Реконструкция ранних стадий развития жизни

 
1 2 3
DE K. Gornik #20.12.2004 21:52
+
-
edit
 

K. Gornik

втянувшийся

Fakir> Насколько я понял, им известна последовательность кодонов, и далее - известна первичная структура белка (давно известно, каким триплетам какая аминокислота соответствует), по которой уже пытаются восстановить последующие структуры и свойства белка. А между последовательностью триплетов и первичной структурой - что? "Внимание, вопрос: что в чёрном ящике?" Т.е. они знают первичную структуру на выходе, а процессом её построения не интересуются, перед ними другая задача стоит.


Имеется в виду транспортная РНК? Т.е., свернутые в клеверный лист цепочки нуклеотидов, которые несут на "носу" триплет, а на "хвосте" - соответствующую аминокислоту? Посмотри на тРНК в Интернете, надеюсь, найдешь что надо. Разумеется, есть и неясные детали, но в основе это хорошо изучено.

Свертывание белка осуществляется, в принципе, "само по себе", как ты сказал, как переход в более выгодное энергетически состояние, но есть специальные белки ("шапероны", chaperones), которые этому свертыванию помогают. По существу, это катализаторы, которые убыстряют переход из неустойчивого состояния неправильной свертки в устойчивое правильной свертки. Если белок все-таки неправильно свернулся из-за ошибки в первичной структуре при сбое трансляции РНК->белок или ошибки в самом гене, то тогда он разлагается на аминокислоты. Есть целая биохимическая подсистема - протеазосомы, которая этим занимается.

Вирус синтезировать сейчас можно, может, и не совсем от нуля, но в принципе, можно. Но это не совсем живой организм. Клетку синтезировать нельзя. Смоделировать полностью работу клетки на компьютере - скажем, актуальная задача следующего десятилетия. Но не сейчас.

"Упростить" клетку ради синтеза - я думаю, нельзя. Потому что не очень хорошо понятно, какие механизмы жизненно важные, а какие - нет.
 

Vale

Сальсолёт

Инженерам слова энхансеры и сайленсеры не знакомы ;)

Без обид, если можно.Но инженерский подход к биологии уж слишком часто напоминает вот это: Предложение дилетанта
"Не следуй за большинством на зло, и не решай тяжбы, отступая по большинству от правды" (Исх. 23:2)  
+
-
edit
 

digger

опытный

Инженерный пoдxoд плox тем, чтo oнo нетеxнoлoгичнo, тo есть не преднaзнaченo для oбсчетa и сбoрки рукaми. Oнo вoзниклo зa миллиaрд лет в прoцессе эвoлюции.Живoй oргaнизм не преднaзнaчен для рaзбoрки и ремoнтa, пoэтoму медицинa слoжнa. Считaть и сoбирaть живую клетку - глупaя зaтея, тaк кaк этoгo никтo никoгдa не делaл , a клеткa и тaк рaбoтaет. Все рaвнo, чтo вытaчивaть бутылку нa тoкaрнoм стaнке. Нo вo-первых, этo не знaчит, чтo любaя вoзмoжнaя жизнь нетеxнoлoгичнa. Вo-втoрых, этo не знaчит, чтo прoтoжизнь былa тaк же слoжнa.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Agent
Я чет не вьезжаю Этот этап уже пройден.
Рибосома расшифрована. Она и строит белок на основании иРНК с помощью тРНК. Это уже не черный ящик, а полностью понятный процесс.
 


Я чет не въезжаю :) Может быть, конечно, но ты в этом уверен? Можно ссылочку какую? Да, известно, конечно, что рибосома строит белок на основании иРНК с помощью тРНК - но точно ли известно, КАК именно это происходит? Известно ли, каков МИНИМАЛЬНЫЙ, ПРОСТЕЙШИЙ механизм такого построения? Известно ли, как по кодону подбирается аминокислота? Известно ли, почему аминокислоты кодируются именно триплетами?

Именно ее расшифровка (ну и генома ессно) и дала возможность начать следующий этап - смоделировать обьемную форму протеинов.
 


