была ли бы молекулярная эволюция быстрее при высоких темпеатурах (и давлениях):
Вот цитата:
Цитироватьhttp://truemoral.ru/up_3.html
- Не учитывается одна тонкая штука, - ответил мне Кушелев, - Химическая эволюция шла... 50 триллионов лет!
И пояснил свою мысль... Все расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур, ведутся исходя из так называемых н.у. - нормальных условий (атмосферное давление, температура, примерно равная 22°С). Но химические реакции могут протекать в сотни тысяч раз быстрее, если повысить температуру на несколько сотен градусов и давление, скажем, до 250 атмосфер. Вот тогда-то, на что в нормальных условиях действительно потребовалось бы много-много триллионов лет, удастся уложить всего в полмиллиарда. Химики знают, что повышение температуры на 10 градусов повышает скорость реакции окисления вдвое. Повышение температуры на 20 градусов, соответственно, повышает скорость реакции (количество прореагировавших молекул) вчетверо. И так далее. Вот такая геометрическая прогрессия.
- 50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет. Впрочем, если быть строгим, в нормальных условиях эволюция пройти не смогла бы. Некоторые специфические реакции достижимы только в "ненормальных" условиях. Например, в черных курильщиках...
Черные курильщики - это подводные гейзеры. Они расположены на дне океана, где из разломов земной коры бьет фонтан перегретой воды температурой 250-300 градусов С под давлением в 250 атмосфер.
....
- Как это ни парадоксально на первый взгляд, но при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре. Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее, а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. А главное, самоё начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины. При н.у. это просто нереально.
Правда ли, что
при более высоких температурах "снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. И подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины"?
Кстати, а почему ВСЕ реакции окисления идут быстрее при высокой температуре?
Ведь обратные реакции по идее тоже должны убыстряться с ее повышением? Или их скорость не (всегда) зависит от t, ибо в большинстве случаев эти обратные реакции мономолекулярны?
Наверное причина в повышении температуры кипения воды.
Я бы лично не воспринимал научно-популярные книжки Никонова как надёжный источник информации.
Я бы тоже.
Но это касается химиии (а Никонов - химик). И он там ссылается на какого-то Кушелева.
Цитата: "Alexy"Я бы тоже.
Но это касается химиии (а Никонов - химик). И он там ссылается на какого-то Кушелева.
Он окончил МИСИС (московский институт стали и сплавов), так что, к органической химии он всё же имеет весьма отдалённое отношение. Кроме того, например, Панов мне как-то писал, что Никонов очень вольно трактует в своих публикациях те идеи и мысли, которые он высказывал в своих интервью с ним.
Цитата: "Alexy"Правда ли, что при более высоких температурах "снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.
На порядки возрастает скорость химических реакций. Скорость же синтеза НК определяется, во-первых, диффузией мономеров к активному центру фермента, которая от температуры не сильно возрастает, во-вторых конформацией полимераз - каждая оптимизирована под свою температуру. Сохранять ведь нужную конформацию и динамику при вовышении температуры белку становится труднее.
Полимеразы в принципе наверное могли бы быть оптимизированы и под более высокие темературы?
ЦитироватьСкорость же синтеза НК определяется, во-первых, диффузией мономеров к активному центру фермента, которая от температуры не сильно возрастает
А насколько именно она возрастает от t?
Подытожим расчеты Никонова-КУшелева:
Цитироватьповышение температуры на 10 градусов повышает скорость реакции окисления вдвое.
Значит повышение t например на 300 град. повышает скорость в 2^30= 2^(10*3)=(2^10)^3=~1000^3=1 миллиард раз.Цитировать50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет.
Т.е. скорость выше в 100 000 000 (сто миллионов раз). Верно подсчитано.
Цитироватьпри таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.)
1) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре.
2) Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее,
3)а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.
4) А главное, самоё начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины.
Для процессов (1) и (2) ускорение уже
наа...много меньше.
А
на сколько именно порядков быстрее при 300 С, чем при н.у., происходят реакции (3) и (4)?
Цитата: "Alexy"50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет.
Меня так лично больше интересует, откуда взялась оценка в 50 триллионов лет, как времени эволюции "первичного бульона" в "первую клетку" при нормальных условиях?
500 млн лет умножить на ускорение из-за высокой температуры, т.е на 100 млн. -- 1 млрд.
Правда сомневаюсь, что ускорение хзимич. эволюции при повышении t может быть таким большим.
Цитата: "Alexy"500 млн лет умножить на ускорение из-за высокой температуры, т.е на 100 млн. -- 1 млрд.
Правда сомневаюсь, что ускорение хзимич. эволюции при повышении t может быть таким большим.
