зарождение жизни на земле

[Ярослав Смирнов]

Я еще вспомнил инетересную теорию, что континенты возникали на земле трижды. Первый был вроде один и маленький совсем не более гренландии. О нем почти ничего не известно и он ушел в кору с нисходящим потоком. Второй раз возникло несколько более крупных плит и они тоже ушли в глубь, от них остались какие то следы. Вроде все они были уже с океаном. Не знаю правда иль нет, может Ярослав, на геофоруме спросите?

В учебнике по исторической геологии примерно так и написано.

А вот оценить количество генов пробиоты это интересная идея! Кто с этим сможет помочь? Перечислим необходимый минимум для пробиоты и посчитаем минимальный набор для РНК.

Интересная обзорная статья со множеством ссылок.
"Composing life"
http://www.nature.com/embor/journal/v1/n3/full/embor574.html
Ещё один абстракт.
http://www.nature.com/nature/journal/v390/n6660/abs/390591a0.html
Emergence of symbiosis in peptide self-replication through a hypercyclic network
«Here we report a chemical system that constitutes a clear example of a minimal hypercyclic network, in which two otherwise competitive self-replicating peptides symbiotically catalyse each others' production.»
И ещё абстракт:
The Early Phases of Genetic Code Origin: Conjectures on the Evolution of Coded Catalysis
И ещё:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17411166
Complex dynamics in a cross-catalytic self-replication mechanism.
Моделирование на компе:
http://evonet.lri.fr/evoweb/resources/books_journals/record.php?id=214
Artificial Life V: Proceedings of the Fifth International Workshop on the Synthesis and Simulation of Living Systems
Ага, вот абстракт по существу заданного вопроса:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15556408?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DiscoveryPanel.Pubmed_Discovery_RA&linkpos=4&log$=relatedarticles&dbfrom=pubmed
Minimal self-replicating systems.
А вообще, если совсем минимум - одна РНК-зависимая РНК-полимераза, которая может находиться в двух состояниях - информационном (скажем в водной среде), и ферментативном - фиксированной в липидном слое, на апатитах, частице глины или иной подложке. При отсутствии конкуренции даже не очень высокая точность не критична, скорее даже полезна - повышает изменчивость и приспосабливаемость.

[Oleg_Dm]

каким образом это осуществляется? точнее, что из себя представляет та матрица

Я не прорабатывал эту часть, поэтому пока это только предположение. Основная идея, что есть у нас поверхность апатита с адсорбированными и/или химически связанными (картинки я выше парочку приводил) молекулами типа АДФ, НАД, коферментов. Далее 2 варианта, первый цепочка собиралась в органической среде (несколько молекулярный адсорбционный слой) кодирующие участки были связанными водородными связями с АДФ и т.п., некодирующие попавшие на растояние до следующих молекул проферментов. Второй вариант что сборка шла с участием самой поверности  кристалла апатита,  в которой есть парные РО4 тетраэдры, считка аналогично за счет связанных водородными связями молекул, в последущем такая цепочка должна была выщелачиваться из кристалла, вместе с дифоссфатными мостиками. Первый вариант - сборка "сверху" во втором адс. слое, второй вариант - сборка "сбоку" в первом адс. слое. Первый вариант предусматривает избыток органики и наличие циклов увлажнения высушивания чтобы в слое органики присутствовал выщелоченный и высушеный пирофосфат. Второй вариант напротив предполагает минимум органики зато более простую сборку с участием готовых дифосфатных групп, связанных с рибозой.  Может придумается и третий вариант.
Вопрос какой механизм реальней, и реализовался первый или второй или оба в разных условиях надо прорабатывать. Надо почитать подробней синтез РНК. И предложить механизм.

Приглашаю поучаствовать в этом!

[Oleg_Dm]

что континенты возникали на земле трижды. Первый был вроде один и маленький совсем не более гренландии. . Второй раз возникло несколько более крупных плит и они тоже ушли в глубь, от них остались какие то следы. Вроде все они были уже с океаном. В учебнике по исторической геологии примерно так и написано.  

Хм, интересно а не его ли я читал в интернете?    А, ссылки на нефэнтезийные сайты о ранней геологии и формировании земли, не покажите. Я порылся, но столько ерунды пишут, аж уши вянут.

Интересная обзорная статья со множеством ссылок.
"Composing life"
http://www.nature.com/embor/journal/v1/n3/full/embor574.html

Спасибо за ссылки, почитал. Эта статья любопытная, идея верная что липиды должны быть в самом старте. Но у них, как, что образуется, я не понял, одни рассуждения и моделирования. Где конкретика, где хоть одно название вещества? Опять таки красивая идея, а рассуждения о загадочных амфифильных молекулах и непонятных циклах самовоспроизведения. Ссылки замечательно, но там тоже только общие абстракты и никакой конкретики. Убивают такие статьи как красивую идею, так и серьезного читателя.

