Появление первой полезной информации в генетическом коде

[Питер]

1.   Нет.   Я  по  жизни в   молгенетике   другими  делами  занимаюсь.
2.  Отбор  более  успешного  репликона. Того,  кто  реплицируется   быстрее  и  более  эффективно  использует   ресурсы  среды.
3.    Насчет    абсолютно  любой   -   нет.  Он   необходим  и  достаточен   для    построения все  более  сложных   систем.  Но  насчет  любой  -  нет. 

[iSceptic]

1.   Нет.   Я  по  жизни в   молгенетике   другими  делами  занимаюсь.

весьма сожалею. может быть вам известны сторонние исследования на эту тему? признаться, меня как программиста, подобная задача ставит в тупик. на словах оно как-то просто, а вот алгоритмически весьма затруднительно.

2.  Отбор  более  успешного  репликона. Того,  кто  реплицируется   быстрее  и  более  эффективно  использует   ресурсы  среды.

ну со скоростью репликации понятно. но вот непонятно, что вы вкладываете в слова "более  эффективно  использует   ресурсы  среды". не означает ли это, что у молекулы-репликанта уже есть механизм для определения эффективности использования ресурсов среды?

3.    Насчет    абсолютно  любой   -   нет.  Он   необходим  и  достаточен   для    построения все  более  сложных   систем.  Но  насчет  любой  -  нет.

уже есть исследования, позволяющие определить предел такого "построения все  более  сложных   систем" с помощью механизма репликации?

[Питер]

1. Так  сразу    в  эксперименте  -   не   знаю.
2.  Нет  этого  механизма.  По  сути     это  синонимы  -  быстрее  реплицируется  и  более  эффективно  использует  ресурсу  среды.  Разные  стороны  одного   процесса  -   просто  представьте  себе   две  последовательности с  одной  и  той  же  скоростью      построения  второй    нити  РНК.   Но у  одной   есть еще  механизм  "притягивания"  нуклеотидов  из    среды.  У  второй  нет.  В  итоге   первая  будет  реплицироваться  быстрее  в  бедной  по    нуклеотидам  среде.
3. Известный    на  сегодня  предел  -   существа,     которые  сейчас тычут  пальцами в  клаву  компа.

[Limfil]

какие свойства необходимы для самоорганизации материи?

саморепликация быстрее, чем распад копий, и способность этих копий жить и делать свои копии самостоятельно.

вы предполагаете, что только лишь способность создавать свои копии позволяет полинуклеотиду образовать молекулярный генетический механизм?

такой механизм - это и есть способность создавать свои копии. остальное - только его доводки под давлением конкурентов.

ну так я полагаю, что процессы, описывающие термины "наследственность" и "отбор", применительно как к самим молекулам, так и к их производным (я имею ввиду макрожизнь) так или иначе зависят от химических свойств этих самых молекул. или может быть вы не согласны с таким взглядом?

всё окружающие зависит от свойств молекул из которых состоит. (ну там или ионов, нуклонов, кварков...)

3. Известный    на  сегодня  предел  -   существа,     которые  сейчас тычут  пальцами в  клаву  компа.

хм... ну это просто известные по факту существа. но о пределе они ничего не говорят.

[Дж. Тайсаев]

3. Известный    на  сегодня  предел  -   существа,     которые  сейчас тычут  пальцами в  клаву  компа.

хм... ну это просто известные по факту существа. но о пределе они ничего не говорят.

Не понял, это вы про предел Хейфлика?

[iSceptic]

2.  Нет  этого  механизма.  По  сути     это  синонимы  -  быстрее  реплицируется  и  более  эффективно  использует  ресурсу  среды.  Разные  стороны  одного   процесса  -   просто  представьте  себе   две  последовательности с  одной  и  той  же  скоростью      построения  второй    нити  РНК.   Но у  одной   есть еще  механизм  "притягивания"  нуклеотидов  из    среды.  У  второй  нет.  В  итоге   первая  будет  реплицироваться  быстрее  в  бедной  по    нуклеотидам  среде.

позволю усомниться: мне видится, что механизм "притягивания" носит чисто химический, а не механический характер, и он есть так-или иначе у всех молекул рибонуклеотидов. молекула РНК ведь не имеет механических "рук", позволяющих захватывать нуклеотиды. ну максимум такое может достигаться лучшей формой упаковки.
и еще мне не понятно как подобный механизм саморепликации может сам по себе дойти до того, что будет выполнять функцию носителя информации и содержать в себе информацию по "сборке" к примеру ядрышка и проч. элементов клетки (органоиды и проч.).

