Абиогенез

[Дж. Тайсаев]

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.

А можно кратко о хотя бы одной такой модели?

[LUCA]

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

Я на форуме уже НЕОДНОКРАТНО писал, что не считаю, что первый живой организм обязательно нужно сводить к паре НК-белок.
Конечно РНК предшествовало ДНК - в этом сомнений практически нет. Конечно КАКАЯ-то репликация была.
Подробно я описывал в моделях представленных на scorcher.ru и ссылки давал.

Кратко. На Земле есть устойчивые геохимические циклы.
В химии известно такое явление, как автокаталитическая петля. Изменим чуть концентрации начальных компонентов в некоторых автокаталитических системах, например, при реакции Бутлерова - и состав компонентов изменится. Сами компоненты - ТОЖЕ носители информации, только потому, что они - автокатализаторы (ДНК и РНК - частные примеры автокатализаторов).

Можно предположить, что от какой-то части геохимического цикла (не обязательно какого-то глобального, а, например, в особых условиях - горячих щелочных источниках или др.) "отпочковался некий метаболический цикл из органических соединений". По своей природе этими соединениями могут быть только вещества, близкие к метаболическим интермедиатам. Именно поэтому компоненты цикла Кребса, ацетил-коэнзимного пути и некторых других метаболических путей - вероятно одни из самых древних, чему есть немало подтверждений.

КАК в эти циклы включились рибонуклеотиды? Это - большое белое пятно. Однако, мою уверенность в том, что они ВСЁ-ТАКИ ВКЛЮЧИЛИСЬ подтверждает то, что во всех без исключения организмах в промежуточном метаболизме обязательно участвуют рибонуклеотидные кофаторы - обратите внимание НЕ дезоксирибонуклеотидные - то есть компонеты будущей РНК.

По видимому первые РНК-организмы - это не протяжённые РНК-геномы с кодированием большого количества генов, а очень короткие рибонуклеотидные кофакторы и ди-, три- и др. олигонуклеотиды.

Кстати именно на этой стадии многие свойства будущего генетического кода (в смысле правила кодирования аминокислот) были уже предопределены - модель уже давно представил. http://scorcher.ru/theory_publisher/show_art.php?id=228

Будущие полимерные молекулы РНК могли возникнуть не вследствие особо точной репликации РНК, которая по-видимому просто невозможна, а вследствие построения более крупных молекул путём последовательных "сборок-сшивок" - в соответствии, например, с моделью А.Спирина.

Кодируемый пептидный синтез коэволюционировал совместно с метаболизмом РНК. Системы кодирования белков дали возможность впоследствии появиться ДНК-синтезирующим системам и, как следствие, дальше кардинально повысить точность копирования и усложнить организмы до похожих, хотя бы в принципе на современные.

[LUCA]

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.

А можно кратко о хотя бы одной такой модели?

http://scorcher.ru/theory_publisher/autor_list.php?id=2694

[Oleg_Dm]

КАК в эти циклы включились рибонуклеотиды? Это - большое белое пятно. Однако, мою уверенность в том, что они ВСЁ-ТАКИ ВКЛЮЧИЛИСЬ подтверждает то, что во всех без исключения организмах в промежуточном метаболизме обязательно участвуют рибонуклеотидные кофаторы - обратите внимание НЕ дезоксирибонуклеотидные - то есть компонеты будущей РНК.

Почему белое, вы же сами привели реакцию Бутлерова, ее модифицированнй вариант на природном апатите и дает первую матрицу для катализа считывания. В водородных и как верно замечено щелочных источниках и есть полный спектр нужных веществ. Чтобы запустить гиперциклы тот же кребса гликогенез нужен источник энергии АТФ/АДФ значит формировались они паралельно матрице прото РНК закрепленной изначально на апатитной основе. Поэтому изначально являясь основой и двигателем гиперциклов не встроится в них они просто не могли.