Ещё один абстракт.
http://www.nature.com/nature/journal/v390/n6660/abs/390591a0.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17411166
Моделирование на компе:
http://evonet.lri.fr/evoweb/resources/books_journals/record.php?id=214
Ага, вот абстракт по существу заданного вопроса:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15556408?
А вообще, если совсем минимум - одна РНК-зависимая РНК-полимераза, которая может находиться в двух состояниях - информационном (скажем в водной среде), и ферментативном - фиксированной в липидном слое, на апатитах, частице глины или иной подложке. При отсутствии конкуренции даже не очень высокая точность не критична, скорее даже полезна - повышает изменчивость и приспосабливаемость.

Почитал абстракты, в принципе идея понятна, но это немного не о том, я хотел прикинуть какой размер будет у РНК которая будет кодировать 3 первых гиперцикла. А так логично подтверждается предположение, что жизнь возникла от обьединения нескольких гиперциклов. Жаль нет самих статей, может на какие идея подтолкнули.

Ссылку про компьютерное моделирование не понял, что это?

Про минимум я говорил немного другой. Вполне возможно, что могла возникнуть очень маленькая, чисто "РНК-мирская", РНК, которая сама себя бы и копировала в растворе аминокислот. Но это путь в тупик, если она не несла полезной информации. Даже если при копировании были ошибки, ей пришлось бы бесконечно долго изобретать процессы клетки, т.к. они ей попросту не нужны. Другое дело если РНК собиралась уже считываясь с матрицы катализирующей первые процессы клетки. Тогда неточность сборки напрямую влияла на приспособленность пробиоты. Скопировалось с ошибкой которая произведет новый катализатор - вот тебе улучшение/изменение пробиоты. Скопировалась с улучшением только самовоспроизведения - вот тебе и дорожка прямиком в РНК-мир, с потерей клеточных процессов. То есть, получается интересная идея, что РНК-мир был не источником а конкурентом пробиоты и жизни за сиходные вещества. Тогда можно предположить, что простые РНК-вирусы и есть вершина эволюции РНК-мира.

Пока тоже на уровне спекуляций, реакции не писал  

[Ярослав Смирнов]

Продолжаются работы по моделированию пробиот.
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07018.html

[Рендалл]

КОСТЕЦКИЙ Э.Я. КАК ВОЗНИКЛА ЖИЗНЬ Теория возникновения протоклеток и их структурных компонентов // Вестник Тихоокеанского государственного экономического университета. 2008. №1. С. 79-101

Далее будут обе части сразу.

[Ярослав Смирнов]

Хм, интересно а не его ли я читал в интернете?    А, ссылки на нефэнтезийные сайты о ранней геологии и формировании земли, не покажите. Я порылся, но столько ерунды пишут, аж уши вянут.

Хороший сайт:
http://geo.web.ru/
- масса интересных книг, ссылки, форум.

[ruralmih]

Хм, интересно а не его ли я читал в интернете?    А, ссылки на нефэнтезийные сайты о ранней геологии и формировании земли, не покажите. Я порылся, но столько ерунды пишут, аж уши вянут.

Хороший сайт:
http://geo.web.ru/
- масса интересных книг, ссылки, форум.

Что то этот сайт у меня не запускается

[Ярослав Смирнов]

Что то этот сайт у меня не запускается

У меня без проблем запускается. Попробуйте в гуголе забить "Геологический факультет МГУ неофициальный сайт"

[Ярослав Смирнов]

КОСТЕЦКИЙ Э.Я. КАК ВОЗНИКЛА ЖИЗНЬ Теория возникновения протоклеток и их структурных компонентов // Вестник Тихоокеанского государственного экономического университета. 2008. №1. С. 79-101

Прочёл статью. Вполне возможно, что биополимеры росли на апатитах и в безводном пространстве, но переход к жизни, всё-таки , имхо, нуждается в воде и липидах. И не совсем понял, чем автору не нравится гидроапатитная теория?

[Oleg_Dm]

Продолжаются работы по моделированию пробиот.
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature07018.html

А саму статью часом не удалось достать? Так понимаю они исследуют происхождение мембран? Мне кажется, что, все-таки, первично была не жирноэфирная мемрана. Хотя у нее есть свои преимущества, конечно. Сразу приходят в голову два возражения - сложное строение мембраны и обязательное присутствие АДФ и фосфатов. Сложность строения мембраны позволяет предположить что основные ее структуры закладывались уже на этапе ее формирования, а в дальнейшем усложнялись. Просто липидная капля как коацерват со временем исчезнет. Наличие фосфатов и фосфатирующих агентов первых гиперциклов позволяет предположить что из эфиров жирных кислот должны были образоваться и фосфоэфиры. Возможно что первичные структуры имели смешанный характер - эфиры и фосфоэфиры.