3. Известный    на  сегодня  предел  -   существа,     которые  сейчас тычут  пальцами в  клаву  компа.

я не отрицаю, что это известный предел на сегодня, но напомню, что пока опытно не известно может ли трехмерная материя самопроизвольно самоорганизоваться до такого предела. и вполне может быть, что такой предел окажется несколько ближе к началу, чем мы рисуем это в своих мечтах. без наличия результатов моделирования молекулярных процессов я предпочитаю весьма настороженно и может даже несколько скептически относиться к таким гипотезам и пока не склоняюсь ни к той, ни к другой стороне.

[iSceptic]

какие свойства необходимы для самоорганизации материи?

саморепликация быстрее, чем распад копий, и способность этих копий жить и делать свои копии самостоятельно.

вы предполагаете, что только лишь способность создавать свои копии позволяет полинуклеотиду образовать молекулярный генетический механизм?

такой механизм - это и есть способность создавать свои копии. остальное - только его доводки под давлением конкурентов.

а вы не задумывались над попытками представить себе алгоритм описанных вами процессов? например "остальное - только его доводки под давлением конкурентов". вот как вы представляете себе такой процесс для молекулы-цепочки рибонуклеотидов? как под давлением эта цепочка станет содержать в себе код ядрышка, например? да и о каком давлении вообще идет речь? каков его механизм/алгоритм? и тем более мне не ясен механизм посредством которого молекула имеет возможность ощутить "давление" своих товарок. и тем более, мне кажется, что для принятия адекватного решения должен еще быть механизм, позволяющий оценить степень такого "давления", чтобы хотя бы самой себе не навредить от чрезмерного злоупотребления различными "доводками".

[iSceptic]

Не понял, это вы про предел Хейфлика?

нет, это не о нем. скорее всего тема нашей беседы ближе к кибернетике, чем к биологии - что-то вроде "предел самоорганизации нанороботов из трехмерной материи"

[Limfil]

и он есть так-или иначе у всех молекул рибонуклеотидов. молекула РНК ведь не имеет механических "рук",

м-да... есть-то он есть. только в зависимости от последовательности нуклеотидов вторая нить может строится быстрее или медленнее, поскольку разные последовательности будут принимать разную форуму в среде, иметь разную стабильность (т. е. с какой скорстью будут у них отвалваться нуклеотиды к концов) и т. д.

и еще мне не понятно как подобный механизм саморепликации может сам по себе дойти до того, что будет выполнять функцию носителя информации и содержать в себе информацию по "сборке" к примеру ядрышка и проч. элементов клетки (органоиды и проч.).

отбором. ну тот кто распишет это в деталях конечно получит столько, сколько сможет унести. ядрышко между прочим это вообще только у эукариот. а до них пилить и пилить от тех пор о которых вы говорите.
вам уже много раз повторили - главное это научится делать свои копии, а уж они друг меж другом меряясь тем, кто быстрее себя скопируют решат, что там делать им - загибать ли мембранну внутрь пузырька, чтобы делать ядро, или оставаться гладким шариком. или вообще стать вирусом.

вот как вы представляете себе такой процесс для молекулы-цепочки рибонуклеотидов?

тривиально - две цепочки разной длинны, частично комплементарные слипаются, вокруг плавают нуклеотиды, они липнут на те места, которые остались не слипнуты. сколько успеют пока цепочки не разделятся, но когда они разделятся они утащут с собой и те нуклеотиды которые успели к ним присоеденится - и они будут нести уже что-то от той, с которой слиплись ранее, поскольку строились по её шаблону, потом слипнутся с какими другими. это конечно очень упрощённо, но на уровне алгоритма так.

как под давлением эта цепочка станет содержать в себе код ядрышка, например?

далось вам ядрышко... что за код его?

да и о каком давлении вообще идет речь?

конкуренты из под носа тащат нуклеотиды, господин креацинист.

и тем более мне не ясен механизм посредством которого молекула имеет возможность ощутить "давление" своих товарок. и тем более, мне кажется, что для принятия адекватного решения должен еще быть механизм, позволяющий оценить степень такого "давления", чтобы хотя бы самой себе не навредить от чрезмерного злоупотребления различными "доводками".

оценить, ощутить, навредить... вы говорите как будто не о молекулах, а о менеджерах каких (вот они-то уж точно не удовлетворяют правилам первичных цепочек и реплицируются крайне плохо, но это уже другая история...). хорошо тянешь нуклеотиды, делаешь копии точные - будет тебе будущие, в виде нас с вами, тянешь чуть хуже - те, кто тянут лучше разберут по кирпичику, то есть нуклеотиды. вот и всё давление. ничего оценивать не надо. всё проще намного. и доводки не появятся если они ничего не дают в деле репликации - тоже довольно тривиально. а вы бесконечно что-то придумываете лишнее и пространно вопрошаете - а вот как оно могло появится?.. тогда как прежде всего - зачем.

