Социальная и биологическая организация систем

[АrefievPV]

Сложная жизнь возникла на полтора миллиарда лет раньше, чем считалось, но тут же вымерла
https://naked-science.ru/article/biology/slozhnaya-zhizn-voznikla
Со времен Чарлза Дарвина биологов крайне беспокоил кембрийский взрыв биоразнообразия: получалось, что множество сложных организмов почти одномоментно возникли из очень простых. Это казалось противоречащим естественному отбору. В новой научной работе ученые показали сходные события за полтора миллиарда лет до кембрийского взрыва.

Исследователи из Кардиффского университета (Великобритания) проанализировали отложения возрастом 2,1 миллиарда лет из Габона. Они пришли к выводу, что столкновение континентов в этом районе в ту эпоху привело к образованию небольшого мелководного моря, из-за уникальных условий получившего большое насыщение кислородом и фосфором — аналогичное тому, что возникло для всей Земли примерно 0,6 миллиарда лет назад в эдиакарском периоде и позднее. Результатом событий давностью в два миллиарда лет стало возникновение своего рода оазиса довольно сложных форм жизни. Статья об этом опубликована в журнале Precambrian Research.

Жизнь на Земле возникла приблизительно четыре миллиарда лет назад, вскоре после образования самой планеты (4,5 миллиарда лет назад). Однако основную часть своей истории она была представлена главным образом малыми по размерам одноклеточными-прокариотами, лишенными клеточного ядра. Это резко отличало ее от жизни нашей эпохи, где доминируют (в том числе по массе) эукариоты, организмы с клеточным ядром.

Считается, что доминирование эукариот стало возможным только после миллиардов лет медленного накопления кислорода в земной атмосфере. Без него настолько сложные клетки энергетически тяжело «прокормить». Поэтому, как полагают многие биологи, где-то до эдиакарского периода появление сложной биоты было практически невозможно.

Авторы новой научной работы исследовали породы, относящиеся к району столкновения двух древних докембрийских континентальных платформ — кратонов Конго и Сан-Франсиско. Оказалось, в этом районе примерно 2,1 миллиарда лет назад произошло резкое изменение содержания углерода-13. Его концентрация снизилась, что характерно для быстрого роста биомассы. Живые организмы «склонны» к использованию самых легких атомов углерода — изотопа углерод-12, — поэтому падение содержания углерода-13 указывает на то, что в том районе процветала жизнь.

Одновременно с этим событием в древних породах зафиксировали рост концентрации фосфора. Авторы работы полагают, что он стал результатом усиленной вулканической и гидротермальной активности в регионе в момент столкновения древних континентальных платформ. Высокие температуры частично вернули в оборот фосфор из донных отложений, подняв его уровень.

В результате цианобактерии в этом регионе перешли в необычный для той эпохи режим быстрого размножения. Море, изолированное от океана сталкивающимися континентами, быстро «зацвело». Но, в отличие от современных условий, когда такое «цветение» ведет к падению содержания кислорода в толще вод, тогда все пошло наоборот. В атмосфере еще не было изобилия кислорода, зато фотосинтез цианобактерий привел к быстрому росту содержания кислорода в воде.

Свидетельствами таких событий ученые посчитали простые формы многоклеточной жизни, следами которых они полагают ряд окаменелостей (часть из них — на фото выше). Ранее в научной среде связь этих окаменелостей с жизнью ставили под сомнение, поскольку это довольно крупные объекты. Если принять их биологическую природу за факт, то получается, будто 2,1 миллиарда лет назад на Земле уже была сложная жизнь.

Исходя из новых данных, исследователи предложили считать, что эволюция сложной жизни на нашей планете протекала в два этапа. В первый, 2,1 миллиарда лет назад, рост концентрации кислорода в морской воде привел к первой эпохе относительно сложной жизни.

Однако изоляция местного моря от океана не могла длиться вечно, как и высокая концентрация фосфора, необходимая жизни для процветания. Когда эти факторы перестали работать, местная сложная жизнь должна была погибнуть. Вернуться к подобным формам биота планеты смогла лишь через полтора миллиарда лет, в эдиакарии и последующем кембрийском взрыве.

[АrefievPV]

Haplorchis pumilio — пример экстремальной эусоциализации среди паразитических червей
https://elementy.ru/novosti_nauki/434249/Haplorchis_pumilio_primer_ekstremalnoy_eusotsializatsii_sredi_paraziticheskikh_chervey

При словах «эусоциальные животные» чаще всего на ум приходят пчелы, термиты, муравьи или, на худой конец, голые землекопы, — но никак не крошечные паразитические черви. Однако за последние годы было выявлено немало примеров разделения труда в колониях различных видов трематод, а недавно американские исследователи обнаружили, пожалуй, наиболее экстремальный пример такого разделения у пресноводной трематоды Haplorchis pumilio. Впервые доказано, что солдаты — «профессиональные» защитники колонии, жертвующие собой ради успешного размножения сородичей, — у H. pumilio полностью стерильны и являются результатом особой линии развития, отличной от развития «нормальных» особей. Присутствие такой специализированной касты в колониях червей может обусловливать их исключительную экологическую успешность и доминирование в сообществах пресноводных трематод.