По моему, я извиняюсь, это просто бред. Взята зависимость скорости роста от температуры простейшей химической реакции в замкнутой системе, стремящейся к положению равновесия, и применена к оценке скорости эволюции, которая может протекать лишь в открытых системах, и принципиально является процессом на много порядков более сложным, чем реакция присоединения химически активного кислорода к реагенту. Вообще, если бы скорость прогрессивной эволюции так сильно зависела от скорости репликации молекул рибонуклеиновых кислот, то быстрее всего должны были бы эволюционировать в сторону усложнения бактерии.
Наверное Вы правы, что увеличение скорости не может быть столь значительным.
Хотя не понял, причем тут замкнутые и открытые системы.
Наверное скорость очень многих бимолекулярных реакций возрастает с температурой, если обратная реакция мономолекулярна?
Цитата: "Alexy"
Хотя не понял, причем тут замкнутые и открытые системы.
Потому, что эволюция замкнутых систем подчиняется законам термодинамики, то есть, они всегода эволюционируют в состояние с максимальной энтропией (причём, по мере приближения к оному, скорость эволюции замедляется). А с открытыми системами всё гораздо сложнее...
А почему Вы думаете, что Никонов предполагал эту систему замкнутой?
Цитата: "Alexy"А почему Вы думаете, что Никонов предполагал эту систему замкнутой?
Я не знаю, что предпологал Никонов, но процесс окисления это типичный процесс, не требующий внешнего источника низкоэнтропийной энергии.
Не всё ли равно, открытая она или замкнутая, но при этом большая, как оно и есть в реальности.
Давайте лучше поговорим о собственно зависимостях скоростей конкретных реакций (3). и 94) от температуры.
Цитата: "Alexy"Не всё ли равно, открытая она или замкнутая, но при этом большая, как оно и есть в реальности.
Не понял фразу "но при этом большая, как оно и есть в реальности".
По сравнению с чем бактериальная клетка "большая"?
Цитата: "Alexy"
Давайте лучше поговорим о собственно зависимостях скоростей конкретных реакций (3). и 94) от температуры.
Если Вас интересуют конкретные значения скорости реакций, то я их не знаю.
Цитата: "Alexy"Все расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур, ведутся исходя из так называемых н.у. - нормальных условий (атмосферное давление, температура, примерно равная 22°С).
Но химические реакции могут протекать в сотни тысяч раз быстрее, если повысить температуру на несколько сотен градусов и давление, скажем, до 250 атмосфер.
Хотел бы обратить ваше внимание на то, что "жизненные структуры" имеют белковую природу. А белок при повышенных температурах денатурирует.
Цитировать
Денатурация белков (от лат. de— приставка, означающая отделение, удаление и лат. nature — природа) — потеря белковыми веществами их естественных свойств (растворимости, гидрофильности и др.) вследствие нарушения структуры молекул.
Практически любое заметное изменение внешних условий, например, нагревание или обработка белка кислотой приводит к последовательному нарушению четвертичной, третичной и вторичной структур белка. Чаще всего денатурация вызывается повышением температуры, действием сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, некоторых растворителей (спирт), радиации и др
Процесс обратный денатурации, то есть, белки возвращают свою природную структуру. Но здесь нужно отметить, что не все белки способны ренатурировать. У большинства белков денатурация необратима.
Посему лично я не вижу особого смысла рассматривать эволюцию при таких условиях. Она будет небелковой. имхо
Посмотрите здесь:
http://phys.protres.ru/lectures/protein_physics/l16.html
Температура денатурации зависит от давления.
Повышение давления может отодвинуть планку термоустойчивости достаточно далеко. Вы же не будете отрицать существование микроорганизмов-гипертермофилов? А ведь для многих из них температурный оптимум лежит выше 100 градусов.
Цитата: "Комбинатор"Цитата: "Alexy"Не всё ли равно, открытая она или замкнутая, но при этом большая, как оно и есть в реальности.
Не понял фразу "но при этом большая, как оно и есть в реальности". По сравнению с чем бактериальная клетка "большая"?
Не бактериальная клетка, а система (с термод. точки зрения)).
Цитата: "Set O. Lopata"Температура денатурации зависит от давления.
Повышение давления может отодвинуть планку термоустойчивости достаточно далеко. Вы же не будете отрицать существование микроорганизмов-гипертермофилов? А ведь для многих из них температурный оптимум лежит выше 100 градусов.
Чем больше давление, тем выше t денатурации? Или бывает наоборот?
Цитата: "Alexy"Цитата: "Комбинатор"Цитата: "Alexy"Не всё ли равно, открытая она или замкнутая, но при этом большая, как оно и есть в реальности.
Не понял фразу "но при этом большая, как оно и есть в реальности". По сравнению с чем бактериальная клетка "большая"?
Не бактериальная клетка, а система (с термод. точки зрения)).
А поконкретнее можно, что в данном случае имеется в виду?
А что Вы имели в виду, когда стали выяснять, открытая система или замкнутая?
Я не очень понимаю, какое это имеет отношение к данной теме?
Системы, в которых происходила и происходит молекулярная эволюция, явно НЕ замкнутые.
Так что всякие термод. "построения" тут не помогут.