[Дж. Тайсаев]

http://scorcher.ru/theory_publisher/autor_list.php?id=2694

Спасибо. Эту ссылку я помню. Вернусь когда будет больше времени

[ConstPopper]

По видимому первые РНК-организмы - это не протяжённые РНК-геномы с кодированием большого количества генов, а очень короткие рибонуклеотидные кофакторы и ди-, три- и др. олигонуклеотиды.

--А что мешает стать вторым академиком Опариным: поместить ди-, три- и др. олигонуклеотиды в раствор с "первичным бульоном", и посмотреть, что получится с этими РНК-организмами? Можно добавить глину и лаву.

Количество вариантов невелико: динуклеотидов - 16, три - 256. Короче, счетное количество, даже с нетрадиционными нуклеотидами. Посмотреть, как они будут самозарождаться и самовоспроизводиться. Опарин 50 лет наблюдал за своими каплями: у него ничего не получилось, но хоть за это ему академика дали.

[LUCA]

По видимому первые РНК-организмы - это не протяжённые РНК-геномы с кодированием большого количества генов, а очень короткие рибонуклеотидные кофакторы и ди-, три- и др. олигонуклеотиды.

--А что мешает стать вторым академиком Опариным: поместить ди-, три- и др. олигонуклеотиды в раствор с "первичным бульоном", и посмотреть, что получится с этими РНК-организмами? Можно добавить глину и лаву.

Количество вариантов невелико: динуклеотидов - 16, три - 256. Короче, счетное количество, даже с нетрадиционными нуклеотидами. Посмотреть, как они будут самозарождаться и самовоспроизводиться. Опарин 50 лет наблюдал за своими каплями: у него ничего не получилось, но хоть за это ему академика дали.

Идея вопроса верная. Давайте попробуем понять, что именно мешает.
1. Не нужно недооценивать очень большую роль особых условий. Почему?
Отвечу наглядным примером. Что, казалось бы, трудного в  выращивании в искусственных условиях прокариотического организма типа бактерии? С первого взгляда немикробиологу может показаться - да ничего особенного. Ан нет - только 1% всех разновидностей поддаётся выращиванию в искусственных условиях. А в природе - пожалуйста. И ведь не получается почему-то создать особых условий. Точнее они конечно создаются, расширяются. Но все равно - пока 1%.
Приняв во внимание только один этот факт, подумайте - а так ли просо подобрать в лабораторных условиях то, что возможно творилось в щелочных горячих источниках, или глубоко внутри коры (континентальной или океанической). Вы думаете С.Миллер так уж точно смоделировал условия первобытной Земли? Точность воспроизведения условий здесь нужна несколько иная.
Мало того, я не исключаю, что такие условия могут быть на Земле и сейчас, только вот абиогенная органика имеет тенденцию включаться в биологические круговороты, то есть захватываться.
2. Говоря о моно-, ди-, три- и т.д. олигонуклеотидах, я имел в виду не только стандартные молекулы РНК - не только 3'- и 5'- концы, но могут присоединяться и к другим гидроксилам, например 2' - и только здесь разнообразие возрастает на порядок.
3. Вы думаете, что только четыре канонических оснований участвовали в образовании этого мира - НИКОИМ ОБРАЗОМ. Вагон и маленькая тележка - ДЕСЯТКИ разных видов нуклеотидов, как и в современных тРНК, что по-видимому и является реликтом - родимым пятном древнего олигоРНК-мира. И здесь сложность возрастает не на один а ещё на НЕСКОЛЬКО порядков.
Добавьте к этому, что все эти основания спариваются не только комплементарной плоскостью, но ещё двумя или тремя. Получается уже ОЧЕНЬ большое возможное разнообразие.
Посмотрите на структуры современных РНК-кофакторов - это моно- и динуклеотиды, но они содержат не только канонический аденин, но и всякого рода другие азотистые основания - это наглядный пример.

Так что предстоит ещё немалый путь для уточнения и сужения круга поиска. Вот узнали, например, что половина реакций восстановительного цикла Кребса протекает в присутствии сульфида цинка (при его фотоактивации)- это чистая правда, описанная в статьях  - хороший путь. Но это может быть только намёк - на самом деле окажется причастен, допустим не сульфид цинка, а железо-никелево-серный минерал.