[Дж. Тайсаев]

Не понял, это вы про предел Хейфлика?

нет, это не о нем. скорее всего тема нашей беседы ближе к кибернетике, чем к биологии - что-то вроде "предел самоорганизации нанороботов из трехмерной материи"

Зачёт))))

[iSceptic]

отбором. ну тот кто распишет это в деталях конечно получит столько, сколько сможет унести. ядрышко между прочим это вообще только у эукариот. а до них пилить и пилить от тех пор о которых вы говорите.
вам уже много раз повторили - главное это научится делать свои копии, а уж они друг меж другом меряясь тем, кто быстрее себя скопируют решат, что там делать им - загибать ли мембранну внутрь пузырька, чтобы делать ядро, или оставаться гладким шариком. или вообще стать вирусом.

тут уж я не знаю, сможет ли так самоорганизоваться отбор. лично мне представляется, что процесс "самоорганизации" молекул-рибонуклеотидов с помощью только лишь химических реакций и без сторонней помощи остановится на уровне самоорганизации автокаталитических химических реакций - на уровне простейшей протоклетки, которую и живой-то назвать будет сложно. будут идти реакции, лишь являющиеся подобием процессов обмена веществ и проч.

тривиально - две цепочки разной длинны, частично комплементарные слипаются, вокруг плавают нуклеотиды, они липнут на те места, которые остались не слипнуты. сколько успеют пока цепочки не разделятся, но когда они разделятся они утащут с собой и те нуклеотиды которые успели к ним присоеденится - и они будут нести уже что-то от той, с которой слиплись ранее, поскольку строились по её шаблону, потом слипнутся с какими другими. это конечно очень упрощённо, но на уровне алгоритма так.

да, согласен, это очень упрощенно - буквально пред-нулевое приближение. примерно как: коллайдер - это большая труба с датчиками.

далось вам ядрышко... что за код его?

ну это собственно тот участок генома, из которого формируется ядрышко

конкуренты из под носа тащат нуклеотиды, господин креацинист.

в таком случае получается, что может сложиться ситуация при которой один конец молекулы будет конкурировать с другим концом. забавно. не правда ли? и что получится из такого "отбора"? ведь чтобы выделится молекула должна в таком случае научиться распознавать саму себя, чтобы ненароком не вытянуть из самой же себя нуклеоитиды. какой механизм предложите вы, чтобы обойти самовытягивание нуклеотидов на первичных этапах эволюции молекул?

оценить, ощутить, навредить... вы говорите как будто не о молекулах, а о менеджерах каких

ну да, наличие регуляторных механизмов, механизмов обратной связи и проч. даже в простой клетке действительно приводят к подобию с менеджерами

хорошо тянешь нуклеотиды, делаешь копии точные - будет тебе будущие, в виде нас с вами, тянешь чуть хуже - те, кто тянут лучше разберут по кирпичику, то есть нуклеотиды. вот и всё давление. ничего оценивать не надо. всё проще намного. и доводки не появятся если они ничего не дают в деле репликации - тоже довольно тривиально. а вы бесконечно что-то придумываете лишнее и пространно вопрошаете - а вот как оно могло появится?.. тогда как прежде всего - зачем.

вы описали лишь механизм простейшей автокаталитической реакции (что-то вроде реакции Белоусова-Жаботинского и подобных). и в такой реакции усовершенствование начнется лишь тогда, когда абсолютно случайно наберется удачная последовательность нуклеотидов, да еще при этом нужно чтобы из нее ненароком не успели вытянуть ни одного нуклеотида. при это стоит учитывать, что количество вариантов последовательностей из всего лишь 100 нуклеотидных пар неприлично велико: 2^100=1.2676506002282E30=1267650600228200000000000000000
да еще нужно, чтобы получившаяся потенциально-удачная последовательность сложилась в удачную форму, для выполнения определенных механических функций, что еще добавляет довольно большое число степеней свободы. все это видится ОЧЕНЬ маловероятным, и кажется, что подобные реакции не смогут уйти с уровня самоорганизации простейших автокаталитических химических реакций НИКОГДА.

