полностью согласен с коллегой Oleg_Dm.

[Oleg_Dm]

ConstPopper вам Джабраил абсолютно корректно ответил. Зачем устраивать театр абсурда, еще лет 10 назад мы слышали от креационистов, что не существует самокопирующихся молекул, теперь мы слышим что они дескать мало живут. Поймите наконец что пройдет еще 5,10 лет и откроют намного больше. Что тогда будете придумывать?
Из логики следует что копирующаяся матрица должна была развиваться паралельно  самовосстановлению и репарации, не нужно плодить сущности, все первичные механизмы развивались изначально. Системы которые не могли воспроизводится без "летальных" ошибок приводили к вырождению и исчезновению, системы с репарацией и самокопированием к дальнейшему развитию.

[ConstPopper]

Все хорошо, только надо учесть, что
1. "полипептид, который катализирует нуклеиновую кислоту"  - это серьезная штука. ДНК-полимераза E.coli - это комбайн из 9 субъединиц общей массой 900 кДа. Если ее "катализировать" не матричным синтезом, то чем же?
2. Нуклеиновая кислота должна быть и информационной молекулой, и ферментом-рибозимом?
3. Проблема репарации не раскрыта. Без репарации, с 99%-ной точностью, все быстро выродится.
4. Лучший рибозим на сегодняшний день, tC19z имеет время полураспада до 6 часов.

Я далёк от молекулярной биологии и даже от генетики, поэтому отвечу по дилетански
1.если у современных прокариот такой комбайн, из этого не следует, что не могли быть более простые аналоги, мог быть просто какой либо активный центр из какого либо металлического радикала в аминокислоте. Ну например такая аминокислота-фермент могла быть привязана только к одному триплету, все прочие триплеты к нуклеиновой кислоте+дополнительная аминокислота к пептиду постепенно пристыковывались в ходе отбора
2.один из нуклеотидов мог быть также привязан с активным центром, катализирующем синтез той самой первичной аминокислоты. А то что катализаторы могут быть довольно простые, даже я знаю. Другой вопрос, что простейшие катализаторы могли не обладать такой специфичностью и могли чего только не катализировать, вероятность ошибок мола быть и выше 90%, но так что же, тем больше спектр для отбора, а требовательности к специфичности тогда и не было, достаточно было, что бы они друг друга катализировали или хотя бы подобные клоны друг друга, а дальше отбор сам всё поставит на место
3.см. пункт 2, дополню только, мы невольно переносим специфичность нынешних организмов на протобионтов. Даже сли сравнить спектр мутаций прокариот и высших животных и то различия чудовищные, а протобионты могли вообще видоизменяться в каких угодно пределах, поскольку ни какой интеграции и взаимозависимости структур ещё не было, достаточно было обеспечить взаимокатализ, а там хоть чёрт, хоть ангел не важно
4.в тех условиях мы не знаем что было, тем более может так и было, распадались и на их место образовывались десятки новых. Некоторые прокариоты не намного дольше живут и для них это не проблема, уверен что нас точно переживут, несмотря на эффемерность индивидуального существования

"Аминокислота-фермент" и "вероятность ошибок мола быть и выше 90%" - это круто!
"Даже сли сравнить спектр мутаций прокариот и высших животных и то различия чудовищные" - не чудовищные, в принципе, одни и те же - 10^-5..10^-8, в зависимости от типа мутации..

[novice]

Ну и дайте то которое вас будет устраивать и вся проблема решена. Я например считаю что граница это клетка - т.е. вирусы, вирионы не жизнь, клетки, органеллы, мимивирус - жизнь. И меня совершенно не растраивает что кто то считает иначе и я не собираюсь никому доказывать что моя точка зрения правильная. Мне так удобно и все. Сделайте себе любую разумную границу и считайте. Никакой здесь проблемы нет.

Ок, примем как факт, что на данный момент четкого определения жизни нет, каждый определяет его произвольно.

[Дж. Тайсаев]

"Аминокислота-фермент" и "вероятность ошибок мола быть и выше 90%" - это круто!
"Даже сли сравнить спектр мутаций прокариот и высших животных и то различия чудовищные" - не чудовищные, в принципе, одни и те же - 10^-5..10^-8, в зависимости от типа мутации..

Поясню. Я не имел в виду частоту мутаций, я имел в виду частоту эффективных нелетальных мутаций. Кстати, именно по той простой причине, что генералальная тенденция прогрессивной эволюции это всегда сокращения числа эффективных мутаций, у высших организмов вырабатываются механизмы по сдерживанию мутационного пресса, а низшие напротив, часто его стимулируют, теми же транслокациями и трансдукциями например.
А почему не может быть 90%? Какая разница нуклеиновой кислоте, пока она не имеет ещё обмена веществ и прочих взаимозависимых структур, какая аминокислота или полипептид будет рядом? Лишь бы катализировала её синтез. Мы похожи на аборигена, который нашёл часы на берегу и поражается, будучи уверен что додуматься до такого невозможно, поскольку человеку свойственно наличное считать данностью. Нет конечно. И протобионты могли быть совершенно неспецифичны

[LUCA]

Поясню. Я не имел в виду частоту мутаций, я имел в виду частоту эффективных нелетальных мутаций. Кстати, именно по той простой причине, что генералальная тенденция прогрессивной эволюции это всегда сокращения числа эффективных мутаций, у высших организмов вырабатываются механизмы по сдерживанию мутационного пресса, а низшие напротив, часто его стимулируют, теми же транслокациями и трансдукциями например.
А почему не может быть 90%?

Цитата "Частота ошибочного встраивания у различных РНК-полимераз от 10'3 до 10'5 говорит о том, что каждая реплицированная молекула РНК будет содержать 0.1-10 мутаций (если геномная РНК вируса состоит из 10000 нуклеотидов) (Domingo and Holland, 1997; Sierra et al., 2000; Crotty et al., 2001)" http://www.disser.h10.ru/belousovEV.html То есть даже частоты мутаций в 10 раз меньшей, хватит только на поддержание размера генома 1 т.п.н., а в 100 раз меньшей - 10000 нуклеотидов.
Будет больше значащая часть генома - почти всё потомство будет летальным - катастрофа ошибок.



10000 нуклеотидов в гипотетическом геноме РНК-организма явно не хватит для кодирования информации, связанной с контролем метаболизма. Это - одна из самых главных слабостей модели самодостаточного РНК-мира. Это не значит, что я отрицаю РНК-мир. Это значит, что существенная часть значащей информации до передачи информационной эстафеты ДНК лежала на самих метаболитах. Каких? Большой вопрос. Модели есть. Но они, не смотря на какую-то аргументацию, требуют своего существенного уточнения экспериментом и фактами.


У прокариот тоже есть многочисленные механизмы для уменьшения количества ошибок - наличие всевозможных репарирующих и корректирующих систем.
Однако у эвкариот такого рода корректирующие механизмы намного эффективнее (и естественно энергозатратнее).

[Дж. Тайсаев]

LUCA. Ну хорошо, объясните тогда, как эта проблема могла быть преодолена в абиогенезе? Я имею в виду возможность существования возможность существования настолько простой самореплицирующейся пары нуклеиновая кислота-белок, что можно предположить её возникновение тогда, когда ещё не было наследственной изменчивости, а только голый естественный отбор