Это вторая и последняя часть заметки опубликованной позавчера. Если вы ее не читали, начните с нее.
Без предисловий продолжаем цитировать обсуждаемую статью.
Какое отношение всё это имеет к пребиотической Земле? Скорее всего, на ранней Земле океан имел объём 1×10^24 литров. Имея аминокислоту с концентрацией 1×10^-6 М (умеренно разбавленный первичный бульон, см. Chyba и Sagan 1992 [23]), имеем примерно 1×10^50 потенциальных стартовых цепочек.
(конец цитаты)
С чего тут начать? Пожалуй, с разбавленного первичного бульона. В статье Карла Сагана (ссылка [23] из статьи Масгрейва) суммарная концентрация аминокислот в океане в том случае, если атмосфера предбиологической Земли была вулканического происхождения, действительно оценивается в 1×10^-6 М. Но Саган, который при всем своем популяризаторском энтузиазме оставался еще и ученым, делает важную оговорку; при расчетах скорости образования органики на предбиологической Земли делалось допущение, что эти реакции лимитируются только притоком энергии (ультрафиолет, молоньи, извержения вулканов, раскаленная лава, падающие кругом метеориты и проч.), а вещества, из которых образуется сложная органика, включая аминокислоты, всегда присутствуют в избытке. Однако нет оснований считать, что искомый избыток следует принять как данное.
Вот так это все выглядело тогда на предбиологической Земле - вулканы, молнии, мамадарагая...
Более того, ультрафиолет и молнии могут приводить как к образованию аминокислот, так и к их распаду; оценки Сагана основаны на том, что вся образовавшаяся органика попадет в океан и останется там надолго. Для этого аминокислоты, образующиеся в атмосфере и верхних слоях воды, куда ультрафиолетовые лучи проникают, должны немедленно после синтеза уходить в океанские глубины или пещеры, где разрушительное действие того же ультрафиолета их не задевало бы. В экспериментах для этого служат ловушки, а в реальной жизни такое невозможно, поэтому не все, что будет синтезировано, попадет в толщу вод. Поэтому ограничение скорости абиогенного синтеза недостатком реагентов и частичное разрушение синтезированных аминокислот до их попадания в условия, где они могут сохраняться очень долго, следует учесть; по этим прининам понизим оценку концентрации аминокислот в первичном бульоне до 1х10^-7М.
Другой трюк гораздо проще. Реальный объем океана ~1,3 x 10^21 л, т.е. в 1000 раз меньше того, что написано в статье. При этом средняя глубина океана в наши дни равна 3711 м, что делает в принципе невозможным океан объемом 1 x 10^24 л, поскольку средняя глубина такого океана должна быть около 3000 км.
Для чего автор завышает эти оценки? Зная концентрацию аминокислот и объем океана можно попытаться оценить число образующихся пептидов. Чем больше это число, тем больше вероятность того, что случайно образуется тот самый «саморепликатор». Завысив концентрацию в 10 раз и объем в 1000 раз, мы можем увеличить число молекул пептидов, среди которых следует искать саморепликатор, в 10 тыс раз, что представляет несомненную пользу для диктатуры пролетариата прогресса прогрессизма.
Но завышения результата в 1х10^4 раз прогрессизму недостаточно, поэтому наперсток продолжает кружиться. Еще раз посмотрим на пусть даже и неправильные цифры в статье Масгрейва. Океан, согласно автору, имел объём 1×10^24 литров, а аминокислоты в нем имели концентрацию 1×10^-6 М. “М” здесь означать “моль в литре”. Моль это количество вещества, в котором содержится число молекул равное постоянной Авогадро (~6х10^23). Следовательно, если оценка 1×10^-6 М была бы верной, в литре первичного бульона содержалось бы 6 х 10^17 молекул аминокислот. При объеме океана в 1×10^24 литров (завышенном), на первичной Земле было бы ~6 х 10^41 молекул аминокислот. Максимально возможное число растущих пептидных цепочек не может превышать число аминокислот, но в статье говорится о 1×10^50 “потенциальных стартовых цепочек”.
Превышение в пользу нищих избыточествующих духом уже в 10^8 с лишком раз. Но даже оценка в ~6 х 10^41 завышена для числа растущих цепочек, поскольку каждая из этих цепочек будет состоять только из одной аминокслоты. Чтобы нарастить некоторые из них, потребуется использовать те же самые молекулы аминокислот. Если средний пептид имеет длину в 30 с хвостиком аминокислотных остатков (приблизительная длина «саморепликатора», о котором идет речь), то число таких пептидов, существующих единовременно на предбиологической Земле, не превысит 2х10^40. Разумеется, это возможно только в том случае, если все аминокислоты будут включены в состав пептидов – большое преувеличение. Но даже без учета этого обстоятельства, разница между исходными данными, используемыми автором, и результатом, который он нам предъявляет, составляет 5×10^9 раз. И это без учета десятитысячного завышения в исходных данных! Мы на время оставим эту занимательную арифметику, но еще вернемся к этим цифрам, делая наши собственные оценки.
Продолжаем цитирование.
Приличное количество работающих пептидных лигаз (около 1х10^31) можно получить менее чем за год, не говоря уже о миллионах лет. Даже при вероятности 1 из 4,29х10^40 синтез примитивного саморепликатора может случиться относительно быстро (помните, что наш репликатор может синтезироваться и при самой первой попытке).
Предположим, что формирование последовательности занимает неделю [14,16]. Тогда лигазу Гадири можно получить за неделю, а любая последовательность цитохрома С может возникнуть немного более чем за миллион лет (как и примерно половина всех возможных 101 пептидных последовательностей, большая часть которых будет функциональными в той или иной степени белками).
Хотя я использовал в качестве примера лигазу Гадири, те же расчёты применимы и к саморепликатору SunY или РНК-полимеразе Экланда. Оставлю это в качестве упражнения для читателя, но общий вывод (что можно получать много вещей в течение короткого времени) для этих олигонуклеотидов един.
(конец цитаты)
Сказать по правде, мне откровенно непонятен переход автора от исходного числа цепочек к числу 1х10^31, которое он называет количеством работающих пептидных лигаз.* Как мы убедились, максимально возможное число пептидов длиной около 30 аминокислотных “кирпичиков” при исходных данных, используемых автором, равно приблизительно 2х10^40. При вероятности выпадения искомой последовательности в 1 из 4,29×10^40, вероятность того, что среди образовавшихся пептидов появляется хотя бы одна молекула искомого репликатора все еще не слишком велика. А мы уже знаем, что исходные данные по концентрации аминокислот и объему их раствора (первичного океана) были завышены автором в 1х10^4 раз.
Более того, во втором абзаце последней цитаты повторяется утверждение, сходное с тем, что мы уже видели в самом конце первой длинной цитаты; аминокислотные последовательности необходимой длины “создаются за неделю”. В оригинале эта мысль выражена честнее: “вы можете сделать за неделю”. И это действительно так; пептид такой длины можно сделать за неделю, но к скорости его самопроизвольного синтеза на добиологической Земле эта скорость не относится никак. К чему же она относится?
Процитированные автором исследования [14] и [16], действительно, были проведены с целью моделирования предбиологического синтеза биополимеров. Мы уже говорили о том, что этот вопрос один из центральных и что ответ на него дать трудно – в воде связи между «кирпичиками» пептидов и нуклеиновых кислот самопроизвольно не образуются. Требуется приток химической энергии, позволяющий активировать эти «кирпичики». Еще более тривиальная, но не менее неприятная проблема состоит в разбавленности растворов «кирпичиков» в воображаемом первичном океане. Помните, мы об этом говорили выше? При таких низких концентрациях аминокислоты редко сталкиваются друг с другом, что делает реакцию их конденсации (образования цепочки) медленной. Тем более, что они должны быть активированными, а если они будут долго плавать в одиночестве, то вода расщепит активированную производную аминокислоты быстрее, чем последняя столкнется с растущим пептидом и войдет в его состав.
Есть ли такие природные условия, в которых эти проблемы были бы решены? В качестве таковых в работах по самопроизвольному происхождению жизни нередко выдвигается адсорбция на минералах. Если аминокислоты не плавают в толще океана, а связываются с поверхностью разных глин и проч., будет происходить их естественная концентрация. Там они будут соединяться в цепочки, которые будут оставаться связанными с поверхностью и продолжать расти. Вот этот процесс и пытались моделировать в статьях [14] и [16], из которых Масгрейв делает вывод, что время образование пептидной цепочки длиной с обсуждаемый «саморепликатор» около недели или двух. Отчего так?
Эксперименты в этих статьях проводили по синтезу олигонуклеотидов (коротких цепочек РНК) и пептидов (коротких белковых цепочек), используя в сущности один подход. Я уделю большее внимание пептидам (ссылка [14]) исключительно потому, что «саморепликатор», о котором мы решили поговорить, является пептидом. Чтобы смоделировать абиогенное образование пептидов исследователи первым делом активировали глутаминовую кислоту (одна из 20 аминокислот, обычно встречающихся в белках) с помощью карбонилдиимидазола и добавляли ее к иллиту (иллит это глина такая, если что). Иллит с тем, что к нему прилепилось, осаждали, отбрасывали надосадочную жидкость, а затем добавляли к глине новую порцию активированной аминокислоты. Если повторить эту операцию 50 раз, то в смеси продуктов, смытых потОм с иллита можно найти пептиды средней длиной в 40 аминокислотных остатков/звенев/«кирпичиков». Без иллита длина образовавшихся пептидов не превышает 10 звеньев. Эти результаты представлены в качестве доказательства того, что адсорбция на минералах оказывает положительное влияние на синтез пептидов в таких условия. Действительно, оказывает. Но условия эксперимента не имеют отношения к тому, что они должны моделировать.
Глина
Тоже глина
Карбонилдиимидазол в воде быстро распадается, отчего хранить его следует тщательно укупоренным в присутствии осушителя, защищая от атмосферной влаги. Откуда ему взяться в первичном океане? Более того, концентрация глутаминовой кислоты, которую активировали и добавляли к глине в этих экспериментах, превышала оценку концентрации аминокислот в первичном океане из работы Карла Сагана в 2х10^5 раз. В 200 тысяч раз, Карл! Более того, к глине с накопившимися на ней продуктами активированную глутаминовую кислоту добавляли не раз и не два, а целых 50 раз. И наконец – все, что нам соблаговолили сообщить авторы статьи про синтез пептидов из активированных карбонилдиимидазолом аминокислот о количестве продукта это то, что продукт этот может быть обнаружен. Количественная оценка выхода продукта отсутствует. Судя по тем данным, которые представлены, доля аминокислот, связавшихся в искомые пептидные цепочки, очень мала.
Именно время, которое занимает такой эксперимент, и называет Масгрейв «временем за которое вы можете сделать пептид». Но за неделю-другую его делает экспериментатор в условиях не имеющих отношения к добиологической Земле. (Если уж совсем честно, то в том эксперименте, что я описал выше, люди делали два цикла в сутки, так что 50 добавлений активированной аминокислоты к глине занимало почти месяц, но это сущие пустяки.) На стандартный химический синтез пептида по Меррифильду (как делают пептиды для лабораторного и практического использования в реальной жизни) уходит еще меньше времени, но никто не выдает этот синтез за модель абиогенной реакции.
Как мы можем представить себе естественный процесс, моделируемый подобным экспериментом из набора «Химические фокусы»? Нам нужен некий природный реактор, который временами бывает сух, как пустыня, чтобы в нем по неизвестным причинам накапливался в сухом виде карбонилдиимидазол или подобное ему соединение, а затем заполняется водой, чтобы в ней шли химические реакции с участием таких соединений и адсорбированных на минеральной поверхности этого реактора аминокислот, затем реактор снова высыхает, чтобы накопить неустойчивое в воде активирующее соединение и т.д. Время от времени пептидные продукты, образующиеся на глиняном дне такой периодически высыхающей лужи или зоны прилива/отлива, вымывались бы в океан, где происходило бы их взаимодействие с другими полимерами и всякая прочая предбиологическая эволюция.
Понятно, что такие условия весьма уникальны (пересыхающая лужа с глинистым дном, на котором идет синтез пептидов), если они возможны в принципе (требуется отложение изрядного количества карбонилдиимидазола на дне пересохшей лужи, поскольку в эксперименте аминокислоту в каждом цикле реакции активировали большим избытком этого активирующего реагента**). И после всех этих чудес в решете выход конечного пептидного продукта очень, ОЧЕНЬ мал!
Меньше, чем нимфозория!
Вам может показаться, что предложенные сценарии не просто сомнительны, но во многом противоречат химическим свойствам веществ, участвующих в воображаемых реакциях. Вам также может показаться, что количественные оценки концентраций исходных веществ, объема реакционной смеси и количества искомого продукта непомерно завышены. Вам может даже почудиться, что все это не результат добросовестной ошибки, а сделано с определенной целью. И вы, по всей вероятности, будете правы. Вы являетесь свидетелем использования традиционного для этой области подхода, впервые использованного еще Геккелем, который на века вперед определил матрицу научного ответа на один из ключевых вопросов мироздания.
Этот ответ в сущности не меняется со временем, но приобретает новые формы, соответствующие уровню развития науки. В своем исходном виде ответ Геккеля будет неубедителен для тех, кто знает, что “все не так просто” и знаком с понятием вероятности. Вот для таких скептиков слова Геккеля и приспособляют к сегодняшним реальностям, щедро сдобривая текст произвольно сгенерированным набором цифр. Но в сущности ответ остается тем же: жизнь несомненно возникла самопроизвольно в условиях, о которых мы знаем очень мало, и этот процесс своевременно получит исчерпывающее объяснение по мере развития науки.
Если вы утомились, сделайте перерыв; дальнейшее чтение является факультативным. (С другой стороны, если вы дочитали до этого места, то вы очень терпеливый человек. Поэтому я сообщаю по секрету – сталось уже всего ничего.) Итак, а что если нам попробовать поработать арифмометрами, только не дефективными от фирмы “Брайтс”, а старомодными, типа “Феликс”? Вспомним, что объем моря-окияна приблизительно 1,3х10^21 литра, а в литре первичного океана содержалось около 6х10^16 молекул аминокислот. Всего на Земле в баснословные времена было 8х10^37 молекул аминокислот. Теперь добавим туману и волюнтаризму; деваться нам некуда, без волюнтаризма такие подсчеты невозможны. Другое дело, что мы это честно признаем.
Арифмометр - простая и безотказная машина
Мы убедились в том, что для соединения аминокислот в пептидные цепочки требуются уникальные условия; каким-то образом аминокислоты должны быть активированы в ходе химических реакций с соединениями, которые водной среде. Возмем для примера карбонилдиимидазол; он очень нестабилен в воде и даже в присутствии водяных паров. Речь шла также о бензилмеркаптане, но этот реагент вовсе не универсальный активатор аминокислот, и даже если он был бы стабилен в условиях предбиологической Земли, у него есть своя проблема – вещество это жидкое и не смешивается с водой. По этим причинам активация аминокислот не могла происходить в толщах первичного океана, а требовала особых условий; возможно таких, когда циклические изменения температуры позволяли бы мелким водоемам сначала высохнуть, таким образом накапливая вещества, нестабильные в воде, а затем заполниться водой, позволяя протекать реакциям, требующим жидкой фазы. По рассуждениям адептов учения об абиогенезе это могли бы быть места, где пептиды связывались с минералами и концентрировались на них, а затем попадали оттуда в места, защищенные как от подобных перепадов условий, так и от разрушительного действия ультрафиолета в верхних слоях воды, где пептиды взаимодействовали бы с нуклеиновыми кислотами и постепенно шли бы по пути прогресса.
А эта машина сложная. Устройство такой и большей сложности требуется для осуществления сценария "природного реактора".
Эта машина повышает эффективность местного самоуправления. Налогоплательщик садится на надувную подушку (А), выталкивая воздух через трубку (В), который сдувает шарик (С) в сторону свечи (D). Взрыв шарика пугает собаку (E), которая в результате дергает поводок (F), роняя ядро (G) на качели (H), подбрасывая таким образом связку планов местного самоуправления по постройке дорог и ремонту школ (I), которая бьет по рычагу (J), наклоняя его, в результате чего кувшин (K) наклоняется и поливает растение (L), стимулируя его рост, который приводит к натяжению нити, привязанной к зажиму в виде руки (M), который вытаскивает кошелек (N) из заднего кармана налогоплательщика.
Какими бы эти места ни были (пересыхающие лужи, имеющие связь с океаном через потайные шлюзы, зона прилива/отлива у глинистого берега, или напротив, минералы океанского дна в местах, где геотермальные источники выбрасывают в воду смесь продуктов абиогенного синтеза, среди которых есть и вещества, позволяющие активировать аминокислоты, или что-то еще в таком духе), объем первичного океана, соответствующего всем этим требованиям очень мал по сравнению с его общим объемом. Каково отношение придонного слоя к общему объему? Одна тысячная? Одна десятитысячная? Каково отношение объема воды у океанских берегов к его общему объему? Один на миллион? И всюду ли в океанском придонье извергаются вулканы и бьют подводные гейзеры? Все ли побережье покрыто периодически пересыхающими лужами, выглядящими подозрительно похожими на химические реакторы? Но давайте примем, что одна миллионная часть объема вод океана находится в условиях, делающих образование пептидов в принципе возможным. (Мне кажется, что это большое преувеличение.) Значит, в таких местах могло одновременно находиться около 1х10^32 молекул аминокислот.
Каков мог быть выход продукта в таких естественных реакторах? В статьях, на которые ссылается Масгрейв, выход не указан, но по моей щедрой оценке он не превышал одной тысячной исходного аминокислотного материала. Однако гипотетические условия реакции в пересыхающих лужах на предбиологической Земле не могли соответствовать роскошным условиям реакции, используемым в модельных экспериментах, уже потому, что концентрация аминокислот в них превосходила оценку концентрации аминокислот в первичном бульоне в 2х10^5 раз. В естественных условиях вряд ли был достижим избыток карбонилдиимидазола или его заменителя в каждом цикле реакции, а смыв продукта с минералов и его перенос в места, где он был бы защищен от перманентного высыхания или распада под действием ультрафиолета был не таким полным, как в эксперименте. Поэтому сочтем, что выход продукта в «естественном реакторе» был (всего) в 100 раз ниже, чем в модельных экспериментах. Это означает, что за одну последовательность циклов, сходную с теми, что использовали в этих экспериментах, 1х10^27 молекул аминокислот включалось в состав пептидов. Принимая среднюю длину этих пептидов равной 30 остаткам (соответствует «саморепликатору»), число образовавшихся цепочек было равно приблизительно 3х10^25.
К сожалению, у нас нет никакой возможности ответить на вопрос, сколько времени занимал один цикл в этих гипотетических естественных реакторах. Допуская, что такой цикл неизбежно связан с периодическими колебаниями температуры, можно предположить, что самый краткий возможный цикл равен одним суткам (в эксперименте два цикла занимали одни сутки). В этом случае при бесперебойной работе «естественного реактора» он мог за один год произвести до 10 или около того последовательностей, соответствующих по длине «саморепликатору».
Таким образом, предбиологическое химическое производство могло выдавать около 3х10^26 пептидных молекул в год в масштабе всей планеты. Учитывая, что пептидная связь достаточно стабильна, пептид может сохраняться в стерильной воде в течение пары десятилетий, примем, что общее число молекул пептидов в первичном океане стационарно поддержалось на уровне ~1х10^28. Это означает концентрацию около 1х10^7 молекул на литр, если принять равномерное распределение продукта в океане. Переведем ее в привычные единицы и получим концентрацию ~1х10^-17 M, что в 1х10^12 или даже 1х10^13 раз (!) ниже той, что использовалась в экспериментах с «пептидом-саморепликатором». Для того, чтобы концентрация пептидного продукта была сравнима с экспериментальной, он должен был быть сконцентрирован в объеме всего 0,001 (0,0001) куб. км, соответствующего пруду глубиной 1 м и площадью 1 (или даже 0,1) кв. км, т.е. в одной миллионной или одной десятимиллионной доле того объема, которую мы отвели под «естественные реакторы». Каким образом такое волшебное концентрирование должна было происходить в природе мы можем только догадываться.
Теперь прикинем какова вероятность того, что наш природный химзавод сможет выпустить хотя бы одну молекулу «пептида-саморепликатора» за время своего существования. Адепты абиогенеза отводят на этот процесс от 500 млн до 1 млрд. лет. (возраст Земли принимается равным 4,5 млрд. лет, возникновение жизни датируется 3,5-4 млрд. лет). Учитывая, что какую-то часть этого времени химическая эволюция была невозможна по причине отсутствия условий для нее и что появление пептида-саморепликатора относится к начальной стадии предбиологической эволюции, отведем на процесс его возникновения 300 млн. лет. Мне кажется, что это вполне разумно и даже расточительно. Посмотрите на схему в самом верху заметки; там полно еще всяких необходимых шагов.
А может быть Земля выглядела так? Впрочем, очень похоже.
За это время может возникнуть 1х10^35 разнообразных пептидов. Если вероятность сборки «правильного» пептида равна 1 на 4х10^40, то ни о каких “многочисленных самопроизвольно образующихся саморепликаторах” речи не идет. Но представим себе, что пептид с искомой последовательностью все же образовался. Вы помните, что он делает? Он ускоряет реакцию образования связи между двумя пептидами, последовательность которых соответствует его половинкам. Вероятность выпадения таких последовательностей тоже не слишком велика, примерно один шанс на 1х10^21, хотя и гораздо выше вероятности образования “саморепликатора”. Но для того, чтобы “саморепликатор” проявил себя функционально, эти три пептида должны были бы оказаться в один момент в одной точке.
На эти аргументы возможно возразить, что способностью к саморепликации обладает не только пептид, который был использован в цитируемых статьях, но и многие другие; они будут отличаться лишь последовательностью тех более коротких пептидов, соединение которых ускоряется в каждом конкретном случае. Но у этого утверждения нет никаких экспериментальных подтверждений.
Мы не можем в точности знать какова доля пептидных саморепликаторов среди случайных последовательностей. Автор по ходу текста ссылается на анализ, опубликованный в работе [12] (кстати, он опять дает неправильную ссылку, что побуждает меня усомнться в том, что он читал статьи, которые использует в качестве аргумента), позволяющий заключить, что приблизительно одна случайная последовательность РНК на 2х10^20 будет обладать активностью лигазы (т.е. рибозима, ускоряющего образование связи между двумя цепочками РНК).*** Казалось бы, это дает геккелистам надежду.
Но оценка частоты случайного появления рибозимов-лигаз…
… может быть завышенной на пару порядков по мнению самих авторов цитируемых исследований,
… не может быть использована для оценки доли пептидных лигаз среди случайных последовательностей,
… не влияет на чрезвычайно низкую оценку концентрации всех пептидов (и РНК) в первичном океане из-за которой “саморепликатор” может никогда не встретиться со своими субстратами,
… не изменяет того факта, что реакция между “кирпичиками” белков и нуклеиновых кислот остается энергетически невыгодной и в воде самопроизвольно не идет.
Однако несмотря на все это, энтузиасты продолжают давать объяснения "на пальцах", которые считают убедительными сами и которые привыкли считать убедительными широкие массы. Разумеется, всегда можно сказать, что на предбиологической Земле условия были именно такими, чтобы все невозможное сегодня было возможным и необходимым вчера. Но не забудем, что сто пятьдесят лет назад то же самое и с той же степенью уверенности говорил Геккель, который не знал ничего из тех модных научных гитик, о которых пишет Масгрейв. Спрашивается, стоило ли все это изучать, чтобы повторить то, что мы уже слышали не раз?
* Не исключено, что он постулирует – одна на 1х10^19 образовавшихся цепочек является пептидной лигазой. Не знаю, откуда он это взял, но его делу это не поможет (см. по тексту).
** Если представить себе лужу глубиной 10 см и площадью 10 кв. м., т.е. объемом 1 куб. м, с теми же концентрациями реагентов, как и в эксперименте, то в ней должно содержаться около 3 кг глутаминовой кислоты, а после пересыхания на ее сухой поверхности должно откладываться около 9 кг карбонилдиимидазола, покрывающего эту поверхность сплошным слоем толщиной приблизительно в миллиметр. Между тем карбонилдиимидазол вовсе не является одним из основных продуктов в экспериментах по абиогенному синтезу и нет никаких причин ожидать, что он образовывался в таких больших количествах на предбиологической Земле. Вообще его хорошо синтезировать из имидазола и фосгена в безводных условиях, но такой синтез трудно считать что-то там моделирующим.
*** Можно посмотреть здесь: Eric H. Ekland, Jack W. Szostak and David P. Bartel. Structurally complex and highly active RNA ligases derived from random DNA sequences. Science. 269.5222: p364.
Автор: Партизан 1812
Комментарии
Спасибо за ссылку!
Ил на озере - это не глина.
Не понял вывода - возможно ли самозарождение на Земле или нет?
Невозможно
А закипание воды в чайнике, поставленном на плиту, возможно или нет?
*Если плита подключена к газу или электричеству, *Если она исправна, *Если чайник не дырявый, *Если в чайнике есть вода, *Если условия нахождения плиты и чайника соответствуют земным, и, наконец, если есть Некто, кто включит газ и поднесет горящую спичку. Тогда да, вода в чайнике, возможно, закипит. *Если газ/электричество не кончатся, *Если плита будет исправно работать, *Если чайник не прохудится, *Если вода не испариться сама до закипания чайника. То есть, если Некто будет следить и обеспечивать процесс.
Но оно произошло, хотя и не в описываемых условиях
Наблюдаемое нами существование жизни не тождественно его самозарождению. То, что человек придумывает для описание этого процесса только теория, которую невозможно доказать и легко опровергнуть.
Так-так, и как же тогда жизнь возникла, по-вашему? Бог, инопланетяне, панспермия? В статье много букаф, но мало смысла, к сожалению.
Возможно. Почему нет. В искусственно заданных условиях - возможно. В случайных - нет.
Однако, до сих пор никому не удалось не только это осуществить в пробирке, но даже представить себе (не нарушая законов физики и химии), как это могло бы произойти
Я тоже размышлял, что даже если бы микроорганизмы эволюционировали до тех кто может ими питаться, то дальше уже никак потому-что замкнутый цикл образуется и нет никакой нужды дальше эволюционировать.
А тут доказывается, что даже первичное образование невозможно.
Эволюция дальнейшая более чем возможна.
А вот превращение РНК организма в ДНК организм, лично у меня(и у всей большой научной среды), под хорошим таким сомнением.
То что написано в статье про возможность хим.фабрик и первичного бульона, текст уважение к автору и публикатору, не очень соответствует объективности.
цель жизни экспансия
жизнь есть процесс репликации генов
живое - машина по репликации генов
так устроен ген, такая в нем программа - переработать ресурс в свои копии.
естественный отбор помогает генам повышать эффективность переработки доступных ресурсов в свои копии.
У нас 30 лет назад всего открыли дизоскирибозу. Вы чего хотите? Первые инструменты генной модификации заимствованны у простейших и прочих. Сейчас кстати подвезли неплохие вещи в этой теме.
Дайте время. Как интеллектуальный и научный вид, человек настолько молод, что смешно ждать "чудес". У нас половина населения земли не знает что такое ион или нейромодулятор. Наука шагнула намного дальше, чем ребята из Либерии могут это понять(при всем уважении, я не нацист или фашист, просто как пример).
Гы. Такое понятие, как "автокаталитические химические реакции", в частности, реакция Бутлерова-Формоза, автору, похоже неизвестно. Опять же, с какого-то перепуга происхождение жизни принимается как случайный момент, который может произойти, а может и не произойти. Про спонтанное увеличение сложности системы в неравновесной термодинамике (простейший пример - закипающий чайник), автор, похоже, тоже не ведает.
Автор живёт в США и занимается биологией и химией в ихнем НИИ, то, о чем собственно пишет в статье. Кроме того является священником Русской Православной Церкви за рубежом. Уверен, он лучше кого либо на АШ разбирается в том, о чём пишет.
Сообщите плз. его индекс цитируемости.
PS заниматься чем то и разбираться в этом - две огромные ранзницы.
Православная Церковь (как и другие христианские церкви) полторы тысячи лет не испытывала никаких затруднений по поводу абиогенеза (включая происхождение мышей из белья). Это только новомодные еретики начали заморачиваться всякими глупостями.
Так ему для начала нужно, либо трусы надеть, либо крестик снять..
О. так это очередное ПГМ-нутое УГ? Сказал бы сразу, я бы эти высеры читать не стал. Только время потратил.
Тем не менее, даже лютые сторонники "первичного бульона" не могут об'яснить появление РНК-ДНК
Объяснить можно все, вопрос в достоверности. Мы имеем дело с фактом, - ДНК клетки сущетвуют, есть всего две возможности их возникновения)).
Основы уже проясняются, но опять же восстановить происходящее через промежуток в 4 млрд. лет сложно.
Учтите, что теория "первичного бульона" уже отвергнута наукой.
Много слов, и все не по делу. Бред собачий.
Какое отношение имеют пептиды к зарождению жизни?! Автор понятия не имеет о чём пишет.
Жизнь зародилась просто - молекулы типа РНК обладают простой особенностью - самовоспроизводством. Как молния - сшиваются-расшиваются по водородным связям. Водородные связи достаточно слабы, чтоб молекула типа РНК через какое-то время разрывалась на две половинки, и потом из этих двух половинок собирались две новые идентичные (возможно, с мутациями) молекулы. Собственно это всё. Никакой теории вероятности тут не нужно.
Тут есть одна не большая загвоздка.
Т.е говоря про РНК, вы, я так понимаю, имеете в виду теорию "первичного РНК мира"?
Если да, то она точно так же не выдерживает никакой критики. К сожалению.
Если это критика того же уровня, который в этой статье (то есть ниже плинтуса) - то о чём сожалеть?
Т.е вы являетесь сторонником теории "первичного РНК мира"?
Если да, то ответьте на пару вопросов. Конечно же, по желанию и согласию.
1) Как РНК, точнее сначала не как, а почему стали синтезировать сложные пептиды и аминокислотные полимеры? (2 вопроса)
2) От куда вообще, у РНК организмов возникла возможность синтеза белков?(только пожалуйста, не пишите про рибосомы, все таки молекулярная биология мое хобби, а химик я по первому высшему).
3) Реакция Бутлерова не работает без углеводов. их не было. Панов - умнейший конечно человек, предложил объяснения и представил свою теорию, первичной химической эволюции, я от части согласен с несколькими его выводами, но самое главное, что заставило РНК организмы перейти на ДНК-уровень. Тут небольшая загвоздка...
Все дело в том, что нет РНК организмов. Ни одного.
Это просто теория, да, красивая, да много чего объясняющая, но увы, LUA - тоже было как событие, а по факту. Вопросов больше, чем ответов.
Я допускаю, кстати, наличие РНК мира, я не допускаю его дальнейшую эволюцию. ( тут я еще добавлю, может это вас смутило, эволюцию в естественной среде при естественных условиях без "длани").
Все это мое частное и скромное мнение. Естественно у меня нет степеней или профессионального образования. Просто любопытство, не воспринимайте как попытка доказать что-то, скорее обсудить.
1) Как вам пришла в голову мысль спросить это? Точнее, не как, а почему? Это сложная мысль, она не могла появиться сама, но только Божественным промыслом.
Ну и дальше в том же духе. Вот и динозавров не осталось. Ни одного. Врут значит, что они были. Вы об эволюции что-то слышали? Слышали, но не допускаете, что она есть.
Ладно, Бог с ней, с эволюцией. Как вы объясняете самозарождение Бога?
Я вроде бы вежливо написал и по делу. Вы видимо меня не так поняли, либо я не верно донес свою позицию. Эволюция абсолютна и не подлежит доказательствам(с одним большим НО!, повышение уровня самоорганизации по типу РНК-ДНК как мне кажется, не возможно. И не только мне. Из ДНК - пожалуйста, хоть медуза хоть мамонт, тут проблем то нет, нох гены и среда - делают чудеса) , как например, гравитация. Вопросы я задал точные.
1) Мысль пришла путем электро-химической реакции в центральных синапсах. Обработкой этого всего в лимбической системе и "оцифровкой" мозгом в сознание, спустя несколько МС.
2)От древних рептилий осталось достаточно останков. А вот останков РНК-организмов не нашли ни одного.
По делу можете сказать? Конкретные теории, доказательства, опыты. Иначе это просто теория, "первичный бульон-РНК-мир-ДНК". Как просто, как три условия развития капитализма.
Я прекрасно представляю себе возможность химической эволюции, и возможность существования первичного бульона, и все это прекрасно и замечательно. Только вот переход от РНК к ДНК не то что бы туманен, он "не возможен"(на основе реальных данных и опытов, а не голых теорий без доказательств), естественным, как бы так сказать, "самобытным путем".
Я не верю в бога.
Так и я вежливо пишу, мне так кажется.
Вы же догадываетесь, что вопросы я задавал как пример вашей аргументации. Скажем, если сложить вероятности прохождения электрических сигналов, то умной мысли можно ждать очень долго. Мы выдвигаем гипотезы, проверяем их в мысленных экспериментах и на практике, отсеиваем несостоятельные, совершенствуем оставшиеся. Это эволюционный процесс, он не чисто стохастический. У этого процесса есть обратная связь, позволяющая отбирать одни варианты в противовес другим. Мозг не принимает все возможные состояния возбуждения нейронов, чтоб сгенерировать мысль.
От РНК "организмов" остались в нынешних организмах такие рудименты, как использование некоторых РНК как катализаторов процессов, хотя в подавляющем большинстве процессов эта функция перешла к белкам. И я не считаю схему "первичный бульон-РНК-мир-ДНК" правильной. Это скорее "первичный бульон-...-...-...-РНК/ХНК/УНК/БНК-мир-....-...-РНК/ДНК-и-пр.". Вы процесс от прокариотов к эукариотам, или от одноклеточных к многоклеточных, или от жизни в воде к жизни на суше - представляете? И чем эти переходы принципиально отличаются от перехода РНК к ДНК? Не нужно представлять себе переход из одного состояния в другое как один прыжок, это много мелких шагов. Я уж не говорю о том, что ДНК от РНК отличается всего одним нуклеотидом. Этих вариантов соединения нуклеотидов было наверняка больше двух. Выжили эти двое. Не обязательно они "лучшие", просто они победили на всех промежуточных этапах.
Если вы не верите в бога - тогда какая разница - самозародилась жизнь на Земле, или она самозародилась в далёкой-далёкой галактике и пришельцы тут попытались усовершенствовать процесс. Я подозреваю, что им это не нужно было - если бы им было нужно, они бы сразу создали на Земле то, что хотели, не ожидая миллиарды лет результатов эволюции. Поэтому вероятней всего жизнь именно на Земле и самозародилась, хотя вполне возможно у пришельцев и были какие-то свои мотивы чего-то по маленьку подправить и улететь. Может им религия позволяла только по чуть-чуть править.
последняя фраза. А как вы объясните самозарождение Вселенной, ее законов, работающих, как часы, везде и всюду, миллиарды лет, мировых констант ? Как самозародились гравитационная постоянная и принцип наименьшего действия ?
Это, по меньшей мере, вопросы того же порядка.
Это настолько банально, что спрашивать такое - дурной тон.
Теоремы Бора(только Бора, который Нильс)стоит вам изучить на досуге. Т.к разговор о возникновении вселенной, куда более сложен и фантастичен, чем зарождение жизни на планете Земля.
а почему Бора, а не уравнения Шредингера или эсперименты М.Планка ?
Потому что ни тот ни другой не пришли в итоге, к понятию "диллер реальности". Точнее, они прекрасно все дополняют и естественно гениальны все(куда нам до них, эххх).
Ну это совсем просто. В прошлой вселенной самозародилась жизнь, и они создали новую вселенную, нашу, работающую как часы. И смотрят там за тем, чтоб мировые константы не менялись. Мы же смотрим, чтоб частота тока в сети была 50 Гц. Вот и они так-же.
а та вселенная как самозародилась (и все предыдущие матрешки) ? И как эти создали нашу и как они следят ?
Про то, как самозародилась первая, я мыслю так - кому-то из вселенной, которую мы создадим в будущем, надоест этот вопрос, и он на машине времени отправится в прошлое и создаст там первую вселенную приспособленную к самозарождению жизни. А вот про то, как создать вселенную и следить за порядком в ней - пока сказать не могу, нужно ещё много чего изобрести. Но наши предки (или потомки - в зависимости от того, с какой стороны машины времени смотреть) создали и перевоплощение душ, и через несколько миллиардов лет я (перевоплотившись) буду готов ответить на ваш вопрос. Но если я попаду в нирвану и прерву цепь воплощений - вы там у кого-нибудь другого спросите, они должны будут знать.
"Все дело в том, что нет РНК организмов. Ни одного."
Умные люди мне тут подсказывают, что бескапсидный вирус возбудителя лихорадки Кемерова (реовирус такой т.е. двухцепочечная РНК) может самостоятельно размножаться на среде из нуклеотидов при переменной температуре.
Происхождение жизни в чайнике
Возьмём чайник. Простой электрический дисковый чайник. Добавим (можно мысленно) между выключателем и диском - реостат, дабы регулировать количество тепла, которое будет выдавать диск. Стенки термозаизолируем (у планеты нет стенок). Нальём в чайник воду. Всё пока просто - тепло снизу вырабатывается, сверху (через крышку) теряется. Модель планеты, нагреваемой Солнцем (и собственным теплом) и сбрасывающей теплоту в космос. Выставим реостат на минимум и включим чайник.
Пока поступление тепла меньше теплопроводности воды - всё зашибись, энтропия увеличивается, идёт тепловое движение молекул, тепло спокойно сбрасывается. Передвинули реостат дальше, увеличили количество тепла. Диск нагревает нижние слои воды быстрее, чем тепло путём обычной теплопроводности успевает прогреть верхние слои воды. Тёплая вода расширяется, становится легче и вуаля - самоорганизация! Возникает конвекция, т.е. направленное движение потоков воды. Одна, две или несколько (в зависимости от размеров чайника и параметров жидкости) конвективных ячеек. Вода крутится, теплосброс идёт, состояние системы стабильное. Всё зашибись, добавим драйва, т.е. тепла. Следующий уровень самоорганизации - кипение. Система ещё усложняется - появляются пузырьки газа, которые растут в слоях перегретой жидкости и схлопываются в верхних, более холодных, отдавая им тепло (чайник шумит). Дальше, когда вся вода нагрелась до точки кипения, теплоперенос идёт только за счёт парообразования на диске чайника.
Это чистая, голая физика. Теперь добавим немного химии (например, спиртику и прочей органики) по вкусу. А химия нам даст дополнительные механизмы теплопереноса - эндотермические и экзотермические реакции. Начиная от банальных комплексообразований и заканчивая поликонденсацией и гидролизом. Принцип Ле-Шателье-Брауна - где чего в избытке, там оно и утилизируется. Там где много тепла - идут эндотермические реакции (точнее равновесие смещается в их сторону), там где тепла мало - экзотермические. Где воды много - идёт гидролиз, где воды мало из-за высушивания (модель "первичной пиццы"), вымораживания (модель "первичное мороженное"), высокой концентрации спирта (модель "первичный ликёр"), высокой концентрации жиров (модель "первичного маргарина") - там идёт поликонденсация. Т.е. грубо говоря - кругооборот вещества и тепла. И при всём многообразии этих химических процессов логика у них одна - усилить кругооборот (повысить ВВП) и противодействовать внешним изменениям (стабилизация обстановки). Я бы сказал, что первые "признаки жизни появляются уже на этом уровне. Но как быть с размножением?Среди всех этих реакций есть и автокаталитические, сиречь, сами себя ускоряющие, например реакция Бутлерова — автокаталитическая реакция синтеза различных сахаров из формальдегида в слабощелочных водных растворах в присутствии ионов металлов, например кальция. Впервые проведена и описана русским химиком Бутлеровым в 1861 году. Рибоза, та самая рибоза, которая входит в состав РНК, тупой моносахарид с пятью атомами углерода - способен сам катализировать свой собственный синтез. Из этих реакций "выживали" те, которые могли выжить, из тех кто мог катализировать свой синтез - выживали те, кто мог проводить его наилучшим образом.
Важный момент. То, что я тут говорю касается не отдельных "дарвиновских прудов", не отдельных геотермальных источников. Это касается фактически всей гидросферы, верхнего слоя литосферы и нижних слоёв атмосферы. Процесс "химической эволюции", оптимизирующий процессы массотеплопереноса, происходил во всём объёме "протобиосферы", но проходил он по тем же, установленным Создателем физическим и химическим законам, что действуют и внутри обыкновенного электрического чайника.й
Неистово аплодирую примеру. Те самые диссипативные системы.
По некоторым оценкам, первичная атмосфера Земли в первые пол-миллиарда лет состояла из водорода, метана, аммиака и углекислого газа при малом содержании водяных паров - и давлении у поверхности порядка 10^4 атм или выше. На Земле той "эпохи" (эона) дули метаново-аммиачные ветры и выпадали "бензиново-нефтяные" дожди - аналогично атмосферным условиям на планетах-гигантах: Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. Вторичная атмосфера, возникавшая за счет дегазации недр Земли и "выдувания" "солнечным ветром" водорода и гелия первичной атмосферы, уже насыщалась большими объемами водяных паров, азота и еще углекислоты. Первичный синтез аминокислот вполне мог идти в очень плотной у поверхности первичной атмосфере, буквально "в бензине", при малой концентрации воды.
PS
Сколько миллиардов лет потребуется на то, что бы молекулы воды, "выпадая" случайным образом, образовали вот такой кристалл?
А сколько миллионов лет на такой?
фракталы. Есть и посложнее:
Именно!! А фракталы - прямое порождение Хаоса...
Там где ты видишь Хаос, я вижу строгий математический порядок ::) Фрактальная геометрия прекрасна простотой своей основы. Как сосудистая система прорастает в зарождающемся теле, как ветвятся отростки растений, формируя эффективные в приёме входящих ресурсов кроны.. Это простая математика - базовая часть логики наблюдаемого нами мира, язык мироздания, если угодно.
Ты видишь верно!
Вспоминается старинный анедот:
Плывут Опарин с Холдейном в первичном бульоне. Глядь, – небо озаряется вспышкой, небосвод раскалывает метеорит и врезается в океан. Взрыв, грязь взлетает в стратосферу, пар свищет, на поверхность воды через некоторое время всплывают два обугленных трупа. Опарин и говорит Холдейну: «Ведь, говорил же я Рихтеру с Аррениусом, что панспермия, - это обман».
Статья интересная но ИМХО очень претенциозна. Почему стазу взялись за пептиды? Зачем именно такая односторонняя интерпретация пептидного синтеза? Почему не отмечается возможности сорбции целевых пептидов и реагетов на глинистых минералах?
Процесс, сейчас в науке насколько я помню описывается гораздо интереснее. Во-первых, уже давно нет пептидной теории Опарина-Холдейна в том виде как она была когда-то, сейчас все больше народу склоняется к рибозимам, как первым кирпичикам жизни. Во-вторых в первоатмосфере Земли, считается, было большое количество формальдегида и ацетилена, которые очень сильно разнообразили картну синтезируемых веществ, например первые сахара на земле появились благодаря формальдегиду (синтез Бутлерова гарантирует), а пуриновые и пиримидиновые основания благодаря ацетилену. В-тетьих, есть некоторые факты которые указывают, что некоторые химические соединения могли быть зансены из космоса, с ледяными метеоритами в частности ДНК. И это мы еще не обращали внимания на нефтеобразующие бактерии и "черные курильщики", которые автохтонны Земле.
Ну и на сладкое, некоторые живые организмы могли бы перелететь с других планет, таковыми на Земле могут быть тардиграды, а так же некоторые бактерии. Зарождение белковой жизни процесс не одномоментный и начался далеко не с белков и аминокислот и протекал не так как авторы статьи хотят представить, и возможно не одна Земля в нем участвовала. Давать какие либо количественные оценки тем или иным путям зарождения жизни, это очень большая смелость ИМХО.
Автору спасибо, но материал немного устарел ИМХО, лет на 30...
Автор ещё забыл уточнить, что землеподобных планет на свете не одна. И сидим мы и разговариваем на той из них, где жизнь таки образовалась. И то, что она образовалась за 1 миллиард лет, а не за 2 и не за 5 - личные проблемы этой конкретной планеты, а не повод ограничивать допустимое время.
Кроме того, победа РНК-жизни на Земле не означает, что не могло быть жизни на других соединениях. Автокаталитических реакций синтеза известна тоже не одна, а исследования только начаты.
Хе-хе, на земле вагон такой жизни о которой мы фактически ничего не знаем. Цианеи, нефтеоразующие бактерии живущие в нефтяных пластах при температуре около 100 градусов))). Автор много чего не учел.
Вероятность самозарождение жизни в известных нам физических условиях слишком мала, чтобы возникнуть за время, прошедшее с момента Большого взрыва.
Отсюда вывод: либо жизнь зародилась в неизвестных и невоспроизводимых нами физических условиях (которые существовали, например, в течение некоторого времени после Большого взрыва), либо гипотеза возникновения Вселенной из Большого взрыва ошибочна, а Вселенная вечна. В случае вечности Вселенной у жизни было бесконечное количество времени для самозарождения, т. е. вероятность её возникновения равна единице (или 100%). Уже известно, что многие простейшие в виде спор способны длительное время существовать в космическом пространстве. Т. е., самозародившись в одном месте, жизнь в форме простейших организмов распространялась всегда и повсюду, образуя более сложные формы жизни там, где были подходящие условия.
Внесу важное уточнение, даже ключевое: "Вероятность самозарождение жизни в известных нам физических условиях по изложенной в статье схеме слишком мала, чтобы возникнуть за время, прошедшее с момента Большого взрыва."
Страницы