[Oleg_Dm]

Товарищи ну опять же на те же грабли наступаем. Опять обсуждение сложности начинаем со сложного момента. Но ведь очевидно же что сложное рождается из простого. Сделайте шаг назад и все становится намного проще. Зачем обсуждать огромные молекулы белков когда работает лишь древний каталитический центр составляющий 1-5% от всего белка, а все сотальное по сути молекулярная машина по отбору нужных молекул, направления их к каталитическому центру и отвод. Совершенно очевидно позднейшая настройка появившаяся при росте сложности путем случайных надстроек каталитического центра в условиях возрастающей сложности внутренней биохимии протоклетки. Исходный белок это обычный катализатор процесса, маленькая молекула органического вещества. Так и со всем остальным сложным надо поступаь возвращаться на шаг назад. По сути в системе первых 3 гиперциклов обеспечивается базовый функционал протоклетки, и им даже не очень нужна РНК. Другое дело что формирование прото-РНК шло не для репликации гиперциклов а напротив гиперциклы записывали РНК на первой матрице. Собственно этапы абиогенеза я уже неоднократно набрасывал и по ним однозначно идет постепенное усложнение сложности.
1. Первичные абиогенные молекулы органики (СНОН, аминокислоты) + катализаторы минералы (апатиты, сульфиды железа)
2. Первичный синтез моносахаридов, отбор рибозы как автокатализируемой на аппатите
3. Синтез на границе фаз в адсорбционном слое минеральной матрицы аденозинрибофосфата и остальных аминокислотных конденсатов с сахарами на фосфатной матрице. Отбор АМФ/АДФ как взаимодейтсвующего с УФ с запасомэнергии и последующей отдачей для синтеза в качестве катализатора. АДФ + УФ-квант = АТФ. Также отбор НАДН.
4. Запуск различного синтеза с использованием АДФ и НАДН в качестве катализаторов.  Самовычленение гиперциклов (3 основных) пути которые приводят к тупикам самозатухают, пути которые зацикливают молекулы в цикл используя АДФ и НАДН образуют устойчивые гиперциклы.
5. Гиперциклы при работе формируют на матрице аппатита последовательности катализаторов - молекулы которых в итоге объединяются между собой, создавая прото-РНК. Гиперциклы путем отбора на воздействие с окружающей средой, размытие, лишение источника абиогентов, и т.п. отбираются на воспроизводимые с помощью оставшейся на апатите матрице прото-РНК и невоспроизводимые. Идет отбор на прото-РНК участвующей в воспроизведении гиперцикла. Идет отбор на формирование липидной защиты от размытия осадками, потоками, конденсатом и т.п.
6. Идет отбор на переход с энергии УФ на питание абиогенными сахарами (рибоза) в условиях затемнения.
7. Идет паралельный отбор побочных веществ на катализирование гиперцикла и включение в матрицу прото-РНК, первые каталитические молекулы превращаются в прото-белки.
8. На выходе получаем прото клетку, частица минерала источник фосфата, возможно катализатор, возможно матрица с прото-РНК, протобелки катализаторы, гиперциклы и липидную защиту. Потребление сахаров размножение делением пузырьков. Это еще не жизнь но у нее все ресурсы для усложнения.
Надо отметить важнейшую роль УФ на начальном этапе, с одной стороны давая энергию переходу АДФ в АТФ он служил заменой сахара в протогликогенезе с другой его разрушающий эффект постоянно уничтожал те молекулы которые не постоянно не синтезировались, разрушая сложные молекулы на кирпричики которые можно было использовать вновь. Т.е. по сути роль УФ просто ключевая, поэтому мне лично не верятся никакие устойчивые абиогенные процессы в черных курильщиках и в растворах. Исключительно на границе твердой и влаго-воздушной фаз, в адсобрбционномслое или молекулярных каналах минералов.

[Oleg_Dm]

когда абсолютно случайно наберется удачная последовательность нуклеотидов, да еще при этом нужно чтобы из нее ненароком не успели вытянуть ни одного нуклеотида.

Вы не правы в главном, никакой случайности нет и быть не может. Весь процесс абиогенеза заложил в прото-клетку строгие механизмы сами себя воспроизводящие. Ошибся при воспроизводстве неудачно - погиб, удачно - получил преимущество, информация записалась, пошло усложнение.