ЦитироватьБиохимич. эффекты высоких давлений. При давлении в неск. сотен МПа происходит денатурация белков, при этом меняются их антигенные свойства, снижается активность токсинов. Особенно чувствительны к давлению процессы образования связей белок-лиганд и белок-белок. Так, для белков характерно значит. уменьшение скорости ассоциации с повышением давления ( deltaV положительны и могут исчисляться сотнями см3/моль). Денатурирующее влияние давления зависит от природы белка, температуры и рН среды. Напр., овальбумин необратимо коагулирует при 800 МПа, тогда как растворы альбумина не претерпевают изменений даже при 1,9 ГПа. Давление может препятствовать тепловой денатурации белка и даже вызывать ренатурацию белка, денатурированного нагреванием. Большинство ферментов инактивируется под действием давления. Напр., активность пепсина снижается с повышением давление и при 600 МПа исчезает. Однако в ряде случаев давление стимулирует активность ферментов. Так, активность ксантиндегидрогеназы с ростом давления возрастает и проходит через максимум: при 500 МПа ее реакционная способность в 7-8 раз выше, а при 600 МПа лишь в 4 раза превышает активность этого фермента при атмосферном давлении Выше 600 МПа наступает полная инактивация ксантиндегидрогеназы. Р-ры молекул ДНК устойчивы к давлению: они не претерпевают изменений даже при сжатии до 1,9 ГПа.
http://www.chemport.ru/chemical_encyclopedia_article_980.html
Обратите внимание, что денатурирующее действие давления как такового, наблюдается при тысячах атмосфер, а не при сотнях, как в обсуждаемой статье.
Цитата: "Alexy"А что Вы имели в виду, когда стали выяснять, открытая система или замкнутая?
Я не очень понимаю, какое это имеет отношение к данной теме?
Системы, в которых происходила и происходит молекулярная эволюция, явно НЕ замкнутые.
Так что всякие термод. "построения" тут не помогут.
Во первых, есть термодинамика открытых систем.
Во вторых, я именно это и утверждаю - нельзя эмпирические закономерности, свойственные для простых изолированных систем, обобщать на эволюцию сложных открытых систем. Если по этому пункту есть взаимное согласие, то предлогаю свернуть дискуссию.
Насколько я понимаю, здесь идёт речь о принципе минимума производства энтропии Гленсдорфа-Пригожина, который сначала опроверг Кайзер, а затем сам Пригожин дал понять, что его неправильно поняли и что он имел в виду только системы далёкие от состояния равновесия. Но как говорится слово брошенно, а люди слабы и как это было не раз, вы все знаете, слово пошло в массы. Эволюция якобы выражается в стремлении к сокращению производства энтропии. Если так рассуждать, то человек первейший дегенерат эволюции :D :D :D
Цитата: "Set O. Lopata"Температура денатурации зависит от давления.
Вы хотите сказать, что при повышении давления (например под водой) температура денатурации изменится? Т.е. я могу там, на глубине метров 40, запихнуть ногу в горячую воду и не обжечься? Что-то мне подсказывает, что подобные эксперименты были широко распространены, если бы это было реальностью.
А при уменьшении давления температура денатурации тогда должна уменьшаться? Значит в горах можно обжечься теплой водой? Никогда не замечал подобных чудес. Более того, еда, например, там упорно отказывается делаться сваренной в теплой воде, требует варки при нормальной горячей температуре.
Знаю, что давление меняет температуру кипения воды. Про денатурацию такого не слышал. Она вроде связана с разрывом серных связей при нагреве. Впрочем, я не знаток таких дел.
Цитата: "Set O. Lopata"
Вы же не будете отрицать существование микроорганизмов-гипертермофилов?
Не буду, естественно. Прокариоты вообще живут почти везде, где не могут жить эукариоты. Смотрите какой широкий выбор:
Цитировать
http://evolution.powernet.ru/library/micro/09.html
Для прокариот как группы в целом характерна способность существовать в гораздо большем диапазоне условий внешней среды, чем для эукариотных организмов. Среди прокариот есть организмы, которые могут расти в подводных вулканических источниках (температура до 300°С), кислой (pH 1 и ниже) и щелочной (pH 11 и выше) среде, при давлении 1000 атм, высоких концентрациях тяжелых металлов, концентрации соли до 30%, высоких уровнях радиации. Обязательным условием для этого является наличие водной среды. Прокариоты растут при активности воды в диапазоне от 0,7 до 0,998 и не могут расти в аэрозолях и во льду.
Т.е. любая кислотность, любое давление, любая температура, любое излучение, любая концентрация солей и металлов (я преувеличиваю для обобщения).
Это наводит на мысль что по прокариотам сложно судить об первичных условиях образования жизни. Очень велик разброс условий их существования.
Другой вопрос, что им обязательно нужна вода. Значит вода к тому моменту должна была на Земле сформироваться, т.е. температура на поверхности планеты должна быть ниже точки кипения. Конечно, газовый состав атмосферы в тот момент мог быть иным и давление могло быть выше. Но неужели же в сотни раз?