А вообще пытались отчасти такое сделать - поищу, в PNAS была опубликована статья.

[Oleg_Dm]

--А что мешает стать вторым академиком Опариным: поместить ди-, три- и др. олигонуклеотиды в раствор с "первичным бульоном", и посмотреть, что получится с этими РНК-организмами? Можно добавить глину и лаву.

Первичный бульон теория давно опровергнутая, может это и мешает? Или вы из хорошо известных брошюрок типа "вотч тауэр" черпаете информацию? Там любят этот пример мол смотрите в первичном бульоне ничего не происходит значит эволюционисты во всем не правы.

1.И ведь не получается почему-то создать особых условий. Точнее они конечно создаются, расширяются, но пока 1%.
так ли просто подобрать в лабораторных условиях то, что возможно творилось в щелочных горячих источниках, я не исключаю, что такие условия могут быть на Земле и сейчас, только вот абиогенная органика имеет тенденцию включаться в биологические круговороты, то есть захватываться.
2. Вы думаете, что только четыре канонических оснований участвовали в образовании этого мира - НИКОИМ ОБРАЗОМ. Вагон и маленькая тележка - ДЕСЯТКИ разных видов нуклеотидов, как и в современных тРНК, что по-видимому и является реликтом - родимым пятном древнего олигоРНК-мира. И здесь сложность возрастает на НЕСКОЛЬКО порядков.
Добавьте к этому, что все эти основания спариваются не только комплементарной плоскостью, но ещё двумя или тремя. Получается уже ОЧЕНЬ большое возможное разнообразие.
Посмотрите на структуры современных РНК-кофакторов - это моно- и динуклеотиды, но они содержат не только канонический аденин, но и всякого рода другие азотистые основания - это наглядный пример.

3. например половина реакций восстановительного цикла Кребса протекает в присутствии сульфида цинка (при его фотоактивации)- это чистая правда, описанная в статьях  - хороший путь. Но это может быть только намёк - на самом деле окажется причастен, допустим не сульфид цинка, а железо-никелево-серный минерал.

1. Тут важно помнить что условия гидротермальных источников, восстановительных щелочных крайне разнообразные. Влажность, Освещение, Осадки, Минеральный состав пород, кристаллическое состояние, фазовые переходы, реакции в газе/паре, жидкости/геле, гетерогенные на поверхности и в микропорах минералов. Все это дает огромный спектр условий с химизмом реакций кардинально отличных от лабораторных. То что не идет в растворе прекрасно реагирует на поверхности катализатора. Но несмотря на сложность процесс определения исходных условий идет и все они будут найдены.

2. Все эти реликты нуклеозидов абиогенеза вылезают тут и там, явно "лишние" азотистые основания которые легко заменить, путаница в сахарах, многофункциональные молекулы и т.п.

3. А почему не сам сульфид цинка? Как и аппатит он часто встречается в гидротермальных источниках и наравне с FeS мог служить как источником серы для липидов так и катализатором. И замечу опять фотоактивация! О чем я всегда говорю, что процессы как синтеза азотистых оснований, так и АДФ/АТФ так и цикл Кребса и возможно не только фотоактивируемы, это доступный "бесплатный" источник энергии который не использовать просто невозможно было. Не удивлюсь что откроется еще ряд таких катализаторов.
А можно ссылку на статью если она в открытом доступе?

[LUCA]

А можно ссылку на статью если она в открытом доступе?

Xiang V. Zhang, Scot T.M. Driving parts of Krebs cycle in reverse through mineral photochemistry. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V.12. P.16032–16033.
Где-то находил открытый доступ

[ConstPopper]

3. Вы думаете, что только четыре канонических оснований участвовали в образовании этого мира - НИКОИМ ОБРАЗОМ. Вагон и маленькая тележка - ДЕСЯТКИ разных видов нуклеотидов, как и в современных тРНК, что по-видимому и является реликтом - родимым пятном древнего олигоРНК-мира. И здесь сложность возрастает не на один а ещё на НЕСКОЛЬКО порядков.
Добавьте к этому, что все эти основания спариваются не только комплементарной плоскостью, но ещё двумя или тремя. Получается уже ОЧЕНЬ большое возможное разнообразие.
Посмотрите на структуры современных РНК-кофакторов - это моно- и динуклеотиды, но они содержат не только канонический аденин, но и всякого рода другие азотистые основания - это наглядный пример.