[iSceptic]

Товарищи ну опять же на те же грабли наступаем. Опять обсуждение сложности начинаем со сложного момента. Но ведь очевидно же что сложное рождается из простого. Сделайте шаг назад и все становится намного проще. Зачем обсуждать огромные молекулы белков когда работает лишь древний каталитический центр составляющий 1-5% от всего белка, а все сотальное по сути молекулярная машина по отбору нужных молекул, направления их к каталитическому центру и отвод. Совершенно очевидно позднейшая настройка появившаяся при росте сложности путем случайных надстроек каталитического центра в условиях возрастающей сложности внутренней биохимии протоклетки. Исходный белок это обычный катализатор процесса, маленькая молекула органического вещества. Так и со всем остальным сложным надо поступаь возвращаться на шаг назад. По сути в системе первых 3 гиперциклов обеспечивается базовый функционал протоклетки, и им даже не очень нужна РНК. Другое дело что формирование прото-РНК шло не для репликации гиперциклов а напротив гиперциклы записывали РНК на первой матрице. Собственно этапы абиогенеза я уже неоднократно набрасывал и по ним однозначно идет постепенное усложнение сложности.
1. Первичные абиогенные молекулы органики (СНОН, аминокислоты) + катализаторы минералы (апатиты, сульфиды железа)
2. Первичный синтез моносахаридов, отбор рибозы как автокатализируемой на аппатите
3. Синтез на границе фаз в адсорбционном слое минеральной матрицы аденозинрибофосфата и остальных аминокислотных конденсатов с сахарами на фосфатной матрице. Отбор АМФ/АДФ как взаимодейтсвующего с УФ с запасомэнергии и последующей отдачей для синтеза в качестве катализатора. АДФ + УФ-квант = АТФ. Также отбор НАДН.
4. Запуск различного синтеза с использованием АДФ и НАДН в качестве катализаторов.  Самовычленение гиперциклов (3 основных) пути которые приводят к тупикам самозатухают, пути которые зацикливают молекулы в цикл используя АДФ и НАДН образуют устойчивые гиперциклы.
5. Гиперциклы при работе формируют на матрице аппатита последовательности катализаторов - молекулы которых в итоге объединяются между собой, создавая прото-РНК. Гиперциклы путем отбора на воздействие с окружающей средой, размытие, лишение источника абиогентов, и т.п. отбираются на воспроизводимые с помощью оставшейся на апатите матрице прото-РНК и невоспроизводимые. Идет отбор на прото-РНК участвующей в воспроизведении гиперцикла. Идет отбор на формирование липидной защиты от размытия осадками, потоками, конденсатом и т.п.
6. Идет отбор на переход с энергии УФ на питание абиогенными сахарами (рибоза) в условиях затемнения.
7. Идет паралельный отбор побочных веществ на катализирование гиперцикла и включение в матрицу прото-РНК, первые каталитические молекулы превращаются в прото-белки.
8. На выходе получаем прото клетку, частица минерала источник фосфата, возможно катализатор, возможно матрица с прото-РНК, протобелки катализаторы, гиперциклы и липидную защиту. Потребление сахаров размножение делением пузырьков. Это еще не жизнь но у нее все ресурсы для усложнения.
Надо отметить важнейшую роль УФ на начальном этапе, с одной стороны давая энергию переходу АДФ в АТФ он служил заменой сахара в протогликогенезе с другой его разрушающий эффект постоянно уничтожал те молекулы которые не постоянно не синтезировались, разрушая сложные молекулы на кирпричики которые можно было использовать вновь. Т.е. по сути роль УФ просто ключевая, поэтому мне лично не верятся никакие устойчивые абиогенные процессы в черных курильщиках и в растворах. Исключительно на границе твердой и влаго-воздушной фаз, в адсобрбционномслое или молекулярных каналах минералов.

а кто-нибудь пытался смоделировать эти процессы, идущие от чрезмерно простого к чрезмерно сложному? на словах все выглядит убедительно - много терминов, использование химических особенностей, но тем не менее это всего лишь нулевое приближение наподобие сферического коня в вакууме. без моделирования не получится подтвердить возможность реализации алгоритма, предложенного вами. тем более с образования протоклетки все самое интересное и начинается: образование многоклеточных, образование существ, обладающих сознанием, поведением и проч. проч.

[Игорь Антонов]

а кто-нибудь пытался смоделировать эти процессы, идущие от чрезмерно простого к чрезмерно сложному?

Я, как программист долго интересовавшийся проблемами моделирования эволюции, могу сказать,  что не существует работающей модели автоэволюции реплицирующихся и мутирующих систем на уровне их структурной организации.  По понятным причинам - системность, о которой в 19 веке просто не думали,  да и сейчас многие не задумываются, это комплексная связность большого числа элементов. Случайные  вариации при любом интервале времени и числе попыток не создают оной (кроме как на пустом месте и  из небольшого числа взаимодействующих элементов), а только разрушают её.   Я думаю, что рациональное и одновременно реальное объяснение механизмов прогрессивной эволюции, если оно возможно, будет дополнено (когда-то в светлом будущем) неслучайной изменчивостью организующей направленности.