Пойду почитаю Костецкого.

[Oleg_Dm]

Новейшая работа по апатитной теории:

Спасибо, долгожданная статья!
Что особо понравилось - сделан правдоподобный обзор статей по тематике. Действительно тьма работ с кучей моделей и построений и без единой формулы и обьяснения как, все таки, хоть что то возникло!

Второй момент разобрана кристаллохимия апатита и органоминеральных кристаллов. Я, честно говоря, над этим долго бился, но достиг скромных результатов, так что было очень познавательно почитать подробное изучение.

Не очень понятно сравнение клетки с кристаллом, наверное имелось ввиду структура подобная жидкому кристаллу.
Много еще не разобрано, но видимо планируется во второй части статьи.
Задел сделан серьезный хотелось бы таким увидеть и продолжение.
Кстати, Рендалл, а почта Костецкого доступна, он отвечает, интересно было бы обсудить?

Вполне возможно, что биополимеры росли на апатитах и в безводном пространстве, но переход к жизни, всё-таки , имхо, нуждается в воде и липидах. И не совсем понял, чем автору не нравится гидроапатитная теория?

Тут я согласен.Без воды и липидов совершенно точно никуда. С одной стороны воды как таковой в клетке почти нет, но с другой органоминеральные кристаллы могли лишь служить зародышами процесов с гиперциклами. Думаю эта часть будет/должнабыть изложена в продолжении статьи.
Весь синтез более вероятен не в кристалле а на границе раздела в адсорбционном слое. Но зародыши органоминеральные апатит-белок могли быть основой/запасом/питанием/источником новых молекул для первых протоклеток.
Это хорошая идея которую надо бы потестировать на образцах.

[Oleg_Dm]

Вот наткнулся на популярную статью "про гейзеры".
http://www.membrana.ru/lenta/?8297
Еще один липидный кирпичек к абиогенезу, но подход мне ненравится, хорошо бы посмотреть оригинал статьи...

[Рендалл]

Много еще не разобрано, но видимо планируется во второй части статьи. Задел сделан серьезный хотелось бы таким увидеть и продолжение.

Выйдет 2 часть, отсканирую и скину.

Кстати, Рендалл, а почта Костецкого доступна, он отвечает, интересно было бы обсудить?

Есть ссылка: http://www.dvgu.ru/info/phones/sendmail.phtm?id=304
Но лично не пробовал.

[Комбинатор]

Возможная дата появления жизни на Земле отодвинута до 4.25 млрд. лет назад:
http://www.gazeta.ru/science/2008/07/03_a_2773233.shtml

[Imperor]

Первое - в начале - практически все доводы сводятся к "маловероятным", а не невозможным...

Ну а что же Вы хотели. Это же научная статья. Как известно, принципиально невозможно доказать невозможность. Ибо в ответ на неудачную эмпирическую попытку "поймать Карлсона на кухне" я всегда могу ответить: "Карлсон только что здесь был, уже улетел, но обещал вернуться".
Именно поэтому А.С. Спирин и вынужден осторожно говорить о "маловероятности", вместо "невероятности".
Однако в обсужденной нами научно-популярной статье А.С. Спирин высказался вполне категорично:

Вопрос не в том, как из нуклеотидов могли сложиться первые РНК, а в том, как могли появиться сами нуклеотиды. Я два года пытался разобраться в этой проблеме и в конце концов пришел к выводу, что жизнь на Землю могла быть занесена только из космоса. Я убежден, что синтез нуклеотидов невозможен ни при каких условиях – тех, которые мы знаем. Единственное, что остается предположить, что они возникли каким-то неведомым нам образом. Пожалуйста, хотите, думайте о божественном вмешательстве, но это для нас непривычно, а хотите, так просто отделывайтесь фразой о том, что условия в космосе настолько разнообразны, что среди них найдутся и такие, каких мы и вообразить-то не в состоянии

http://www.ng.ru/science/2004-04-14/13_life.html
Еще раз повторюсь - я уверен, что если один из лучших специалистов в этой проблеме высказывается по поводу абиогенеза столь категорично, то, значит, для этого имеются все основания.
Например, вот такие:

Заключение, которое можно сделать из всех имеющихся данных, не утешительно: несмотря на все ухищрения и моделирование различных условий первобытной Земли, к настоящему времени не удается воспроизвести полный абиогенный синтез ни одного из нуклеотидов, являющихся компонентами (мономерами) РНК (Orgel, 2004; Joyce and Orgel, 2006).

