Калиевые пруды и натриевые океаны. Физические свойства протоклеток

[Питер]

матчасть требует внимания.

Пока никто из блестящих знатоков матчасти не смог ответить по существу вопросов, поставленных в "Калиевых прудах..." Тем, кто бессилен объяснить физические свойства протоклеток Фокса на основе знаний, почерпнутых из сборников Костюка, только и остается, что говорить о "пропаганде". Это признак слабости.

Теория Линга построена на известных физических принципах. Пример антинаучной теории - представления Шноля, например, который причины колебательных процессов, изучавшихся им на протяжении десятилетий, поместил в конце концов где-то в темных глубинах Вселенной. Вот и попробуйте теперь его опровергнуть!

Еще раз. "Калиевые пруды..." я написал не для того, чтобы дать любителям бытовой лексики повод для упражнений. Моя цель находится строго в рамках научного подхода: я хотел бы услышать объяснение свойств микросфер в терминах мембранной физиологии. Только и всего. 

А  ничего,  что  при  формировании   микросфер  используется  глицерин ?  И  совсем  не ясно  из всех  ваших ссылок,   какие  именно  микросфыеры  снимали  -  с  глицерином  или  без ?

[Vladimir Matveev]

Спасибо, Nur, за моральную поддержку и за щедрый подарок - "принцип неопределенности Матвеева". ) Я не вижу признаков существования такого принципа и не касаюсь очень сложной темы - происхождения генов и генетического аппарата в целом.

Когда-то было метко подмечено, что жизнь, прежде всего - главный способ "существования белковых тел". Если я правильно Вас понял, Вы исходите из модели, опирающейся на инвариантность физико-химических свойств белков. То есть из того, что эти свойства неизменны по отношению к включающей их структуре, живой или неживой. По аналогии, следствием такой модели может быть утверждение о невозможности, только на основе этих свойств, вывода о том, с какой из структур мы имеем дело.

Всё верно, но для полной ясности приведу ниже два отредактированных отрывка из мой рукописи. Насчет "утверждение о невозможности" уточню: если потенциалы действия (ПД), показанные на рис. 1 предъявить, убрав все пояснения, электрофизиологу и попросить его указать, где "живой" ПД, а где модельный, то ему останется только гадать, выбирая между ними. Этот пример, и аналогичные примеры, доказывают, что физические свойства белков инвариантны по отношению к условиям их функционирования (в живой клетке или модельной системе). Но не нужно забывать, что белки могут существенно отличаться друг от друга по химическим свойствам или по характеру их взаимодействия с другими белками. По этой причине физические свойства белков необходимо рассматривать как самостоятельную характеристику этих полимеров.

Два отредактированных отрывка из моей рукописи.

Общепринятые физические принципы работы клетки, которые мы встречаем повсюду, и в статьях и в учебниках, применимы только к живым клеткам и не могут, как оказалось, быть использованы для объяснения физических свойств клеточных моделей – протеиноидных микросфер. Отсутствие в литературе содержательного, предметного сопоставления физических свойств живых клеток с аналогичными свойствами их моделей наводит на странную мысль о существовании двух физик белковых тел: одна имеет дело с липидами, каналами и насосами, а другая, неизвестная пока нам физика, управляет работой протоклеток Фокса. «Физики» почему-то разные, а явления, в основе которых они лежат, одинаковые: потенциалы покоя и действия, канальная проводимость, способность отличать K+ от Na+. Законы физики едины и поэтому физические принципы, определяющие организацию и функционирование клетки и протоклетки, должны быть одними для всех с начала времен. Основание для этого утверждения одно: фундаментом жизни во все времена были белки, свойства которых определяет их состав, а не характер геологической эпохи. Однако очевидно, что в научной среде пока нет такого понимания единства физических законов, управляющих свойствами и взаимодействиями белков, порождающими явление жизни. Тут будет, видимо, полезно ввести «принцип инвариантности физических свойств белков»: физические свойства белков не зависят от того, в состав какой структуры они входят, живой или протоклеточной. Модель Ходжкина-Хаксли не в состоянии дать объяснение этой инвариантности, так как она имеет физический смысл только в одном-единственном случае – в случае живой клетки.