Я чет не въезжаю :) По-моему, для моделирования объемной формы протеинов достаточно просто знать линейную последовательность аминокислот в белке, не задаваясь вопросом, как именно эта последовательность строилась.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Wyvern-2
У Вас "бог" - должность или имя собственное?
 


Скорее, классовая принадлежность :D

Проблема жизни - в чистом виде проблема информации, смысла
 


Т.е. белок - есть ТЕКСТ. Вернее сам текст -это в рибонуклеиновых кислотах, белок же - реализация текста.
 


Еще один человек, который говорит не о том :) Еще раз повторю: я НЕ спрашиваю НИЧЕГО о функциональных свойствах каких бы то ни было белков. Я спрашиваю, КАК аминокислоты в заданном порядке собираются в цепочку. Если угодно - меня интересует вопрос устройства пишущей машинки, а еще лучше - пергамента, чернил и перьев.

Таким образом ваша программа - простейший транслятор, даже не компилятор Бэйсик, т.ск.
 


Если использовать эту аналогию - то задача в том, каким может быть самый маленький и простой работающий транслятор.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Vale
Инженерам, ничтоже сумняшеся пытающимся заниматься биологией, нужно помнить, что кроме литературы по "квантам" и программированию, нужно читать книжки по биологии.
 


Vale, бога (который должность :D ) ради, сбавь обороты! ;) Ну чего ты кипятишься, пишешь красным, как модераториал какой? ;) Не посягаю я ни на что, уж тем более ничтоже сумняшеся! Перечитай, пожалуйста, еще раз название топика и первый постинг: я задаю вопрос. Вполне определенный. А ты все время отвечаешь не на те вопросы, которые я задаю - может, конечно, это я виноват. Вот мне и приходится переспрашивать, уточнять, и пытаться доказать, что постановка вопроса вообще имеет право на существование. Книжки по биологии почитать - с удовольствием, скажите, какие. Вот ты даешь ссылки, книжки хорошие - но они ж не о том, о чём я спрашиваю! Судя по резюме всех приведенных тобой книг, они рассматривают как раз формирование вторичной и т.д. структур белка на основании первичной, а не создание первичной структуры на основе генетического материала. Скажи, я не прав? Я что-то перепутал?

Давай я даже большими буквами напишу, что меня интересует. И цветом выделю.

МОЖЕМ ЛИ МЫ УЗНАТЬ НА ОСНОВАНИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ФОРМ ЖИЗНИ, КАК БЫЛИ УСТРОЕНЫ МЕХАНИЗМЫ ПОСТРОЕНИЯ БЕЛКОВ ПО ДНК И КОПИРОВАНИЯ ДНК НА НАЧАЛЬНОМ ЭТАПЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ?

Далее любые слова о вторичной и т.д. структурах белков считаем злостным оффтопом :D

Без обид, если можно.Но инженерский подход к биологии уж слишком часто напоминает вот это
 


Vale, без обид, если можно - но может, ты неправильно понимаешь, о чем тебя спрашивают? И "грамотно рассуждаешь о поломке телевизора, когда надо чинить велосипед"?

Давай еще раз, по пунктам и с аналогией. Возьмем для примера авиацию. Современные самолеты помимо крыльев, хвостового оперения, двигателей, шасси (убирающегося) имеют кучу других полезных систем - автопилоты, гирокомпасы, системы пожаротушения и т.д. и т.п. Но в принципе они могли бы худо-бедно летать и без всего этого, обходясь минимумом: крылья, оперение,
двигатели, шасси (неубирающееся). И у первых самолетов так и было. Причем оперение было еще далеко не совершенным, и крыло далеко от оптимального. А на самых ранних стадиях, у Лилиенталя, Шанюта, и т.д. и движка не было, но все же они могли летать в определенных условиях.

Думаю, никто не станет возражать, что современная жизнь даже на клеточном уровне стала такой не с самого возникновения, а весьма долго эволюционировала - крайне маловероятно, чтобы столь сложные сочетания сложились одновременно, они должны были возникать поочередно.

Значит, механика пражизни должна была быть относительно проста, логично?

