paleoforum.ru

Ярослав, спасибо. Вроде разобрался, превращение в ацКоэнзимА мне кажется более позднеее приобретение видимо связанное с уже с приобретением мембраны. Превращение в аланин пока не читал. Основной очевидный путь запуск гликолиза наоборот, при этом прямой процесс АДФ + глюкозодифосфат = АТФ + пировиноградная кислота (обязательны АТФ и НАДФ адсорбированные на апатите), обратный процесс АТФ + пировиноградная кислота = глюкозодифосфат + АДФ (обязательны НАДФ, СО2 и АТФ). Днем за счет возбуждения АДФ(АМФ) ультрафиолетом и разложения глюкозы идет синтез АТФ. Ночью АТФ расходуется на синтез глюкозы из пировиноградной кислоты. Система будет подвержена следущим воздействиям.
1. дождь - смывает часть веществ и/или приносит новые вещества.
2. пары/облака - рассеивают УФ уменьшают синтез АТФ, увеличивают расход глюкозы.
3. пары/конденсат - приносят новые вещества формалин, сахара, азотистые основания, аммиак.
4. атмосфера - приносит СО2.
5. температурные колебания - ускоряют реакции, испаряют избыток воды.

Какие будут комментарии?

Цитата: "Oleg_Dm"Какие будут комментарии?

Полностью согласен с Вами. Из комментариев - разве что низкая субстратная специфичность (неразборчивость) ранних ферментов, и, тем более неорганических катализаторов. В результате - большая гибкость метаболических путей, меньшая скорость осуществления реакций.

У кого нибудь есть статья, где будет указаны состав и названия азотстых оснований получаемых в растворах и парах под действием температуры или УФ?
Состав исходный газов NH3, CH4, HCHO, H2, CO2, N2, H2O.

Не могу найти нормальную статью, а она нужна т.к. станет понятно какие из коферментов должны были возникнуть абиогенно и возникнуть на первом этапе реакций.

Я попытался выделить несколько этапов усложнения первичных процессов.
1. Сахарофосфатный.
На этом этапе на поверхность апатита со связанной с поверхностными РО4 группами рибозой и некоторыми другими сахарами (глюкозы и т.п.) изредка поступают сформированные в газах или растворе азотистые основания. В том числе аденин и никотинамид (вопрос образуется ли он абиогенно???). При этом образуются различные дифосфатные сахаропурины. Обе РО4 группы включены в решетку апатита (структура апатита включает как раз наличие попарно расположенных РО4 тетраэдров) и образуются связанные сахарофосфаты вроде НАД, АДФ, УДФ. Связанность с решеткой и стабилизация ионом кальция/магния делает намного более устойчивыми эти соединения в довольно агрессивной среде, включающей разбавленные растворы формалина и возможно аммиака.
На этом же этапе образуются и/или поступают (неизбежно и обязательно) различные простейшие аминокислоты и пептиды. Из них могут образовываться соответствующие фосфаты. На этом этапе должен был сформироваться путь гликолиз-гликогенез в упрощенном виде. Возможно идет сборка примитивный молекул РНК либо никак либо каталитически связанные с остальными процессами.
2. Коферментный этап.
Усложненные подукты конденсации аминокислот и их фосфатов реагируют с пуриносахарофосфатами образуя вещества с ферментной активностью.  На этом этапе видимо возник прото-Кофермент-А обязательный участник большинства циклов и процессов клетки. Исходные вещества тот же аденозинфосфат и продукт конденсации аминокислот б-аланина, аминоэтанола и пентотеевой кислоты. (в коферменте-А присутствует аминоэтантиол с серой вместо кислорода, возможно серное производное возникло позднее как более реакционноспособное). Пентотеевая кислота возможно была представлена иным/иными разветвленными продуктами конденсации альдегидов/кислот. Отбор шел в сторону образования коферментов: а) связанных с апатитной матрицей б) синтезируемых из всегда и легко доступных веществ в) синтезируемой наиболее легко в данных условиях г) использующих в качестве катализатора имеющиеся АДФ/НАД. С большой долей вероятности протокоферменты также связаны с матрицей апатита. Возможно на этом этапе начался разумный синтез прото-РНК как копирующий некоторую матрицу АДФ/НАД/коферментов. В дальнейшем была возможность считать с этой РНК (возможно также связанной с апатитом) синтез протокоферментов или же сама такая РНК обладала ферментной активностью.
3. Цикл Кребса - этап.
На этом этапе возникли основные реакции цикла, возможно в более простой форме и с большим разнообразием промежуточных соединений. Возможно на этом этапе возникает и синтез фосфолипидов.  На этом этапе в код прото РНК должны были записаться коферменты цикла кребса и синтеза липидов.
4. Образование липидов и мембраны.
Найти разумно обьяснимый абиогенный синтез фософлипидов я не смог. На этапе же когда возникла что то кодирующая РНК, протоферменты, АДФ, НАДН, Цикл Кребса, фосфолипиды возможно создание полусфер с апатитной подложкой и липидным куполом. При этом липиды перемешаны с осталным содержимым.  Такая прото клетка вполне может функционировать, разрушая поверхность апатита и "выщелачивая" связанные дифосфаты. Отделившаяся от поверхности и смытая дождем масса соберется в каплю - прото клетку.

Вот так на мой взгляд могло все происходить. Помогайте товарищи советами и критикой, тяжело все одному искать.

Я не думаю, что мембрана сразу была фосфолипидной. Во всяком случае у архей в основе мембран лежат другие амфипатические вещества - разветвлённые цепи изопреноидов, связанных эфирной связью с молекулой глицерина или другого спирта - алкилнонитола (кальдитола). Изопреноидные цепи представлены спиртом фитанилом и состоят из повторяющихся разветвлённых изопентаниловых единиц, каждая из которых содержит пять атомов углерода.
Пути синтеза липидов у архей и бактерий различны, но исходными соединениями и у тех и у других является ацетил-СоА и нехиральный дигидроксиацетонфосфат.
Первые ступени биосинтеза липидов у архей и бактерий сходные.
Бактерии синтезируют жирные кислоты из ацетил-СоА его карбоксилированием с образованием малонил-СоА, цепь которого удлиняется сразу на 2 атома углерода, а 3-кетоацильные интермедиаты подвергаются восстановлению. Археи синтезируют изопреноиды по мевалотному пути конденсацией изопентинилдифосфата (ИРР) и его изомера - диметилаллилдифосфата.  Типа:
мевалонат -> С_10-геранил-РР -> С_15-фарнезил-РР -> С_20 геранил-геранил-РР.
При его конденсации с дигидроксиацетоном образуется соединение, называемое пре-диэфиром, структурно сходное с коровым липидом (археолом) архей, но не содержащее двойных связей.

Вот ссылка на абстракт статьи, если у Вас есть доступ или 30 баксов - скачайте полную версию.
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V3S-4B7N6GX-3&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=85155b161118c9b5668f3084ddc46be9

Цитата: "Ярослав Смирнов"Я не думаю, что мембрана сразу была фосфолипидной. Во всяком случае у архей в основе мембран лежат другие амфипатические вещества - разветвлённые цепи изопреноидов, связанных эфирной связью с молекулой глицерина или другого спирта - алкилнонитола (кальдитола).

Да, да согласен, упустил совсем архей. Однако синтез изопреноидов действительно схож с липидным и имеет одно начало. Что наталкивает на интересную идею - возможно альтернативная мембрана архей возникла паралельно? То есть расхождение бактерии - археи произошло до первых клеток, что то такое я уже встречл. То есть кроме архей теоретически могли быть еще какие то паралельные группы бактерий, только вряд ли их найдут. Может быть нанобактерии?

Ага, спасибо, абстракт почитал. Доступа нет, но и так понятно что всеже синтез алканов и жирных кислот возможен. Но условия довольно серьезные и, я бы сказал, исключающие синтез остальных веществ клетки. Переносить синтез липидов на курильщики не хочется, это порождает кучу проблем. Вроде сильного разбавления, отсутствия света, водной среды, фосфатов и т.п. Липиды должны были как то достигнуть мест синтеза РНК и т.п. - это слишком сложно.

Возвращаясь к археям, мембрана которых имеет в составе много белка, хочется заметить, что предложеные выше условия синтеза, как раз предполагает первоначально кашу веществ. Из которой в зависимости от ее состава и коферментов и кода РНК образуется определенный тип мембраны.

Теоретически можно предположить что возможны и белково липидные мембраны и просто белковые. Но чем то оказалось выгодней фосфолипидные. Возможно из-за синтеза на апатите.

Есть какая нибудь единая теория по происхождение мембран? То что я читал по последним ссылкам на этой ветке форума меня лишь озадачило, много английского текста трудно воспринимать.

Цитата: "Oleg_Dm"Да, да согласен, упустил совсем архей. Однако синтез изопреноидов действительно схож с липидным и имеет одно начало. Что наталкивает на интересную идею - возможно альтернативная мембрана архей возникла паралельно? То есть расхождение бактерии - археи произошло до первых клеток, что то такое я уже встречл. То есть кроме архей теоретически могли быть еще какие то паралельные группы бактерий, только вряд ли их найдут. Может быть нанобактерии?

Возможно. Возможно, не мембрана, а капсид, как у современных вирусов, с последующим, или предшествующим появлением супракапсида (у некоторых современных вирусов он имеет липидную природу). Реконструировать биохимию протобионта намного сложнее, чем биохимию динозавров, но даже этого мы ещё не сделали.

ЦитироватьПереносить синтез липидов на курильщики не хочется, это порождает кучу проблем. Вроде сильного разбавления, отсутствия света, водной среды, фосфатов и т.п. Липиды должны были как то достигнуть мест синтеза РНК и т.п. - это слишком сложно.

Океаны в современном понимании этого слова появлись только к середине протерозоя. А до этого вулканизм в мелких архейских морях мог играть довольно важную роль в синтезе липидов. Из курильщиков опять же поступал водород, сера, железо, другие вкусняки. А разбавление для гидрофобных соединений не очень критично - они в мицеллы собираются, на всяких твёрдых частицах оседают.

ЦитироватьТеоретически можно предположить что возможны и белково липидные мембраны и просто белковые.

Типа вирусного капсида?

Извините, что вмешиваюсь, просто хочу отметить ещё одну особенность мембраны некоторых таксонов архей  - наличие встроенного механизма фотосинтеза на основе бактериородопсина, кардинально отличающегося от гораздо более сложного механизма фотосинтеза на основе хлорофилла. Не знаю, на сколько это поможет в поисках ключей к разгадке происхождения протожизни, и тех условий, в которых происходил этот процесс, но факт сам по себе, имхо, интересный.

Цитата: "Комбинатор"Извините, что вмешиваюсь, - наличие встроенного механизма фотосинтеза на основе бактериородопсина, кардинально отличающегося от гораздо более сложного механизма фотосинтеза на основе хлорофилла.

Отчего же! Для того мы и обсуждаем, чтобы услышать мнение остальных. Несомненно тип фотосинтеза архей более древний чем синезеленых. Тут на сайте лежала ссылка про эволюцию систем использования света очень наглядная, если надо могу скинуть ссылку.

Меня больше интересует а могли ли начаться различия между археями и бактериями на  уровне пробиот? С одной стороны несомненно общие гены с другой сильные различия. Могло ли быть это паралелизмом развития а общие гены от пробиоты?

Цитата: "Ярослав Смирнов"Возможно, не мембрана, а капсид, как у современных вирусов, с последующим, или предшествующим появлением супракапсида (у некоторых современных вирусов он имеет липидную природу). Реконструировать биохимию протобионта намного сложнее, чем биохимию динозавров, но даже этого мы ещё не сделали.

Капсид вирусов имеет вроде бы строение схожее со строением внутренних структур клетки (например рибофлавин синтетаза). А липидная оболочка захватывается от клетки хозяина. С вирусами видимо все сложней. На форуме обсуждалось что имеется как минимум три группы вирусов разного происхождения. Понятно что "взбесившиеся" гены не могут обладать оболочкой наследованной от пробиоты. Вопрос важно решить тогда такой - могут ли вирусы возникнуть на этапе пробиоты и в каком качестве? Если могут это снимет противоречие что вирусы, как паразиты клеток, могли возникнуть только после возникновения клеток. Какие вирусы имеют скорее всего доклеточное происхождение, РНК - вирусы? Какая у них оболочка?

Насчет биохимии динозавров, честно скажу, даже не представляю с чего начинать, для меня лично проще представить биохимию пробионта, т.к. во многом она еще химия, чем био.

ЦитироватьОкеаны в современном понимании этого слова появлись только к середине протерозоя. А до этого вулканизм в мелких архейских морях мог играть довольно важную роль в синтезе липидов. Из курильщиков опять же поступал водород, сера, железо, другие вкусняки. А разбавление для гидрофобных соединений не очень критично - они в мицеллы собираются, на всяких твёрдых частицах оседают.  

Про океаны это установленый факт? Согласен вкусняшки вроде серы и железа нужны, на апатите железо обычно есть (не всегда), но с серой хуже, а она нужна для коэнзима-А, хотя может быть кислородный аналог тоже работает только медленней. А зачем нам хоть мелкое, но море? Не хватит ли озерца рядом с водород-эманирующим источником/гейзером? В море условия стабильней, что плохо т.к. нет движущей силы изменений, воды больше соответственно концентрации меньше, нет УФ, нет синтеза на апатите и неоткуда взять дифосфатную группу.  Второе возражение как научить РНК синтезировать себе липидную оболочку, в которую она случайно попала?  Не представляю себе такого в пробиоте. Другое дело, если с апатитной марицы, со связанными на поверхности коферментами синтеза липидов, считалась молекула РНК. Тогда в нее будет сразу заложен синтез коферментов, которые организуют синтез липидов. А вот твердые частицы покрытые адсорбированным белком и липидом правильная модель. Например миникристал того же апатита, на поверхности адсорбированные коферменты, АДФ, УДФ и т.п., РНК, чуть выше липидный слой связанный с фосфатом апатита. Такая структура могла со временем "сьесть" внутренний кристалл апатита, который на первом этапе служил запасом фосфата и кальция.

ЦитироватьТипа вирусного капсида?

Честно говоря, совершенно забыл про капсид вирусов, и когда писал думал не о нем, поэтому надо определить какие вирусы вознили на самом раннем этапе пробиот. Если у таковых РНК вирусов будет примитивная белковая мембрана, то, может быть, это наследие пробиотической стадии?

Цитата: "Oleg_Dm"Какие вирусы имеют скорее всего доклеточное происхождение, РНК - вирусы? Какая у них оболочка?

Лично мне кажется, что наиболее интересными с точки зрения происхождения жизни являются мимивирусы - самые сложные из вирусов, содержат и РНК и ДНК, сложную белковую и липидную оболочку, даже некоторые ферменты. И реовирусы - двухцепочечные РНК вирусы, при этом в составе вируса имеется фермент РНК-зависимая РНК-полимераза. Для некоторых из них доказано, что этот фермент имеет белковую природу - белок из внутреннего слоя капсида. (Капсид у них чаще двуслойный,  внешний слой - защита от окружающей среды и внедрение в клетку, внутренний - синтез РНК с матрицы РНК) По неподтверждённым данным, для других (например, вируса Кемерово), показана возможность синтеза из чистой РНК, т.е. РНК-зависимая РНК-полимераза является рибозимом. Такие рибозимы найдены, выделены, даже их структура расшифрована - основную роль играет ион магния.

ЦитироватьПро океаны это установленый факт?

Насколько я знаю - да. Но на всякий случай на геофоруме спросил.

ЦитироватьА зачем нам хоть мелкое, но море? Не хватит ли озерца рядом с водород-эманирующим источником/гейзером?

Вполне возможно, что и хватит.

Цитата: "Oleg_Dm"
Отчего же! Для того мы и обсуждаем, чтобы услышать мнение остальных. Несомненно тип фотосинтеза архей более древний чем синезеленых. Тут на сайте лежала ссылка про эволюцию систем использования света очень наглядная, если надо могу скинуть ссылку.

Был бы весьма благодарен.

Цитата: "Oleg_Dm"
Меня больше интересует а могли ли начаться различия между археями и бактериями на  уровне пробиот? С одной стороны несомненно общие гены с другой сильные различия. Могло ли быть это паралелизмом развития а общие гены от пробиоты?

Как многие на этом форуме видимо уже знают, я являюсь сторонником существования длительного периода независимой эволюции архей и эубактерий, причём, на самых ранних эволюционных этапах, происходивших, по всей видимости, не на Земле.  Действительно, сходство архей и эубактений, имхо, во многом объясняется конвергенцией. Например, сходные по внешнему виду жгутики устроены существенным образом по разному и используют разные энергетические механизмы. Про устройство мембран, отличия в рибосомах, механизмы того же фотосинтеза,  экзон-интронных структур ДНК и т.д. и говорить нечего, это классика  жанра.

В общем, мне кажется, что общим у них был лишь самый первый этап эволюции пробиот - возникновение кооперации РНК мира с простыми белковыми молекулами,  становление генетического кода и т.д. Потом они, по всей видимости, достаточно долго эволюционировали независимо, в существенно разных условиях, и вновь встретились лишь на Земле где-то полтора-два миллиарда лет назад.

Кстати, по поводу общих генов, это 50 на 50, причём, в буквальном смысле. Я где-то читал, что у архей и эубактерий в среднем только половина генов являются гомологичными. А учитывая, что горизонтальный перенос у бактерий очень хорошо развит, то и некоторая часть гомологов, в принципе, могла появиться в результате  обмена генетическим материалом уже после того, как эти два таксона вновь пересеклись на планете Земля.

Цитата: "Ярослав Смирнов"
Лично мне кажется, что наиболее интересными с точки зрения происхождения жизни являются мимивирусы. И реовирусы - двухцепочечные РНК вирусы.

Посмотрел. Мне в принципе близка идея что ДНК содержащие вирусы это 4-ый домен, возникший из пробиот и независимо пришедший к ДНК от РНК. В этом плане реовирусы не стол очевидно куда разместить. То ли это усложнившийся паразит уже на пробиотической стадии, то ли упростившийся паразит клеток?

Почитал еще про нанобактерии, здорово было бы если они и впрямь существовали. Почему интерес к ним заглох, есть ли новые работы? Доказали их существование или нет? Отсутствие активного транспорта и использование фосфата кальция в качестве мембраны - это как раз тот вариант, что я описывал на четвертой стадии.

ЦитироватьНасколько я знаю - да. Но на всякий случай на геофоруме спросил.

Я почему уточняю эти моменты, кроме не очень подходящих условий, это усложнение идеи. Если мы вносим гипотезу, что вместо океана были мелкие моря, то нам и доказывать, что не было океана. А он есть, и его видно, и поверить, что его не было трудно, соответственно обьяснить, доказать. И гейзеры есть, а вот доказывать, что гейзеров не было придется опоненту.  

ЦитироватьНе хватит ли озерца рядом с водород-эманирующим источником/гейзером? Вполне возможно, что и хватит.

Оно и к лучшему, а вообще источни газов/гейзер и так неплохо выносит из глубины и железо, и серу и прочие вкусняшки. Тем более требовались они в следовых количествах изначально. А вот теплые мелкие лужи, в которые попадали пробиоты, смытые дождем со склонов, были намного богаче элементами но беднее органикой, что могло вызвать эволюцию.

Цитата: "Комбинатор"могу скинуть ссылку. Был бы весьма благодарен.

Ну ветку на Палео не нашел, вот прямая ссылка
http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9705_011.pdf
Тут есть как раз и про родопсин.

ЦитироватьДействительно, сходство архей и эубактений, имхо, во многом объясняется конвергенцией.  В общем, мне кажется, что общим у них был лишь самый первый этап эволюции пробиот - возникновение кооперации РНК мира с простыми белковыми молекулами,  становление генетического кода и т.д.

То, что к таким же идеям приходят независимо разные люди, это хорошо! Может это так и окажется. Паралелизм, как показывают последние данные не исключение, а наоборот, один из основных законов эволюции. Кстати часть гомологичных генов у архей и прокариот возникла на этапе пробиот? И лишь часть позднее за счет переноса генов.

ЦитироватьПотом они, по всей видимости, достаточно долго эволюционировали независимо, в существенно разных условиях, и вновь встретились лишь на Земле где-то полтора-два миллиарда лет назад.

Здесь согласен - как минимум те археи, что мы сейчас находим, существаовали в существенно разных условиях, возможно на ранних этапах и было существование в сходных условиях, но те археи, видимо, были вытеснены прокариотами и сейчас отсутствуют. А было бы интересно знать, какие они были, может если идея о том, что эукариота это архейно-пракариотный симбионт верна, то исчезнувшие ныне археи и были теми, что породили симбиота?

Панспермия мне не нравится по определению т.к. она усложняет идею. Существовать в разных условиях и встретиться много позже можно и на земле, а раз так, привлекать космическую теорию не имеет смысла, даже если она и имела место. Лучше потом поправить непротиворечащий факт, чем вводить новую неопределенную.

Цитата: "Oleg_Dm"
Ну ветку на Палео не нашел, вот прямая ссылка
http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9705_011.pdf
Тут есть как раз и про родопсин.

OK, спасибо, посмотрю.

Цитата: "Oleg_Dm"
То, что к таким же идеям приходят независимо разные люди, это хорошо! Может это так и окажется. Паралелизм, как показывают последние данные не исключение, а наоборот, один из основных законов эволюции. Кстати часть гомологичных генов у архей и прокариот возникла на этапе пробиот? И лишь часть позднее за счет переноса генов.

Конечно, на этапе пробиот вероятно возникли кое-какие консервативные гены, использующиеся до сих пор, например, кодирющие составные части рибосом.  

Цитата: "Oleg_Dm"
Здесь согласен - как минимум те археи, что мы сейчас находим, существаовали в существенно разных условиях, возможно на ранних этапах и было существование в сходных условиях, но те археи, видимо, были вытеснены прокариотами и сейчас отсутствуют. А было бы интересно знать, какие они были, может если идея о том, что эукариота это архейно-пракариотный симбионт верна, то исчезнувшие ныне археи и были теми, что породили симбиота?

По моему, эта давно уже не идея, а уже почти общепринятая теория.

Цитата: "Oleg_Dm"
Панспермия мне не нравится по определению т.к. она усложняет идею. Существовать в разных условиях и встретиться много позже можно и на земле, а раз так, привлекать космическую теорию не имеет смысла, даже если она и имела место. Лучше потом поправить непротиворечащий факт, чем вводить новую неопределенную.

Ну, если так рассуждать, то гипотеза о том, что Земля вращается вокруг Солнца, тоже усложняет идею.
А если серьёзно, то она позволяет ответить на некоторые трудные для "земной" версии вопросы. Например, академик Спирин, многие годы посвятивший исследованию проблемы зарождения жизни, в итоге тоже пришёл к выводу о её внеземном происхождении. См., например, http://interesnoe.org/zemlya-i-nebo/news_2007-11-11-18-02-29-495.html

Цитата: "Комбинатор"Ну, если так рассуждать, то гипотеза о том, что Земля вращается вокруг Солнца, тоже усложняет идею.

Безотносительно к теме спора - гелиоцентрическая модель Коперника резко упрощает расчёты по сравнению с геоцентрической моделью Птолемея. А "резко отличные условия" могли быть и на Земле.