Случайные наблюдения, сделанные в аскетичных исследованиях микросфер и других клеточных моделей необходимо объединить и значительно расширить в рамках специальной научной дисциплины – протофизиологии. Тщательному исследованию современными методами подлежат четыре фундаментальных физических свойства протоклеток: (i) полупроницаемость; (ii) способность накапливать одни вещества и удалять из своей внутренней среды другие; (iii) способность генерировать электропотенциалы, и (iv) осмотическая стабильность. Уверен, что полученные при этом знания значительно приблизят нас к решению проблемы происхождения жизни. 

[Vladimir Matveev]

А  ничего,  что  при  формировании   микросфер  используется  глицерин ?  И  совсем  не ясно  из всех  ваших ссылок,   какие  именно  микросфыеры  снимали  -  с  глицерином  или  без ?

Стандартная процедура приготовления микросфер содержит этап диализной очистки полученного полимерного материала от низкомолекулярных соединений. По этой причине в микросферах содержится только полимерный материал.
Дайте, пожалуйста, ссылку на глицерин.

[василий андреевич]

Законы физики едины и поэтому физические принципы, определяющие организацию и функционирование клетки и протоклетки, должны быть одними для всех с начала времен. Основание для этого утверждения одно: фундаментом жизни во все времена были белки, свойства которых определяет их состав, а не характер геологической эпохи. 

О единстве законов физики живого и не - я поддержу, хотя многократно сталкиваюсь с попытками обратного утверждения.
  А вот почему именно белки, а не, допустим, полисаха или иные биополимеры попроще, как база для протоклетки? Ведь даже ДНК - устроена проще. Может и синтезируется проще, чем белки. И название протоклетака не совсем удачно, ибо ассоциируется с "оболочкой", т.е. мембраной.
  Есть явно живые организмы не имеющие мембраны, их обнаруживают в керне скважин, пробуренных на природный газ на глубине до пяти километров. Это желеобразные структуры, перетекающие в микропористой среде, заполненной водой с "адсорбированным" метаном. Жаль что точнее не смогу - очень давно читал исследования, может есть и в сети.

  Все (98%) органические вещества - это молекулярные кристаллы, иные названия: квази-, жидкие кристаллы, даже аморфные кристаллы. Их принципиальное физическое отличие от "нормальных" кристаллов - это многообразие фазовых переходов, при минимуме энергетического воздействия. Могут наблюдаться и спонтанные переходы (бифуркации) из одного состояния в другое.
  Смысл смены состояния - это переход к периодическому функционированию при неизменном факторе среды. Например, если есть постоянное давление газовой фазы, некоторые квазикристаллы поглощают этот газ вначале "круто", потом все меньше, пока не выходят на выполаживющуюся экспоненту, а затем выбрасывают весь газ, после чего начинается новый процесс наполнения газом.
  Любой же периодический процесс - это взаимная работа системы над средой и среды над системой, т.е. функционирование (по-иному, жизнь). Я в Вашей теме постоянно делаю ударение на работу среды над системой, Вы же отчего-то это игнорируете, будто верите, что клетка может работать сама-по-себе. Естественное функционирование - это обязательное повышение энтропии формации среда+система при понижении уровня потенциальной энергии среды. В противном раскладе все попытки "офизичить" живое потерпят фиаско.

[Vladimir Matveev]

А вот почему именно белки, а не, допустим, полисаха или иные биополимеры попроще, как база для протоклетки? Ведь даже ДНК - устроена проще. Может и синтезируется проще, чем белки. И название протоклетака не совсем удачно, ибо ассоциируется с "оболочкой", т.е. мембраной.

Клетка - форма организации живого. Клеточная теория: http://www.yaklass.ru/materiali?mode=cht&chtid=54
Клетки (модели клетки) на основе не белков, а чего-то другого, никого не интересуют, вероятно, потому что еще в 19 веке установлена ключевая роль белков в жизни клетки. Да, не один Вы заметили, что "клетка", a вслед за ней и "протоклетка" - неудачные термины. Но они прижились и приходится ими пользоваться.