Сравним современную живую клетку с современным самолетом и попробуем по ней восстановить самые древние формы жизни, как, скажем, можно было бы попытаться восстановить хоть "Флаер" братьев Райт, его основные качества, по Ту-144. Даже еще более частный вопрос - выяснить, что является необходимым для создания подъемной силы. Пытается ли кто-то это сделать и можно ли это сделать - вот на какой вопрос я пытаюсь уже третью страницу топика получить ответ. Пока совершенно безуспешно - разговор начинает напоминать стиль "в огороде бузина, а в Киеве Кучма". Все говорят не о том. Сплошной, собссно, оффтоп.
 
Это сообщение редактировалось 21.12.2004 в 02:21

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
digger
Мембрaнa - oснoвa жизни.
 


Это все-таки слишком громко сказано. Вряд ли с вами согласятся.

Бoлее примитивных съели миллиaрд лет нaзaд. Синтез белкa нa белке - мoя гипoтезa : этo прoще. Примерoв, кoгдa веществo кaтaлизирует синтез себя - мaссa.
 


Ну есть всякие автокаталитические реакции. Так там молекулы много проще. А чтобы это работало на очень больших молекулах - как-то сомнительно. Если бы подобные процессы работали, они, скорее всего, хоть где-то сохранились бы и в наши дни, как одноцепочечные ДНК.

Пузырек рaстет из-зa рaзницы в пaрциaльных дaвлениях нaкaчивaя в себя вoду.
 


Т.е. имеется в виду полупроницаемость мембраны? Но тогда поверхностное натяжение тут вообще ни сбоку.

Мембрaнa рaстет зa счет внешних веществ. Крупный пузырек делится нa 2 пoдoбнo кaк мыльный пузырь.
 


Типа развитие колебаний и образование перетяжки, что ли? Хм...
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
K. Gornik
Имеется в виду транспортная РНК?
 


Вообще-то я имел в виду рибосомы. Или ты имеешь в виду дорибосомную стадию синтеза? С ней я, кстати, вообще ничего не понял: пишут, что "антикодоновая область тРНК содержит триплет нуклеотидов, комплементарный кодону мРНК, а к аминоакцепторной части той же молекулы прикреплена аминокислота, соответстующая кодону". То есть тРНК должно быть столько же, сколько типов кодонов?! И каким же манером рибосома ими манипулирует?! Кто-нибудь может дать внятную ссылку?

Свертывание белка осуществляется, в принципе, "само по себе", как ты сказал, как переход в более выгодное энергетически состояние, но есть специальные белки ("шапероны", chaperones), которые этому свертыванию помогают. По существу, это катализаторы, которые убыстряют переход из неустойчивого состояния неправильной свертки в устойчивое правильной свертки.
 


Всё это очень интересно, конечно, но разговор же совсем не о том. Хотя наличие шаперонов тоже иллюстрируют эволюционную сложность современной жизни - раз в принципе без них можно бы обойтись, то ведь когда-тот наверняка и обходилось.

Вирус синтезировать сейчас можно, может, и не совсем от нуля, но в принципе, можно.
 


Мелькало даже где-то сообщение, что японцы синтезировали вирус. Ну да бог с ним. Ведь и это не про то ;)

Но это не совсем живой организм.
 


Это отдельный разговор - пока отложим :)

Клетку синтезировать нельзя. Смоделировать полностью работу клетки на компьютере - скажем, актуальная задача следующего десятилетия. Но не сейчас.
 


Так я про это опять-таки не говорю.

"Упростить" клетку ради синтеза - я думаю, нельзя. Потому что не очень хорошо понятно, какие механизмы жизненно важные, а какие - нет.
 


ВОТ!!! Ну наконец-то пришел человек, который понял, какой вопрос я задавал!!! :P Ну, или почти понял:) Я ведь говорил не обязательно о клетке, а хотя бы одном или двух её механизмах, совершенно необходимых. Почему же нельзя попытаться их упростить и промоделировать, как раз для выяснения того, КАКИЕ ИХ ЧАСТИ ЯВЛЯЮТСЯ ЖИЗНЕННО ВАЖНЫМИ?
 