P.S. Ссылки в дополнение:

Предложен новый взгляд на происхождение общественного образа жизни у животных
https://elementy.ru/novosti_nauki/431408/Predlozhen_novyy_vzglyad_na_proiskhozhdenie_obshchestvennogo_obraza_zhizni_u_zhivotnykh

У плоских червей обнаружена эусоциальность
https://elementy.ru/novosti_nauki/431418/U_ploskikh_chervey_obnaruzhena_eusotsialnost

Родственный отбор способствует кооперации между полами
https://elementy.ru/novosti_nauki/432957/Rodstvennyy_otbor_sposobstvuet_kooperatsii_mezhdu_polami

Социальность и общественный образ жизни были уже с момента зарождения жизни. Немного об этом здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg235197.html#msg235197

[АrefievPV]

Как возникла жизнь на Земле

00:00:00 Вступление. Тема лекции.
00:01:24 Эксперименты в лаборатории.
00:04:48 Гипотезы абиогенеза – происхождения живого из неживого.
00:08:52 Репликаторы и эволюция.
00:15:27 Мир рибозимов.
00:19:59 Гипотеза клеточных мембран.
00:24:52 Возможно ли повторить зарождение жизни?

P.S. Видео долго загружается вначале (минут пять-шесть, примерно). И во время просмотра ещё пару раз подгружалось (уже недолго, минуты полторы-две).

[АrefievPV]

Бактерия позаимствовала гены моллюска, чтобы паразитировать в ядрах его клеток
https://elementy.ru/novosti_nauki/434260/Bakteriya_pozaimstvovala_geny_mollyuska_chtoby_parazitirovat_v_yadrakh_ego_kletok

Ряд бактерий приспособлен к внутриклеточному паразитизму, но такой «высший пилотаж» как жизнь внутри ядра клетки, — большая редкость. Обычно ядерным паразитизмом промышляют бактерии-патогены протистов, однако в новой публикации в журнале Nature Microbiology описан такой случай у глубоководных морских моллюсков. Бактерии 'Ca. Endonucleobacter' живут в жабрах двустворок Bathymodiolus puteoserpentis и Gigantidas childressi, делятся в клеточном ядре, где достигают численности до 80 тысяч. Они вызывают «раздувание» органеллы — размеры ядра увеличиваются до 50 раз.

Биологи выяснили, что в основе уникальных адаптаций эндонуклеобактера лежит горизонтальный перенос генов факторов-ингибиторов апоптоза (IAP) из генома моллюска-хозяина (возможно, опосредованный вирусами). Горизонтальный перенос генов от эукариот к бактериям считают редкостью, однако новая работа пополнила растущий список его примеров.

[АrefievPV]

Замечание к сообщению:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg273049.html#msg273049
(там много всего, но замечание только про сохранение)

Любые стратегии сохранения не гарантируют абсолютного сохранения.

1.Можно сохранить свою структуру (полностью или хотя бы базовую структуру) став суперпупер прочным/устойчивым/неизменным. Системы из прочного вещества имеются, но они тоже могут быть изменены/разрушены внешними действиями (и алмазы, и металлы, и пр. не являются абсолютно неразрушимыми и неизменными). Даже такие системы, как протоны уж насколько устойчивые, но в ускорителях тоже «разваливаются», порождая кучу обломков.

2.Можно сохранить свою структуру (полностью или хотя бы базовую структуру) обрезав/отключив все связи с окружением – то есть, чтобы ничто не смогло на тебя воздействовать и изменить твою структуру. Для этого надо свалить куда-то на край Вселенной в абсолютный вакуум, остыв до абсолютного нуля.

Кстати, стратегии сохранения из п.1 и п.2. хорошо сочетаются друг с другом.

3.Можно сохранить свою базовую структуру жертвуя второстепенной структурой – то есть, под действием среды система постоянно переходит в разные состояния, сохраняя в неизменности свою базовую структуру. Такую стратегию сохранения уже допустимо считать адаптацией.

4.Можно сохранить свою базовую структуру непрерывно реплицируясь/копируясь. При этом полностью скопировать второстепенную структуру обычно не удаётся. Эта стратегия годится для слабосвязанных и легкоизменяемых систем в среде, в которой эти системы легко реплицируются.

Опять-таки, стратегии сохранения из п.3 и п.4 хорошо сочетаются друг с другом.

Для живых систем (нашего (атомно-молекулярного) типа жизни – коллоидных растворов на основе соединений углерода и воды) в активной фазе существования характерна комбинация стратегий сохранения из п.3 и п.4. А в пассивной фазе существования стратегия сохранения напоминает комбинацию стратегий из п.1 и п.2 – живая система становится сухой, физически прочной, химически инертной, а оболочка способствует обрезанию/отключению связей с окружением.

P.S. Базовая структура системы, это такая структура, без которой система не существует именно как эта конкретная система – то есть, это будет либо уже другая система, либо не будет системы вообще. Изменение структуры системы при неизменности её базовой структуры называется состоянием этой системы.