Я в Вашей теме постоянно делаю ударение на работу среды над системой, Вы же отчего-то это игнорируете, будто верите, что клетка может работать сама-по-себе.

Влияния среды и ее роли в жизни клетки очевидны и их никто не оспаривает. Проблемы начинаются тогда, когда пытаются объяснить, почему тот или иной фактор среды оказывает влияние на клетку. Все науки о клетке отвечают, или пытаются ответить, именно на этот вопрос. Такое же положение и в области происхождения жизни: одни придерживаются гипотезы РНК-мира, другие стоят за белковую гипотезу происхождения жизни. Собака зарыта в клетке! 

[василий андреевич]

Собака зарыта в клетке! 

Хорошо, надеюсь, что понял Вас.
  Хотя по роду деятельности стремился понять принципы эволюции (а не метаморфизм) таких гелифицированных микрокомпонентов (мацералов) углей, как витриниты, семивитриниты, инертиниты. Там нет белков, а эволюция наблюдаема, как четкая смена во времени и пространстве свойств самих мацералов.

  Модель. Есть два (как минимум) белка или два участка в одном белке, в окружении "структурированной воды", содержащей катионы двух металлов. Надо объяснить, почему за счет осмоса белки не теряют адсорбированную воду в соленую среду. Это как посыпать сахаром срез яблока.
  Более сложную задачу я решать не возьмусь. Думаю, что даже в такой модели "вылезут" слабые токи (потенциалы) и некая "полупроницаемость", избирательность, наподобие "демона Максвелла".
  Просто я привык учинять разборки через понятие тепла и работы. И не уверен, что так упрощая модель, удастся прийти к удовлетворительному решению.

[Vladimir Matveev]

Надо объяснить, почему за счет осмоса белки не теряют адсорбированную воду в соленую среду. Это как посыпать сахаром срез яблока.

Почему не теряют? Теряют. Адсорбированная вода - структура динамичная, стабилизируемая электростатическими взаимодействиями (основную роль играют водородные связи). Вода уйдет туда (например, к сахару), где ее термодинамический потенциал будет минимальным. В равновесных условиях часть адсорбированной воды, возможно, останется в составе адсорбционного слоя. Всё зависит от конкретных условий.

Интересно, где можно почитать о "гелифицированных микрокомпонентах (мацералах) углей, как витриниты, семивитриниты, инертиниты"? Они могут представлять интерес в плане способности воды адсорбироваться на различных поверхностях... Спасибо.

[Питер]

А  ничего,  что  при  формировании   микросфер  используется  глицерин ?  И  совсем  не ясно  из всех  ваших ссылок,   какие  именно  микросфыеры  снимали  -  с  глицерином  или  без ?

Стандартная процедура приготовления микросфер содержит этап диализной очистки полученного полимерного материала от низкомолекулярных соединений. По этой причине в микросферах содержится только полимерный материал.
Дайте, пожалуйста, ссылку на глицерин.

Все  та  же  статья -  которую  обсуждали  ранее.   Или вы     материалы  и методы  там  не  читали  ?  А  то  там  еще  и  лецитин  был.
Przybylski, A. T. (1985). Excitable cell made of thermal proteinoids. BioSystems, 17(4), 281-288.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0303264785900449
Сама  статья  во  вложении,   слова  "диализ"   там  нет.

[василий андреевич]

Интересно, где можно почитать о "гелифицированных микрокомпонентах (мацералах) углей, как витриниты, семивитриниты, инертиниты"? Они могут представлять интерес в плане способности воды адсорбироваться на различных поверхностях... Спасибо.

Уверен, что ничего полезного у угехимиков по поводу группы витринита Вы не выудите, скорее углепетрографам надо изучать физиологию "протоклетки".
  Витринит на ранних стадиях углефикации - это вода, слойки и линзы воды, с растворенными гуминовыми кислотами. А вот то, что происходит далее, как преобразуется структура, как "отжимается" вода, какие формы приобретает углеродный каркас - это за гранью знаний угольщиков, их интересуют свойства, прикладные к использованию в качестве технологического сырья. Лично я выбрал для себя, как базовый, тот факт, что на конечных стадиях эволюции, на антрацитовой стадии, практически все мацералы приобретают оптическую неотличимость, становятся единым целым и теряют способность к дальнейшей эволюции - эдакая конвергенция свойств.
  И самым животрепещущим вопросом остается: как витринит порождает как бы своего антагониста - инертенит (семивитринит промежуточен).

