Роль пространственной хиральности в понимании сущности живого организма фундаментальна. Об этом говорят исследования ученых, начиная с первооткрывателя этого феномена Л. Пастера. Хиральность необходима как для самой возможности саморепликации, так и для биосинтетических процессов и специфичности действия ферментов. Ниже приведены ссылки на материалы, раскрывающие многие грани этого удивительного явления:
http://eprint.ufn.ru/files/show;jsessionid=aAcbUk9fFYaa?file=/ufn89/ufn89_1/Russian/r891a.pdf
http://doktora.nm.ru/28.05.02.htm
http://eways.narod.ru/gordon/030520st_p.html
http://rusnauka.narod.ru/lib/biology/asymmetry/asymm.htm
http://ttizm.narod.ru/gizn/rolasim.htm
Я думаю, хиральность могла возникнуть по незначительным причинам. Например, направление хода часов у людей, в принципе, случайно и ничего особенного в себе не таит. С другой стороны, видимо, оно появилось вследствие того, что цивилизация зародилась в северном полушарии, где тени движутся именно так. Сначала были стрелки в солнечных часах, потом стали стрелки в механических.
То есть, случайность в месте зарождения предопределила направление движения теней, движение теней стало первым способом измерения времени и потом появились часы.
Так могла возникнуть и хиральность. То есть, она могла возникнуть не в результате одноходовой случайности, то есть, просто потому, что в месте зарождения жизни было больше вещества с нужной хиральностью, но и под влиянием более хитрой последовательности событий.
Вопрос в сущности не в том как возникла хиральность. Это отдельная тема. А в том, что пространственная хиральность необходима для того чтобы материальный объект был назван живым. Вне этого условия живое просто не может существовать. То есть в процессах организации живого сахара нуклеотидов должны быть всегда «правыми», а аминокислоты – «левыми» (может быть и наоборот – своего рода биологический антимир, который сосуществовать с нашим обычным не сможет).
Ну раз антимир, по-Вашему, возможен, значит хиральность не абсолютна. А то, что Вы говорите, получается, всего-лишь означает, что хиральность одной части биосферы не может быть изменена независимо от хиральности другой. Правильно?
То что потенциально возможно в мыслях не всегда реально осуществляется. Я не утверждал реальность антимира – его нет. О каких частях биосферы вы говорите??? И что значит «не может быть независимо изменена»?
Все это никаким образом не связано с абсолютностью хиральности. То что хиральность абсолютна – это эмпирический факт.
Почему не могла возникнуть жизнь с противоположной хиральностью?
Без понятия. Может и есть какие-то причины – ничего конкретного сказать по этому поводу не могу.
Но Вы же написали, что
ЦитироватьХиральность необходима как для самой возможности саморепликации, так и для биосинтетических процессов и специфичности действия ферментов.
Вы не имели в виду, что у Вас есть мысли на этот счёт?
По большому счету вопросы изучения сущности и функционирования биологических или каких-либо иных материальных объектов никак не связаны с проблемой их происхождения (кстати отражением этого явилась перепалка по поводу того каким является вопрос об эволюции – философским или нет). Происхождение – это самостоятельный вопрос никак не влияющий на полноту изучения объекта в принципе.
Лично я не занимаюсь вопросом происхождения и поэтому мнения на этот счет у меня нет. Меня интересует то что есть, а не то как это произошло, поскольку по моему мнению все что должно было (все сущности) появиться в процессе эволюции, уже появились и присутствуют в наличном бытии.
В приведенной же вами фразе о происхождении нет даже намека.
Для меня всегда было непонятно, почему (это уже о макро-) в одних группах моллюсков энантиомофры не встречаются даже в порядке уродства, а в других подобное – норма. Почему у легочных моллюсков такая "зверская" тяга к леотропной раковине? Почему у заднежаберных личиночная раковина вдруг стала леотропной, хотя у взрослых форм она нормальная? Загадки совершенно неясного толка – на ум приходит только то, что есть во всем этом, начиная от аминокислот и кончая "левшей", какое-то единство.
Для меня всегда было непонятно, почему (это уже о макро-) в одних группах моллюсков энантиомофры не встречаются даже в порядке уродства, а в других подобное – норма. Почему у легочных моллюсков такая "зверская" тяга к леотропной раковине? Почему у заднежаберных личиночная раковина вдруг стала леотропной, хотя у взрослых форм она нормальная? Загадки совершенно неясного толка – на ум приходит только то, что есть во всем этом, начиная от аминокислот и кончая "левшей", какое-то единство.
Да видимо какая-то связь есть, но вот что это за связь – причинно-следственная (когда одно явление, более фундаментальное является причиной другого) или бытийная (когда по другому просто не возможно существование, как в случае самой фундаментальной хиральности – на нуклеотидно-аминокислотном уровне). На данный момент определенно ничего сказать нельзя.
Хиральность вообще фундаментальна, как ранее указывал и может она быть не только пространственной. Например зарядовой – когда в состав ядра атома входят кварки и отсутствуют антикварки, а в электронной оболочке присутствуют электроны и отсутствуют антиэлектроны (позитроны). Это общий принцип организации материи.
Заднежаберные моллюски откладывают спиральные кладки: в северном полушарии они завиты в одну сторону, а в южном - в другую. И.С.Рогинская из ИО РАН предположила, что это связано с силой Кориолиса.
Цитата: "pavel"Да видимо какая-то связь есть, но вот что это за связь – причинно-следственная (когда одно явление, более фундаментальное является причиной другого) или бытийная (когда по другому просто не возможно существование, как в случае самой фундаментальной хиральности – на нуклеотидно-аминокислотном уровне). На данный момент определенно ничего сказать нельзя.
Хиральность вообще фундаментальна, как ранее указывал и может она быть не только пространственной. Например зарядовой – когда в состав ядра атома входят кварки и отсутствуют антикварки, а в электронной оболочке присутствуют электроны и отсутствуют антиэлектроны (позитроны). Это общий принцип организации материи.
Я не совсем понимаю, в чем именно вопрос, но тем не менее хотел бы отметить:
1. не думаю, что есть термин зарядовая хиральность (сомневаюсь), и заряды и кварки никак, по-моему, не связаны, это просто вещество и анти вещесво, которые при взаимодействии аннигилирут (превращаются в энергию), естественно сосуществовать не могут. Хиральность же - это свойство объекта не совпадать со своим отражением!
2. не вижу никакой принципиальной невозможности в существовании "антимира", поскольку химические свойства энантиомеров идентичны. Почему в живом аминокислоты левовращающие, а не право, вопрос по-моему не очень интересный.
А вот как появились первые энантиомеры, это очень интересно, ведь для получения энантиомеры в индивидуальном виде из реакции или из рацемической смеси необходим некий ассимитризующий фактор, то есть некая хиральность априори.
Допустил неточность: аминокислоты не левовращающие, а конфигурации L.
Dmitrij
Я думаю целесообразно ответить на оба ваших поста в одной теме.
Про хиральность я объяснял. Коротко. Первоначально действительно хиральность – это характеристика пространственная – принадлежность либо к правой либо к левой модификации. Я просто расширил семантику понятия в связи с тем что в естетсвознании используется не только пространственная Р, но и зарядовая С и временная Т и совместная СРТ симметрии. Причем существенно что представление о всех четырех симметриях – это единый комплекс, они рассматриваются совместно. Расширенная семантика:
зарядовая хиральность – принадлежность к одной из симметричных зарядовых модификаций либо положительная либо отрицательная
пространственная хиральность - принадлежность к одной из симметричных пространственных модификаций либо правая либо левая
временная хиральность - принадлежность к одной из симметричных временных модификаций либо прошлое (-т) либо будущее (+т)
срт-хиральность – принадлежность к одной из симметричных СРТ модификаций либо (- СРТ) либо (+СРТ)
Что касается возможности существования биологического антимира – я ничего сказать не могу (да и никто не может) все это слишком гипотетично. В общем это касается и происхождения хиральности. Конечно в чисто мировоззренческом плане можно порассуждать, но не более того. Для моих целей важен факт абсолютности существования разделения «правое – левое» в живом мире. От него я отталкиваюсь, как от эмпирического факта.
Вы упускаете тот факт что в геноме находятся не любые последовательности нуклеотидов, а именно те на которых посредством генетического кода порождаются функционально полноценные белки, то есть организм это некая целостность. Как он возник – это и есть проблема абиогенеза.
Мир РНК ничего не решает. Где механизм перехода от мира РНК к ДНК-белковому организму?
На сколько я знаю, хиральность - это вполне определенный термин, как я уже писал, это свойство предмета не совпадать со своим отражением, то есть с объектом, полученным путем операции симметрии - отражения (в плоскости). Этот термин широко используется в химии, соединения молекулы которых являются зеркальными отражениями друг друга, называются энантиомерами (одинаковый состав, последовательность связей, но разная конфигурация (стереогенного центра - это может быть и точка (как в аминокислотах), и прямая и плоскость). Вы сами решили расширить применимость этого понятия? или оно используется в других или более широких значениях в литературе?
Далее, поясните, пожалуйста, подробнее насчет зарядовой хиральности. Что такое симметричные зарядовые модификации? Электрон же не может быть симметричен протону? Думаю, имеется в виде все таки отношение вещества и антивещества? тогда заряд здесь ни при чем.
Пространственная - это , видимо, хиральность, о которой я говорил?
временная хиральность? По-моему надумано. Временные модификации? Прошлое и будущее - это относительные, субъективные, человеческие понятия, и как они могут быть симметричны? Физически, время относительно (Эйнштейн).
СРТ - ничего не знаю, расшифруйте, пожалйста.
И последнее, не совсем понял, по какому поводу я что-то упускаю. Про переход от РНК ничего неизвестно и непонятно, тут вопросов нет. Я говорил только, что нет, по-моему, никакой принципиальной невозможности существования антимира (пространственно "анти"), только просто вместо L-аминокислот и т.д. должны были бы отобраться D, а каким образом отобраться? и как возникла жизнь - это, конечно, неизвестно.
Dmitrij
Использования понятия хиральности в применении к времени, заряду, и СРТ-отношению я не встречал. Мое изобретение. А вот дискретные симметрии не только пространства, но и времени, и заряда и СРТ-отношения используются широко и имеют очень глубокий смысл в физике элементарных частиц. Собственно понятие хиральности и рождается из понятия дискретной симметрии. Рука правая и левая – пространственно симметричны. Это и есть дискретная пространственная симметрия. Каждая из рук – хиральна (хирос в переводе буквально и означает рука).
Ничто не мешает распространить понятия хиральности и на другие дискретные симметрии.
Протон в смысле заряда именно симметричен электрону.
Временные дискретные симметрии используются в физике элементарных частиц и в некоторых распадах эта симметрия нарушается. То есть условно - t не равно +t.
СРТ- это совместное преобразование заряда, пространства и времени.
Рацемический нуклеотид не в состоянии реплицироваться, так как занимает "энергетически выгодное" положение (с низкой потенциальной энергией). Как бы находится в потенциальной яме. В то время как хиральный, наоборот, находится в неустойчивом равновесии и должен как-то "реализоваться". С другой стороны, можно рассмотреть энтропию этих же систем. Думаю, что энтропия рацемата положительна, а хирального нуклеотида - отрицательна. Вот такой вот взгляд физика на биологию!
Цитата: BogEma от апреля 01, 2010, 15:35:06
Рацемический нуклеотид не в состоянии реплицироваться, так как занимает "энергетически выгодное" положение (с низкой потенциальной энергией). Как бы находится в потенциальной яме. В то время как хиральный, наоборот, находится в неустойчивом равновесии и должен как-то "реализоваться". С другой стороны, можно рассмотреть энтропию этих же систем. Думаю, что энтропия рацемата положительна, а хирального нуклеотида - отрицательна. Вот такой вот взгляд физика на биологию!
Я кстати никогда не понимал рассуждения физиков о якобы загадочности хиральной ассиметрии животного мира. Там ведь ассиметрия во всём буквально, каждый мономер синтезируется строго под жестким контролем собственных демонов Максвелла. Теоретически возможны и рацемические живые организмы, вот только они бы уступали в адаптивности хирально-ассиметричным. Нужно всегда иметь под рукой двойной набор ферментов. Могли сосуществовать формы и с различными вариантами ассиметрии, выжил лишь один, что то вроде с ассиметрией кварков и антикварков в инфляционной теории. У Гольданского есть модель возникновения такой ассиметрии.
Цитата: Дж. Тайсаев от апреля 04, 2010, 18:31:19
Теоретически возможны и рацемические живые организмы, вот только они бы уступали в адаптивности хирально-ассиметричным. Нужно всегда иметь под рукой двойной набор ферментов. Могли сосуществовать формы и с различными вариантами ассиметрии, выжил лишь один, что то вроде с ассиметрией кварков и антикварков в инфляционной теории. У Гольданского есть модель возникновения такой ассиметрии.
А как же эксперименты группы американских и голландских химиков по моделированию процессов образования "предков" ДНК, которые показали, что прежде, чем возникла основа жизни - самовоспроизводящиеся системы, должны были образоваться полимерные цепи, содержащие только один тип хиральных звеньев?! Дело в том, что фрагмент полинуклеотидной цепи с "хиральным дефектом" - звеном с хиральной конфигурацией, отличающейся от конфигурации остальных звеньев в цепи, вообще не может воспроизводиться по правилу комплементарного соответствия звеньев исходной цепи и ее копии. Именно в этом принципиальное отличие хирального дефекта от генетической мутации, которая тоже нарушает комплементарное соответствие звеньев родительской ДНК и ее копии, однако при этом мутантная копия остается пригодной для построения точно таких же копий. Это я вычитала вот здесь http://www.zanoza.lv/blog/gordon/427, когда искала работы Гольданского. А можете указать, где найти ту работу, о которой Вы пишите, а то одни ссылки в интернете, а самих работ не могу найти.
По логике, я с Вами согласна. Вероятность возникновения организмов должна быть одинаковой. Но почему же тогда мы в природе нигде не наблюдаем РНК и ДНК с зеркальной симметрией или асимметрией?
Я не специалист в молекулярной биологии, поэтому и отвечал с точки зрения функциональности таких систем. Можно предположить, что сейчас биологические системы устроенны гораздо более жестко, чем ранее. Во-певых, это логично вытекает из системного подхода, во-вторых, чем формы архаичные, тем большие вольности в изменении обмена веществ допускаются, т.е. ниже доля летальных мутаций, в-третьих, иначе просто невозможно себе даже представить, насколько маловероятно было бы совпадение всех необходимых условий. А почему бы не предположить, что предбиологические автокаталитические системы, да и древнейшие биологические тоже, не имели таких жестких ограничений хиральности.
Я сам Гольданского в первоисточниках не читал, область весьма далёкая от моих интересов, но часто встречаю ссылки именно на его работы, вот например здесь что то можно почитать http://ufn.ru/ru/articles/1996/8/d/
Спасибо. Статью нашла. Поскольку я совсем не биолог, надо некоторое время чтобы "переварить" информацию.