Цитата: "Alexy"Вот цитата:
Цитироватьhttp://truemoral.ru/up_3.html
- Как это ни парадоксально на первый взгляд, но при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре. Митохондрии таких клеток могут размножаться еще быстрее, а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.
Автор говорит, что у бактерий имеются митохондрии?
Интересно...
Цитата: "Strongylocentrotus"
Вы хотите сказать, что при повышении давления (например под водой) температура денатурации изменится?
Именно это я и говорю совершенно определённо. Разумеется, не для всех белков одинаково. Если вас не устраивает цитата из химической энциклопедии - "Давление может препятствовать тепловой денатурации белка и даже вызывать ренатурацию белка, денатурированного нагреванием" -, мне непонятно, цитаты из источников какого уровня вы в состоянии воспринять в качестве аргументов.
Мне стало интересно, вы сомневаетесь, что первыми организмами на земле были прокариоты? И если не сомневаетесь, то поясните, почему существование даже одного единственного организма, способного развиваться при 150 градусах (а в архее, судя по всему, давление как раз и составляло 5-6 атм, может и больше), не доказывает возможность нормального функционирования клеточных систем при этой температуре?
Цитата: "Strongylocentrotus"Автор говорит, что у бактерий имеются митохондрии?
Интересно...
Он вообще не очень хорошо шарит в биологии (считает например, что орангутан и горилла ближе человеку, ЧЕМ ШИМПА.
Но давайте обсуждать не автора, а конкретное утверждние
Цитата: "Alexy"Цитата: "Strongylocentrotus"Автор говорит, что у бактерий имеются митохондрии? Интересно...
Он вообще не очень хорошо шарит в биологии (считает например, что орангутан и горилла ближе человеку, ЧЕМ ШИМПА.
Но давайте обсуждать не автора, а конкретное утверждние
Автора обсуждать начали вы.
Что касается митохондрий у прокариот, то я не вижу что тут обсуждать.
Цитата: "Set O. Lopata"Цитата: "Strongylocentrotus"
Вы хотите сказать, что при повышении давления (например под водой) температура денатурации изменится?
Именно это я и говорю совершенно определённо. Разумеется, не для всех белков одинаково. Если вас не устраивает цитата из химической энциклопедии - "Давление МОЖЕТ препятствовать тепловой денатурации белка и даже вызывать ренатурацию белка, денатурированного нагреванием" -, мне непонятно, цитаты из источников какого уровня вы в состоянии воспринять в качестве аргументов.
Не надо намекать на мою пониженную восприимчивость, меня вполне устраивает химическая энциклопедия.
Я не сомневаюсь, что давление много что может, в т.ч. и препятствовать денатурации. Вопрос в том насколько это правило универсально. Фраза «давление МОЖЕТ препятствовать» не обозначает, что оно обязательно будет препятствовать. Вероятнее всего, что из этого правила будут исключения.
Цитата: "Set O. Lopata"почему существование даже одного единственного организма, способного развиваться при 150 градусах (а в архее, судя по всему, давление как раз и составляло 5-6 атм, может и больше), не доказывает возможность нормального функционирования клеточных систем при этой температуре?
Давайте отделим мух от котлет. В исходном сообщении речь шла о 300 градусах и 250 атмосферах. Мне эти цифры кажутся экстремальными. Хотя бы по тому, что при этих условиях вода находится в состоянии пара, а не жидкости.
Что касается существования при 150 градусах, то по классификации применяемой специалистами по термофильным бактериям института микробиологии таковые температуры почему-то отсутствуют. Они делят термофилов на средних (55°C), экстратермофилов (70-75°C) и гипертермофилов (80-85°C).
(E. A. Bonch-Osmolovskaya et al Biodiversity of Anaerobic Lithotrophic Prokaryotes in Terrestrial Hot Springs of Kamchatka. Microbiology, Vol. 68, No. 3, 1999, pp. 343–351. Translated from Mikrobiologiya, Vol. 68, No. 3, 1999, pp. 398–406.
"Three temperature ranges corresponding to growth optima of moderately thermophilic (55–60°C), extremely thermophilic (70–75°C) and hyper-thermophilic (80–85°C) microorganisms were chosen for investigation.")
Видимо, 150°C – это перебор даже для термофилов.
Наличие организмов, живущих в супер-экстремальных условиях, свидетельствует лишь о том, что в ДАННЫЙ МОМЕНТ они способны эти условия переносить. Но не в коем случае не свидетельствует, что они в этих условиях существовали изначально. Случаев когда организм по каким –либо причинам «возник» в одних условиях, а потом перебрался в другие – масса. Выход растений и животных на сушу из воды – всего лишь два примера, иллюстрирующих подобные события.