Вы действительно верите, что среди ди- и тринуклеотидов есть чудесные образцы, которые легко самозарождаются, самовоспроизводятся и самоусложняются? Может быть кто-то из современных РНК-кофакторов обладает такими свойствами?

[Oleg_Dm]

Xiang V. Zhang, Scot T.M. Driving parts of Krebs cycle in reverse through mineral photochemistry. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V.12. P.16032–16033.
Где-то находил открытый доступ

Ага нашел, спасибо!

Вы действительно верите, что среди ди- и тринуклеотидов есть чудесные образцы, которые легко самозарождаются, самовоспроизводятся и самоусложняются? Может быть кто-то из современных РНК-кофакторов обладает такими свойствами?

Вам еще не понятно что мы не "верим", верить это ваш удел, особенно в "чюдесные" образцы. Здесь чудесам нет места.

[ConstPopper]

Xiang V. Zhang, Scot T.M. Driving parts of Krebs cycle in reverse through mineral photochemistry. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V.12. P.16032–16033.
Где-то находил открытый доступ

"In general, a single mineral surface arguably will not drive the entire suite of reactions."

[LUCA]

Вы действительно верите, что среди ди- и тринуклеотидов есть чудесные образцы, которые легко самозарождаются, самовоспроизводятся и самоусложняются? Может быть кто-то из современных РНК-кофакторов обладает такими свойствами?

Насчёт воспроизведения верить не надо. Есть такая замечательная монография "Супрамолекулярная химия". Автора правда не помню, но могу найти. Там собраны факты самовоспроизведения. Среди этих фактов - самовоспроизведение динуклеотидов ГЦ, правда при весьма специфических условиях. То есть ПРИНЦИПИАЛЬНО такое возможно, и в это не надо верить.
Возможна саморепликация и чуть более крупных фрагментов РНК. В чём фишка? В том, что они собираются не из мономеров, а из олигомеров. Например, можно создать условия, когда тетрануклеотид, будет матрично воссоздоваться из плавающих в растворе динуклеотидов.
Мало того, известны и самореплицирующиеся олигопептиды. Там аналогичная ситуация. Если мне не изменяет память, такого рода олигопептиды были описаны в 1996 году (в Nature).
Я уже неоднократно здесь писал, что в проблеме воспроизведения РНК поддерживаю А. Спирина, высказавшего идею об исходном построении более длинных молекул из более коротких и возможном воспроизведении не только и не столько из мономеров, сколько из более крупных кусков.

[Комбинатор]

На мой взгляд, нужно активнее экспериментировать с минералами, содержащими селен. Есть определённые намёки, что на ранних этапах жизни он играл не меньшую роль, чем углерод, азот, кислород, фосфор, сера, железо и никель. Так же очень важную роль могли играть кобальт и магний.

[Oleg_Dm]

Xiang V. Zhang, Scot T.M. Driving parts of Krebs cycle in reverse through mineral photochemistry. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V.12. P.16032–16033.

"In general, a single mineral surface arguably will not drive the entire suite of reactions."

В общем только поверхность минерала (ZnS) возможно не будет ускорять весь спектр реакций.

А вы не читали предыдущий абзац, в котором указано что у 3 из 4 реакций выход существенный а в 1 из 4 выход низкий? Т.е. 75% реакций ускоряется значительно а 25% незначительно.

На мой взгляд, нужно активнее экспериментировать с минералами, содержащими селен. Есть определённые намёки, что на ранних этапах жизни он играл не меньшую роль, чем углерод, азот, кислород, фосфор, сера, железо и никель. Так же очень важную роль могли играть кобальт и магний

Кобальт и магний согласен, а почему селен?