  И еще, для справки. На стадии бурых углей органика становится адсорбентом металлов, которые теряются на последующих стадиях. До сих пор основным источником, например, германия являются бурые угли отдельных месторождений.

[Nur]

Уважаемые Vladimir Matveev, василий андреевич, добрый день!

А не могли белковые молекулы своего рода "садиться" на каркас из ионов натрия с гидратной оболочкой... Потом такие белковые структуры, в натриевом океане, могли включаться в состав мембран, канализируя ее и обеспечивая транспорт ионов по градиенту концентрации... Я вот о чем думаю: в прибрежном слое натриевых океанов могли складываться условия, когда попадающие в океан "протоклетки", представляющие собой капли "цитоплазматического супа" из калиевого пруда с липидным бислоем, получали набор канализирующих белковых молекул, определявших ионный состав внутреннего содержимого "протоклетки" и тем самым - ее своеобразную "видовую" принадлежность. Наподобие того, как бозоны Хиггса в вязкой толще "темной материи" сообщают виртуальным частицам массу...

[Vladimir Matveev]

А  то  там  еще  и  лецитин  был.

Микросферы с лецитином и без ведут себя одинаково. Про диализ есть в других статьях, в которых больше уделяли внимания методам. Если Вам интересно - найдете. У меня нет времени быть Вашим библиотекарем.

[Vladimir Matveev]

скорее углепетрографам надо изучать физиологию "протоклетки".

Дождемся ли?

[Vladimir Matveev]

А не могли белковые молекулы своего рода "садиться" на каркас из ионов натрия с гидратной оболочкой...

Проще представить себе адсорбцию ионов на молекулярной поверхности белка. Но сведения об адсорбционных свойствах белков весьма бедны.

Я вот о чем думаю: в прибрежном слое натриевых океанов могли складываться условия, когда попадающие в океан "протоклетки", представляющие собой капли "цитоплазматического супа" из калиевого пруда с липидным бислоем, получали набор канализирующих белковых молекул, определявших ионный состав внутреннего содержимого "протоклетки" и тем самым - ее своеобразную "видовую" принадлежность.

Подобные схемы в литературе имеются во множестве. Нет соответствующих экспериментальных данных. По этой причине я и настаиваю, что необходимо исследовать физические свойства микросфер и других клеточных моделей. Без таких исследований фантазия ничем не ограничена...

[Питер]

И  искать  не буду.  У  меня  тоже  нет времени  на  ерунду  -  есть  статья,  там  есть  лецитин  и  глицерин.   Он  там  есть ?   Да.   Вы  писали,  что  в  протоклетках  такого  нет.   Однако,  есть.  И  микросфер  без  лецитина в  этой  статье  нет. 
Токуйте  дальше  для   не-биологов. 
 

[Vladimir Matveev]

И  искать  не буду.  У  меня  тоже  нет времени  на  ерунду  -  есть  статья,  там  есть  лецитин  и  глицерин.   Он  там  есть ?   Да.   Вы  писали,  что  в  протоклетках  такого  нет.   Однако,  есть.  И  микросфер  без  лецитина в  этой  статье  нет. 
Токуйте  дальше  для   не-биологов. 

По одной статье никто статей не пишет. Для тех, кто знает литературу, всё понятно. Плавление аминокислот сопровождается их частичным разложением (об этом здесь упоминали), поэтому очистка полимерного материала диализом - это само собой разумеющаяся процедура, не требующая упоминания в каждой статье...
Цитата: "Aqueous solutions of the polymers were made in a concentration of 20 mg of polymer in 1 ml of water with addition of 0.2 ml of glycerol and 20 mg of lecithin, or without lecithin." Тут ясно написано, что в одних случаях лецитин добавляли, в других - нет. Читать нужно внимательно.