Организмам вообще свойственно эволюционировать и заселять новые биотопы. Я не вижу причин, по которым прокариоты должны являться исключением из этого правила и почему они должны в течение миллионов лет оставаться неизменными. Их повсеместное распространение не позволяет рассматривать эту группу как реликтовую, вымирающую и доживающую свои дни там, где никто больше жить не может. Посему не понимаю, отчего вы так решительно отбрасываете вероятность их возникновения в более приемлемых условиях, чем 150°C (ну хоть при тех же 70°C или ниже), и более позднего расселения в экстремальные биотопы.
Хочу напомнить, что приспособленность к крайним условиям можно рассматривать как признак специализации (по крайней мере по отношению к другим организмам такое правило используется). И считается, что родоначальниками больших и процветающих групп специализированные формы не становятся. Почему у прокариот должно быть иначе?
Цитата: "Strongylocentrotus"Цитата: "Alexy"Но давайте обсуждать не автора, а конкретное утверждние
Что касается митохондрий у прокариот, то я не вижу что тут обсуждать.
Другие утверждения Никонова:
Цитата: "Никонов"при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) ...
3) снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях.
4) самоё начало химической эволюции - подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков - становится принципиально возможным, т. к. комплементарная пара только в таких условиях может дождаться своей половины.
Так на сколько порядков быстрее происходят эти процессы?
Цитата: "Strongylocentrotus"В исходном сообщении речь шла о 300 градусах и 250 атмосферах. Мне эти цифры кажутся экстремальными. Хотя бы по тому, что при этих условиях вода находится в состоянии пара, а не жидкости
Откуда вы это взяли?http://www.sci.aha.ru/ALL/b17.htm
Уже при 100 атм t кипения воды составляет аж 309 С.
Цитата: "Alexy"
Откуда вы это взяли?
http://www.sci.aha.ru/ALL/b17.htm Уже при 100 атм t кипения воды составляет аж 309 С.
Из этой диаграммы, которая внизу прилеплена. Наверное я ошибся когда определялся в шкале давлений.
Смотрите как описываются причины термоустойчивости архебактерий:
Цитировать
Защита архебактериальных белков от денатурации в экстремальных условиях обеспечивается посредством увеличения содержания неполярных аминокислотных остатков (например, для белков Pyrococcus furiosus соотношение неполярных и полярных аминокислотных остатков составляет 3 : 1) и обилия шаперонов. Термостабильные белки теплового шока (шапероны семейств Hsp60 и Hsp70) при связывании с другими белками делают их также устойчивыми к нагреванию. Так, у термофильных архебактерий рода Pyrodictium (рис. 2), живущих вблизи вулканов, 80 % цитоплазматических белков – шаперонины, состоящие из нескольких субъединиц – шаперонов семейства Hsp60. Шаперонины архей близки по строению эукариотическим, состоят из 3 различных белков, образующих 8- и 9-членные кольца. Шапероны семейства Hsp90 у архей пока не найдены.
http://www.bionet.nsc.ru/vogis/pict_pdf/2005/t9_1/55_66.pdf
ЗАГАДКИ АРХЕЙ И ИХ ФАГОВ О.В. Морозова
Предположим, использовать неполярные АК остатки они могли исходно. Но шапероны (белки теплового шока) им для чего в таком количестве если археи исходно адаптированы к высокой температуре?
Меня это наводит на мысль о том, что заселение этой группой таких биотопов вторично.
Вот посмотрите, неплохая статья о начале жизни.
http://www.bionet.nsc.ru/vogis/pict_pdf/2005/t9_1/43_54.pdf
Цитата: "Никонов"при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре.
Разве тут имеются в виду архебактерии?
Цитата: "Alexy"Цитата: "Никонов"при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре.
Разве тут имеются в виду архебактерии?
Т.е для вас требуется разжевать что тут имеется в виду? Хорошо, жуем.
Тут имеются в виду:
ЦитироватьВсе расчеты о том, сколько времени нужно химической эволюции для формирования первичных жизненных структур...
- 50 триллионов лет - вот сколько лет должна была бы идти эволюция в нормальных условиях, чтобы дойти до первой клетки, - говорит Кушелев. - Но повышение температуры и давления позволили этому процессу сократиться до 500 миллионов лет. Впрочем, если быть строгим, в нормальных условиях эволюция пройти не смогла бы.
У вас есть сведения о наличии групп древнее архибактерий?
Уважаемые! Автор обсуждаемого тезиса говорил следующее:
Цитировать"...химической эволюции для формирования первичных жизненных структур...
- 50 триллионов лет"
Требуется описание процесса, по которому можно смоделировать ускоренную высоким давлением и температурой
химическую эволюцию -
доклеточную. Уже_клеточная эволюция особых разногласий не имеет.
Затруднение всех гипотез возникновения Жизни - химическая "эволюция" и переход от органики к живым системам.
Или я не прав?
Во-во.
Неужели высокоумный Стронгилоцентрос считает, что жизнь возникла сразу в виде архибактерий?
Да и почему надо считать, что возможности древних архибактерий были обязательно НЕ шире возможностей современных архибактерий?
Цитата: "Informator"
Требуется описание процесса, по которому можно смоделировать ускоренную высоким давлением и температурой химическую эволюцию - доклеточную. Уже_клеточная эволюция особых разногласий не имеет.
Затруднение всех гипотез возникновения Жизни - химическая "эволюция" и переход от органики к живым системам.
Или я не прав?
Как раз с химической эволюцией в последнее время наметился существенный прогресс. А вот дальше, имхо, имеем очень странный скачек всего за несколько сот миллионов лет от РНК мира к таким сложным образованиям, как бактериальные клетки.
Цитата: "Комбинатор"
Как раз с химической эволюцией в последнее время наметился существенный прогресс. А вот дальше, имхо, имеем очень странный скачек всего за несколько сот миллионов лет от РНК мира к таким сложным образованиям, как бактериальные клетки.
Вот
не совсем согласен я с Вами, что "с химической эволюцией в последнее время наметился существенный прогресс". И вот почему:
ЦитироватьКонтинуальная и когерентная организация существенно различается по механизму. Механизм когерентной самоорганизации связан с кооперативным взаимодействием множества однородных компонентов, приводящим к синхронизации внутренних процессов и их когерентному поведению. Такой механизм Хакен [48] назвал синергетическим (от гр. Synergia — совместное кооперативное действие). Механизм континуальной самоорганизации связан с механизмом базисной реакции и образованием промежуточного неравновесного функционально неделимого объекта — кинетического континуума веществ и реакций — с системно–динамическими связями разнородных компонентов. Такой механизм следует назвать синкретическим (от гр. Synkretismos — слитное, нерасчлененное соединение разнородного). О различии механизмов двух типов самоорганизации говорит и А.С. Щербаков [44], называя континуальную самоорганизацию кибернетической, а когерентную — синергетической.
Так вот, просто масса нуклеотидов, или даже РНК - это просто когерентная масса. Не более. Требуется "механизмом базисной реакции и образованием промежуточного неравновесного функционально неделимого объекта — кинетического континуума веществ и реакций — с системно–динамическими связями разнородных компонентов". Пока что, как я понимаю, этим занимается только д. хим. н., проф. МГУ Руденко. (это из его статьи)
http://utc.uni-dubna.ru/~mazny/students/site2/ideal_2.htm
Думается, что температура и давление самоорганизации антиэнтропийной (негэнтропийной) системы не способствуют. Хотя, как знать. :D
Я за эту идею с самого начала агитирую.Есть неравновесная система вроде черного курильщика, где непрерывно поступает один из реагентов и присутствует органика.Задаром идет реакция окисления чего-нибудь , постоянная во времени, но с пространственным градиентом.Там спонтанно возникают разные виды самоорганизации, вроде булек.Потом эта самоорганизация случайно приобретает черты жизни : размножение и наследственность.
ЦитироватьДумается, что температура и давление самоорганизации антиэнтропийной (негэнтропийной) системы не способствуют.
Я думаю, надо знать детали конкретной реакции : продукты выхода , а не только скорость,могут зависеть от температуры.Самоорганизация запросто бывает в металлах с температурой градусов 700.
Цитироватьчто жизнь возникла сразу в виде архибактери
Дык коацерваты илин что-то им подобное проще,чем РНК.Оболочка ,возможно, первична.
По крайней мере аминокислоты вполне могут абиогенно синтезироваться в условиях приближенных к таковым гидротермальных источников. Вот, к прримеру, статья K. Kobayashi et al. Formation and alteration of organic compounds in simulated submarine hydrothermal vent environemnts. http://www.terrapub.co.jp/e-library/bp/pdf/chap5/BP0523.PDF
Там они пропускали метано-азотную смесь через раствор хлорида аммония с примесями солей тяжёлых металлов.
(http://img220.imageshack.us/img220/7711/52496540.th.jpg) (http://img220.imageshack.us/i/52496540.jpg/)
Цитата: "Set O. Lopata"По крайней мере аминокислоты вполне могут абиогенно синтезироваться в условиях приближенных к таковым гидротермальных источников. Вот, к прримеру, статья K. Kobayashi et al. Formation and alteration of organic compounds in simulated submarine hydrothermal vent environemnts. http://www.terrapub.co.jp/e-library/bp/pdf/chap5/BP0523.PDF
Там они пропускали метано-азотную смесь через раствор хлорида аммония с примесями солей тяжёлых металлов.
Я с вами на счет аминокислот и не спорю.
Элементарная органика вполне могла синтезироваться при высоких температурах.
Вопрос - смогут ли АК в такой ситуации образовать, например, работающую четвертичную структуру белка.
Цитата: "Strongylocentrotus"
Я с вами на счет аминокислот и не спорю.
Элементарная органика вполне могла синтезироваться при высоких температурах.
Вопрос - смогут ли АК в такой ситуации образовать, например, работающую четвертичную структуру белка.
Ну да.
Приводимые ранее
crdigger-ом эффекты в металлах к самоорганизации, скорее всего, отношения не имеют. Если это о кристаллизации, то точно не имеют.
Процитирую ещё раз Руденко:
ЦитироватьМеханизм континуальной самоорганизации связан с механизмом базисной реакции и образованием промежуточного неравновесного функционально неделимого объекта — кинетического континуума веществ и реакций — с системно–динамическими связями разнородных компонентов. Такой механизм следует назвать синкретическим (от гр. Synkretismos — слитное, нерасчлененное соединение разнородного). О различии механизмов двух типов самоорганизации говорит и А.С. Щербаков [44], называя континуальную самоорганизацию кибернетической, а когерентную — синергетической.
Тоесть, без экспериментов утверждать о положительном влиянии температуры и давления сложно. Экстремальные факторы, как правило, на сложные системы оказывает разрушаюшее влияние более значимо, чем на простые вещества. Устойчивость сложной системы к дестабилизирующим факторам определяется по самому уязвимому компоненту. Если он повреждается - система не работоспособна. Если нарушаются межэлементные связи - система не работоспособна. А разрушение при повышенных температурах, как и синтез, идёт быстрее.
Тем более это справедливо для вновь формирующейся системы. Она ещё не "очень" негэнтропийна - не "умеет" противостоять энтропии. Тоесть, не настолько "жива", чтобы уметь впадать в анабиоз вместо гибели.
Цитата: Set O. Lopata от мая 29, 2009, 09:27:36Хотел бы обратить ваше внимание на то, что "жизненные структуры" имеют белковую природу. А белок при повышенных температурах денатурирует.
На первый взгляд кажется, что Вы правы, но тут есть несколько нюансов. Во-первых, белки появляются в процессе эволюции не сразу. Поэтому добелковый мир может эволюционировать при более высоких температурах и давлениях. Во-вторых, одноклеточные организмы, которые размножаются в условиях "чёрного курильщика" в 30 раз быстрее, чем на поверхности океана, имеют специфический набор белков, которые выдерживают температуру как минимум в 131 градус Цельсия при давлении 300 атмосфер. Известно так же, что некоторые вирусы в белковой оболочке выдерживают температуры до 1000 градусов. Отсюда следует, что могут существовать "ультра-курильщики", в которых эволюция добелкового и даже белкового мира может происходить ещё быстрее, чем в "черных курильщиках".
Цитата: Set O. Lopata от мая 29, 2009, 09:27:36
Температура денатурации зависит от давления.
Повышение давления может отодвинуть планку термоустойчивости достаточно далеко. Вы же не будете отрицать существование микроорганизмов-гипертермофилов? А ведь для многих из них температурный оптимум лежит выше 100 градусов.
Совершенно верно! А добелковый мир может эволюционировать ещё быстрее, а времени на эволюцию при нормальных условиях не хватает в первую очередь добелковому миру.
Цитата: Комбинатор от мая 29, 2009, 13:26:06нельзя эмпирические закономерности, свойственные для простых изолированных систем, обобщать на эволюцию сложных открытых систем
А почему Вы решили, что зависимость скорости химической реакции измерялась в изолированной системе? И почему Вы считаете, что скорости химических реакций в изолированных системах отличаются от скоростей в открытых системах? У Вас есть сравнительные данные?
Цитата: Strongylocentrotus от мая 30, 2009, 02:29:26Вы хотите сказать, что при повышении давления (например под водой) температура денатурации изменится? Т.е. я могу там, на глубине метров 40, запихнуть ногу в горячую воду и не обжечься?
Во-первых, речь идёт о глубине типа 3 км, и на этой глубине в жерлах горячих гейзеров (температура достигает 250 градусов живут и размножаются хемо-бактерии, причём в 30 раз быстрее, чем на поверхности океана. Из других источников известно, что существуют одноклеточные организмы, для которых нормой является температура воды до 131 градуса Цельсия при давлении в несколько атмосфер. Понятно, что не все белки выдержат такие температуры при таких давлениях, но нам-то что? Факт остаётся фактом. Бактерии живут и размножаются в таких условиях, причём в десятки раз быстрее, чем при "нормальных условиях для человека".
Цитата: Strongylocentrotus от мая 30, 2009, 02:29:26в горах можно обжечься теплой водой?
По поводу обжечься, затрудняюсь ответить, но если вода кипит при пониженной температуре, то на какой-то высоте (интересно было бы рассчитать) кровь закипит.
Цитата: Действующий рекорд был установлен 18 сентября 2014 года 41-летним Ахмадом Габром. Инструктор по дайвингу из Египта достиг глубины 332,35 метра.
Конец цитаты.
Интересно, изменяются ли на такой глубине ощущения холода?
Цитата: Strongylocentrotus от мая 30, 2009, 02:29:26вода к тому моменту должна была на Земле сформироваться, т.е. температура на поверхности планеты должна быть ниже точки кипения.
А при чём тут поверхность планеты? На глубине 3 км под давлением 300 атмосфер и температуре 250 градусов Цельсия хемо-бактерии размножаются в 30 раз быстрее, чем на поверхности океана. Это значит, что ускоренная эволюция прошла именно в этих условиях. По крайней мере до уровня хемо-бактерий. Возможно, что эволюция на уровне молекул шла ещё при большем давлении и температуре. Чтобы это проверить, нужно добраться до максимальной глубине, где ещё существует жидкая вода. На глубине 11 км, т.е. на дне Марианской впадины жидкая вода точно существует. Скорее всего она существует и на большей глубине. Там эволюция молекул могла пройти ещё быстрее, а какие-нибудь митохондрии с глубины десятков километров могли подняться почти на поверхность, т.е. на глубину 3 км и продолжить ускоренно эволюционировать до уровня хемобактерий. А дальше уже подняться совсем на поверхность и освоить фотосинтез.
Цитата: Strongylocentrotus от мая 30, 2009, 02:47:26Автор говорит, что у бактерий имеются митохондрии?
Интересно...
Цитата: ... одноклеточные зелёные водоросли (эвглена, хлорелла, политомелла) и трипаносомы имеют лишь одну гигантскую митохондрию, тогда как ооцит и амёба содержат 300 000 и 500 000 митохондрий соответственно; у кишечных анаэробных энтамёб и некоторых других паразитических простейших митохондрии отсутствуют.
Цитата: Strongylocentrotus от мая 31, 2009, 22:18:17речь шла о 300 градусах и 250 атмосферах. Мне эти цифры кажутся экстремальными. Хотя бы по тому, что при этих условиях вода находится в состоянии пара, а не жидкости.
Александр Никонов процитировал меня, а я по невнимательности написал 300 градусов при 250 атмосферах вместо 250 градусов при 300 атмосферах. Это легко проверяется, т.к. речь идёт о глубине 3 км, а 10 метров воды увеличивает давление на 1 атмосферу. 100 метров - на 10 атмосфер, километр - на 100 атмосфер, а 3 км - на 300 атмосфер. При таком давлении вода кипит при температуре выше 250 градусов Цельсия.
Но даже при 100 атмосферах температура кипения воды выше 300 градусов Цельсия: https://megatechnika.com/thumb/2/l4U3VBaWJLMmPt6ZFkjVMw/r/d/15574585.jpg
Цитата: Strongylocentrotus от мая 31, 2009, 22:18:17Наличие организмов, живущих в супер-экстремальных условиях, свидетельствует лишь о том, что в ДАННЫЙ МОМЕНТ они способны эти условия переносить. Но не в коем случае не свидетельствует, что они в этих условиях существовали изначально.
Речь идёт о том, что хемо-бактерии в условиях "черного курильщика" размножаются в 30 раз быстрее, чем на поверхности океана. А это значит, что в этих условиях эволюция хемо-бактерий идёт в 30 раз быстрее, чем при "нормальных условиях". Конечно, на поверхности океана хемо-бактерии тоже могут эволюционировать, но те, что в жерле "черного курильщика" эволюционируют быстрее в 30 раз. А при большем давлении и температуре органические (живые) молекулы эволюционируют ещё быстрее. Понятно, что эволюция прошла именно в тех условиях, где она может идти быстрее. А на поверхности океана на ту же эволюцию ушли бы десятки триллионов лет, которых просто не было.
Цитата: Alexy от июня 10, 2009, 19:14:06Цитата: "Никонов"
при таких условиях (300 градусов и 250 атмосфер - А.Н.) клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре.
Разве тут имеются в виду архебактерии?
Речь идёт о хемо-бактериях, которые ещё не освоили фотосинтез. По логике архебактерии были сначала хемо-бакрериями. Поднявшись из "черных курильщиков" на поверхность океана они освоили фотосинтез, но потеряли в скорости эволюции, которая, вероятно, уже практически завершилась на этом уровне.
Цитата: Informator от июня 17, 2009, 23:01:31Думается, что температура и давление самоорганизации антиэнтропийной (негэнтропийной) системы не способствуют. Хотя, как знать.
Если реакции ускоряются, то ясно же, что и эволюция ускоряется.
Цитата: crdigger от июня 18, 2009, 02:05:21коацерваты илин что-то им подобное проще,чем РНК.Оболочка ,возможно, первична.
РНК/ДНК-организмы (живые молекулы) могут эволюционировать сначала без оболочки. Так же, как люди жили сначала без одежды, потом стали использовать шкуры, а позднее - ткань.
Цитата: Informator от июня 20, 2009, 00:21:48разрушение при повышенных температурах, как и синтез, идёт быстрее.
Тем более это справедливо для вновь формирующейся системы. Она ещё не "очень" негэнтропийна - не "умеет" противостоять энтропии. То есть, не настолько "жива", чтобы уметь впадать в анабиоз вместо гибели.
Если эволюция идёт ускоренно, то при чём тут "не на столько жива"? Эволюция просто идёт быстрее. Этим всё сказано.