Кстати, общий вывод Спирина (по совокупности приведенных аргументов) в его научной статье тоже звучит весьма категорично, как приговор гипотезе Земного абиогенеза:

Сделан вывод о невозможности возникновения, существования и эволюции мира РНК в клеточные формы жизни на Земле.

И еще по поводу "невозможности" - самопроизвольное затекание выпущенного газа обратно в баллон - это тоже не невозможный процесс, а лишь "весьма" маловероятный

, во-вторых очень странно звучит ковалентная нестабильность РНК при температурах ок 90 градусов, поскольку есть бактерии живущие при 130... ну можно разве только списать на клеточную среду.

Именно так. Именно клеточная среда стабилиризует РНК (в приемлемой степени). Об этом, кстати, Спирин тоже говорит (в прочитанной Вами статье):

В то же время белки могут сохранять свою нативную (функциональную) конформацию и целостность в гораздо более широком диапазоне условий, а при комплексообразовании с РНК могут их стабилизировать. Еще более широкими возможностями для приспособления к экстремальным условиям обладают микробы -  не только благодаря стабильности белков, но также и возможности поддержания  внутриклеточной среды, противодействующей ряду внешних условий, и мощным репарационным механизмам, быстро исправляющим повреждения нуклеиновых кислот и белков.

От себя же добавлю, что клетка не просто "исправляет повреждения", а вообще всё время перестраивает все свои молекулярные структуры. Клетка - это непрерывный конвейер самовоспроизведения, и надеяться, что "живые" вещества клетки будут вести себя так же и в изолированном виде вне клетки - нечего.
Например, та же рибоза в водном растворе нестабильна. Ее время полужизни в горячей воде исчисляется всего парой часов.

Также, не приведено никаких чётких доводов по тому, почему не могло быть перехода на РНК с чего-то более простого -

Если Вам интересно, то можете посмотреть вот здесь:
http://www.paleo.ru/forum/viewtopic.php?t=973&postdays=0&postorder=asc&start=150
мои комментарии к другому обзору (зарубежному) по проблеме РНК-мира. На этой же странице приведен и полный текст самого обзора. В этом обзоре поднимался вопрос о возможном существовании "пре-РНК-мира". К сожалению, во-первых, на роль предшественников РНК просто нет подходящих кандидатов - вещества, известные химикам, на выполнение этой роли почти неспособны. Во-вторых, данная гипотеза сразу же тянет за собой целый клубок других (новых) неразрешимых проблем (см. обзор).

тем более, если речь идёт о растворе всяких, самых разных молекул - много кто мог прилипнуть один к другому.

Во-первых, этот довод - "много кто мог прилипнуть один к другому" - на самом деле, совсем не помогает гипотезе абиогенеза, а является чуть ли не главной ее проблемой - проблемой органического мусора. Среди тысяч самых разных молекул органического мусора случайная функциональная молекула тут же бесследно потеряется, или вообще химически прореагирует с "мусором" и потеряет свои свойства. Просто в качестве примера - формальдегид (альдегиды были одним из продуктов опыта Миллера) реагирует с аминокислотами (метод Серенсена - используется для качественного определения аминокислот методом титрования).
Еще один пример просто для иллюстрации роли "мусора":
http://www.membrana.ru/articles/readers/2002/11/22/192800.html

Глицин, например, добавляют в водку для связывания сивушных масел. Таким образом, говорить о каком-то "первичном бульоне", насыщенном аминокислотами, просто глупо

Во-вторых, не надо забывать, что концентрации всех этих "много кто мог прилипнуть" были такими, о которых в химии принято говорить "следы вещества" - т.е. так называемый "первичный бульон" был просто-напросто не очень чистой дистиллированной водой (это проблема разбавления - в этой ветке я уже о ней говорил).

Также, насчёт бомбардировки это вроде какой-то казус - Солнечная система делает оборот за 250 млн лет, о каком прохождении чего-либо 3.9 млрд лет назад может идти речь?

Поищите в интернете. Я много раз натыкался на информацию о глобальной метеритной атаке примерно в это время, приведшей (насколько я понял), даже к локальным расплавлениям земной коры.
Впрочем, данные по австралийским цирконам несколько путают всю картину.

потом, автор рассуждает о возможности развития жизни на кометах и т. д. то есть иными словами, эта статья - обзор проблем, но никак не опровержение.

Ну, если Вы оцениваете вот эту фразу (вынесенную в abstract):
"Сделан вывод о невозможности возникновения, существования и эволюции мира РНК в клеточные формы жизни на Земле"
как "обзор проблем, но никак не опровержение", то я должен выразить Вам мои поздравления в проявленном искусстве "мягких формулировок" :wink: