Синтетическая связь, возникновение и самовосстановление в сети пребиотической химии (В поисках происхождения жизни)

Аватар пользователя Bzz
Компьютерное моделирование сети вероятных пребиотических реакций. Светло-синие - абиотические молекулы; темно-синие - обнаруженные новые пути синтеза мочевой и лимоной кислот; красные - биотические молекулы

МОСКВА, 24 сен — РИА Новости: Польские ученые создали компьютерную программу, которая выдает все варианты химических реакций между заданными веществами. Заложив в нее шесть простейших молекул, авторы уже среди продуктов третьего этапа взаимодействий получили первые аминокислоты и другие сложные биохимические соединения, составляющие основу жизни. Описание приведено в журнале Science.

Главный вопрос пребиотической химии всегда заключался в том, чтобы понять, какие химические реакции привели к возникновению жизни на Земле. Несмотря на то, что наука за последние годы значительно продвинулась в области органического синтеза, для понимания, как говорят химики, всего пребиотического ландшафта нужно учесть огромное количество повторяющихся химических реакций с последовательным образованием все более сложных продуктов.

Теперь это стало возможным с новой программой Allchemy, способной отображать пребиотический синтез сложных биохимических соединений из простейших предшественников.

В качестве примера авторы взяли шесть веществ-субстратов, которые гарантированно присутствовали на ранней Земле — воду H2O, азот N2, сероводород H2S, метан CH4, аммиак NH3 и цианид HCN. Для расчета реакций ученые использовали проверенные химические механизмы, реализуемые в тех условиях, которые существовали на Земле, когда на ней зарождалась жизнь.

Расчеты выполнили сначала для шести субстратов, взаимодействующих между собой, а затем последовательно — для каждого поколения их продуктов. Это позволило построить полную сеть возможных пребиотических химических реакций.

Моделирование показало, что на первом этапе синтеза из шести исходных соединений произошли десять новых, но все они были абиотические, то есть не имеющие отношения к живым системам. Однако уже на втором этапе появилась первая простейшая аминокислота — глицин.На пятом этапе число синтезированных молекул достигло десяти тысяч. Большая часть этих новых веществ — абиотические, но есть среди них и сложные биотические молекулы, которые более гидрофильны, более термодинамически стабильны и более сбалансированы с точки зрения донорных и акцепторных водородных связей, а значит — синтезируются в более узком диапазоне условий.

Авторы отмечают, что программа не только выдала все известные биотические соединения, получаемые при синтезе заданных предшественников, но и показала ранее неизвестные маршруты пребиотического синтеза многих органических соединений — ацетальдегида, диглицина, яблочной, фумаровой, лимонной и мочевой кислот. Все эти маршруты исследователи подтвердили экспериментально.

Алгоритм позволил выявить даже целую реакционную систему, ранее неизвестную химикам — саморегенерирующийся цикл иминодиуксусной кислоты, а также определил три основных пути пребиотического синтеза: через возникновение соединений, которые на следующем этапе выполняют роль катализаторов; функциональные химические системы и циклы самовосстановления; и образование поверхностно-активных примитивных биомолекул.

Программа Allchemy находится в открытом доступе.

Авторство: 
Копия чужих материалов
Комментарий автора: 

Не мог не поменять откровенно желтушный заголовок РИА Новости на оригинальный.

Над, в общем-то, интересной темой.

Комментарии

Аватар пользователя Скиталец
Скиталец(8 лет 5 месяцев)

Опарин об этом ещё в 1924 году писал.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Прикольно. Не найдется ли цитаты и/или ссылки на источник?

Аватар пользователя Скиталец
Скиталец(8 лет 5 месяцев)

Где-то была книга, уж и не упомню А пока вот http://рустрана.рф/4512/Teoriya-Oparina, вот http://doklad-referat.ru/Теория_происхождения_жизни_на_земле_а._и._опарина, и вот https://www.sites.google.com/site/biologiasch88/evolucia-proishozdenie-z....

P.S. По прежнему осталась "болячка" АШ - не распознаёт сайты, написанные кириллицей. Придётся копировать в браузер.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Спасибо, полистаю на досуге.

Аватар пользователя Скиталец
Скиталец(8 лет 5 месяцев)

Да не за что. Найду книгу - дам ссылку.

P.S. Собственно, вот https://www.litmir.me/br/?b=560717&p=1.

Аватар пользователя micro
micro(7 лет 6 месяцев)

Фигня. Опарин был оригинален, но к сожалению его теория тупиковая. 

Вообще, польские учёные молодцы, но они опять наступают на грабли на которые уже наступали и другие. Они, пусть и на более высоком уровне, опять идут по тому же тупиковому пути Опарина, всё пытаясь найти возможности синтеза органики из неорганики и построения из неё какой то сложности - предвестника жизни.

Нужно искать не возможности образования органических веществ, а возможности зарождения жизни в химических реакциях. Усложнение этих реакций рано или поздно вовлечёт в этот процесс преобразование и органических соединений. По сути - "жизнь, как принцип, появится раньше, чем появятся живые организмы".

Это не мои мысли и они не так новы. Это всё уже хорошо известно последние лет 40. Чем читать Опарина (конечно, тоже небезынтересно, у меня его книженция тоже есть) - лучше прочтите Еськова (Удивительная палеонтология) - глава 4 там как раз посвящена появлению явления жизни.

А то, что это неизвестно широкой публике... ну, такова традиция... во всех школьных учебниках вон до сих пор в курсе зоологии крокодилов рассматривают в разделе рептилий, хотя по происхождению их нужно рассматривать с птицами. Привычкас)

Аватар пользователя Дохлик
Дохлик(9 лет 9 месяцев)

Важно другое, а не сама новость. Условия искусственные, а по этой причине неверно утверждать об основе жизни.

Аватар пользователя Скиталец
Скиталец(8 лет 5 месяцев)

Ага. То есть, если цыплята вывелись в инкубаторе, то курица/петух из них не вырастет? Но действительность каГбы опровергает это предположение.

Аватар пользователя Дохлик
Дохлик(9 лет 9 месяцев)

Засыпав в мельницу зерна, мука получится, а если камни, то песок.

Аватар пользователя Скиталец
Скиталец(8 лет 5 месяцев)

И что это доказывает? И как быть с цыплятами, помещёнными в искусственную среду (инкубатор)?

Аватар пользователя Дохлик
Дохлик(9 лет 9 месяцев)

Быть" просто. Цыплята уже имеют основу жизни. Инкубатор не создаёт, из и так имеющейся основы, основу.

Аватар пользователя Скиталец
Скиталец(8 лет 5 месяцев)

То есть, Вы сторонник креационизма?

Аватар пользователя Дохлик
Дохлик(9 лет 9 месяцев)

Скорее скептицизма.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(12 лет 4 месяца)

Основа жизни в законах мироздания. Простейшие молекулы (в пробирке) вне всяких сомнений подчинены этим законам в той же степени как и большая сборка сложных молекул именуемая в простонародьё цыплёнком.

Аватар пользователя Дохлик
Дохлик(9 лет 9 месяцев)

И да, и нет. Примером такого да/нет может быть Ньютоновская механика и квантовая.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

В топике-то наблюдается обратное ;о)

Аватар пользователя Дохлик
Дохлик(9 лет 9 месяцев)

обратное из прямого. А вот из ничего (пусть даже и чего", но до эксперимента отсутствующего).. тогда и будет вопрос об основе жизни. Любой первокурсник знает, что разобранный велосипед до мельчайшей детали (молекулы), можно из количества в качество средства передвижения преобразовать.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Эээ... А вот это нечестная дискуссия - менять тему, когда нечего ответить ;о)

Ребята решали вполне конкретную задачу - оценить возможность и условия получения более сложного из простого (H2O, N2, H2S, CH4, NH3 и цианид HCN). И они ее как-то решали :о)

Если они не ставили задачей происхождения воды от момента "сингулярного состояния" вселенной, то едва ли это им стоит ставить в вину.

Скрытый комментарий Бартоломей Сусанин (c обсуждением)
Аватар пользователя Бартоломей Сусанин

Зпдайте себе вопрос, устроит ли вас ремонт вашей машины с качеством "как то" и не пишите больше таких глупостей.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Дальше польских ученых можно не читать

Комментировать топик, не читая его содержимого, предлагаю в других блогах.

Аватар пользователя Бартоломей Сусанин

Предлагаете прочитать всю фразу на заборе, начинающуюся со слова  уйх?  Ну а реакция соответствующая.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Вам ничего не предлагаю. Видеть это слово в каждой фразе на заборе так себе удовольствие. Позвольте выразить вам сочувствие.

Аватар пользователя Бартоломей Сусанин

Что бы его не выражать, достаточно просто не писАть на заборах всякую несуразицу.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Так вы ж забор всегда найдете. А меня совершенно не затрудняет выражать человечное отношение.

Так что, все путем.

Аватар пользователя micro
micro(7 лет 6 месяцев)

Синтез молекул это одно. А явление жизни это другое. 

Для зарождения жизни нет принципиальной разницы - нерганические у вас молекулы или органические. Но в силу того, что органические молекулы более "капризные" (их мало, нужны специфические условия из синтеза и.т.д.) то мх возможность в зарождении жизни куда как ниже, чем у неорганических молекул.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

В данный момент, при данной доступности информации - и да, и нет :о) Насколько можно понять из абстракта,

...есть среди них и сложные биотические молекулы, которые более гидрофильны, более термодинамически стабильны и более сбалансированы с точки зрения донорных и акцепторных водородных связей, а значит — синтезируются в более узком диапазоне условий.

О чем конкретно идет речь, пока непонятно. Цена вопроса - от 15$ :о))

Аватар пользователя Свой1
Свой1(4 года 9 месяцев)

Да-да, мы помним эту дикарскую шизу из 18 века.

Жизнь самозарождается из грязи!

Мыши -- из грязного белья, опарыши -- из гнилого мяса, грибы -- из гнили.

И т. д.

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя ПРОЛ
ПРОЛ(8 лет 9 месяцев)

Одним словом, жизнь зародилась в компьютере.

Аватар пользователя micro
micro(7 лет 6 месяцев)

smile9.gif

Аватар пользователя Alexish
Alexish(9 лет 6 месяцев)

Насколько я помню, ставили давно эксперименты реальные: сделали в колбе атмосферу земли, что была до жизни (метан, аммиак и проч), насыпали туда имимтацию пород и давай это разрядами обрабатвать.

И получили самопроизвольно сложные молекулы. 

Так что жизнь все ж имеет шанс зародиться. 

Аватар пользователя ПРОЛ
ПРОЛ(8 лет 9 месяцев)

Эксперимент Миллера-Юри. Вот только атмосфера там была совсем не та (по современным данным). См. Earth's early atmosphere

Аватар пользователя dimonarch
dimonarch(5 лет 8 месяцев)

Вся эта комбинаторика замечательна и даже (в чем-то) интересна/полезна, но вопрос, как и тысячу лет назад, остается прежним:  жизнь это сложное свойство материи или нет? Чем дольше живу, тем больше кажется, что ответ - нет, а точнее - не только. Это при том, что я химик и проявив должное старание мог бы сделать кусочек ДНК "из угля и воды".

 

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Мне тоже все больше кажется, что "нет". Еще одно проявление того, что называют законом сохранения энергии.

Аватар пользователя ers
ers(11 лет 8 месяцев)

Я бы назвал это законом сохранения структурированности:
https://m.aftershock.news/?q=node/566002

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

А может ли существовать одно без другого?

Аватар пользователя ers
ers(11 лет 8 месяцев)

Структурированность - более общая категория, чем материя и энергия.
В общепринятых контекстах материей принято называть структурированность гравитационным взаимодействием, энергией - электромагнитным.
Существуют слабоструктурированные формы того и другого - межзвездный газ и реликтовый фон.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

А можно ли представить структуру без взаимодействия чего-либо?

Аватар пользователя ers
ers(11 лет 8 месяцев)

Разумеется нет. Ну так и время без этого представить нельзя.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

А структуру без времени?

Я тут что-то по ночи начинаю блуждать между более общим и более частным :о)

Аватар пользователя ers
ers(11 лет 8 месяцев)

Мой цикл прочитали? https://m.aftershock.news/?q=node/561479
Есть т.н. элементарные частицы на нашем слое мира.
Есть т.н. элементарные взаимодействия, которые обусловливают ограничения или расширения степеней свободы частиц и их конгломератов.
Это описание можно применить и к другим слоям, например к кварковым или галактическим, причем конгломерат одного слоя может считаться элементом другого слоя.
Снижение степени свободы в конгломерате реализует структуру. Структуры можно ранжировать по сложности, называя  это качество структурированностью.
Время от пространства и структур неотделимо. Для нас наблюдаемо не время, а процессы, т.е. движение от сильноструктурированных конгломератов к слабоструктурированным, начиная от Большого Взрыва. Мы можем только сопоставлять скорости процессов, исчисляя ими время. 

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

Тогда закон сохранения совокупности изменений?

 

Аватар пользователя AndreyTemp
AndreyTemp(8 лет 5 месяцев)

Ну а те же вирусы, они живые? Границы терминологии , не более. 

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематические набросы) ***
Аватар пользователя dimonarch
dimonarch(5 лет 8 месяцев)

Вот в этом и вопрос. Что толкает "конгломерат" молекул в виде вируса производить некие манипуляции с чужой ДНК и размножаться? Это такая сверхложная хим. реакция, т.е. свойство материи? Ведь дело-то в том, что мне для движения даны мышцы и воля, а вирус мышцами не обладает. Плавает себе непроизвольным образом в среде, и "статистически функционирует".

Аватар пользователя micro
micro(7 лет 6 месяцев)

Сначала нужно понять, что такое жизнь. Что является её принципиальным свойством. И это совсем не ДНК/РНК и белки - они уже есть следствие нарастания сложности системы, которая обладала свойствами жизни.

Аватар пользователя dimonarch
dimonarch(5 лет 8 месяцев)

Согласен, недостаточно просто иметь набор "подходящих" молекул в нужном соотношении и количестве. Некоторые называют это "принципиальное свойство" душой, как мне кажется.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

А какие свойства жизни предполагались, из которых хочется выбрать "принципиальное"?

Аватар пользователя Juck
Juck(3 года 12 месяцев)

У Польши есть ученые, Польша может в науку! Польша стронг!

Комментарий администрации:  
*** отключен (систематический срач и слабоинформативная политота) ***
Аватар пользователя Дежко Сергей
Дежко Сергей(4 года 3 месяца)

Польские ученые - это мощно. Только органика - это еще не жизнь. Получить живые организмы не смог никто. А довольно сложная органика присутствует и в межзвездном пространстве. 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (призывы узаконить пытки с использованием содомии) ***
Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 5 месяцев)

А довольно сложная органика присутствует и в межзвездном пространстве. 

Потому и мучаются человечки вопросами.

Да и потом - хоть бы и "в лобешник", но чем не решение? Возможно, таким способом ЭВМ еще не применяли.

Страницы