Agent

опытный

Fakir>Agent
Fakir>
Я чет не вьезжаю Этот этап уже пройден.
Fakir>Рибосома расшифрована. Она и строит белок на основании иРНК с помощью тРНК. Это уже не черный ящик, а полностью понятный процесс.
 

Fakir> Я чет не въезжаю :) Может быть, конечно, но ты в этом уверен? Можно ссылочку какую? Да, известно, конечно, что рибосома строит белок на основании иРНК с помощью тРНК - но точно ли известно, КАК именно это происходит? Известно ли, каков МИНИМАЛЬНЫЙ, ПРОСТЕЙШИЙ механизм такого построения? Известно ли, как по кодону подбирается аминокислота? Известно ли, почему аминокислоты кодируются именно триплетами?
Механизм известен с момента открытия ДНК. Ссылок гугль вагон выдает. А полный механизм сего действа - сравнительно недавно. И в процессе тем не менее. Если для человека и некоторых видов строение рибосомы уже расшифровали, то для других продолжаеться (вместе с геномами). Есть отличия некоторые.
Почему именно триплеты? - как то не интересовался. Могу предположить - для исключения излишней избыточности с сохранением потенциала увеличения аминокислот. "Отточено эволюцией"

Fakir>
Именно ее расшифровка (ну и генома ессно) и дала возможность начать следующий этап - смоделировать обьемную форму протеинов.
 

Fakir> Я чет не въезжаю :) По-моему, для моделирования объемной формы протеинов достаточно просто знать линейную последовательность аминокислот в белке, не задаваясь вопросом, как именно эта последовательность строилась.[»]
Так протеин закручиваеться в процессе так сказать. Нада знать скорость его построения, как сама рибосома влияет на это и тд и тп.

Кстать, гдето читал, что создали с разных кирпичиков искуственую клетку. Размножаться она не может, а токо сооружать белок на основе введенного гена.
Найду, дам линк

 
EE Татарин #21.12.2004 01:59
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Извиняюсь, что размыто и неинформативно, но: есть такой проект, задача которого - именно собрать "клетку миниморум" :), минимальный наномеханизм на основе ДНК способный к саморепликации.

На базе все той же E.Coli, от которой кромсают "несущественное" и пытаются заменить "слишком сложное" на попроще. In vitro. Читал лет пять назад в бумажном журнале, поэтому, ни ссылки не дам, ни скажу, чем все это закончилось (хотя по отсутствию шума, видать, все ж есть еще над чем работать).

Только это чисто инженерный проект, к "реконструкции ранних стадий" отношения прямого не имел.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  
Это сообщение редактировалось 21.12.2004 в 02:06
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
Fakir>МОЖЕМ ЛИ МЫ УЗНАТЬ НА ОСНОВАНИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ФОРМ ЖИЗНИ, КАК БЫЛИ УСТРОЕНЫ МЕХАНИЗМЫ ПОСТРОЕНИЯ БЕЛКОВ ПО ДНК И КОПИРОВАНИЯ ДНК НА НАЧАЛЬНОМ ЭТАПЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ?

Попросту твой вопрос можно сформулировать ТАК - каков механизм возникновения жизни? :lol: тут загвоздочка - ДНК не содержащая в себе информацию, т.е. рибонуклеиновая к-та с безпорядочно, безсмысленно расположенными триплетами - не та ДНК! Это просто химвещество, к Жизни не имеющая никакого отношения!

Fakir>Давай еще раз, по пунктам и с аналогией. Возьмем для примера авиацию. ... И у первых самолетов так и было.
Fakir>Думаю, никто не станет возражать, что современная жизнь даже на клеточном уровне стала такой не с самого возникновения, а весьма долго эволюционировала...

Жизнь - скорее это история не самолетов, а вертолетов :) Т.е. автомат перекоса был и на первом летающем вертолете, и на самом современном.
А вот откУдова автомат этот взялся... другой разговор.

Ник
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  
+
-
edit
 

digger

опытный

Вaриaнтoв aвтoмaтa перекoсa мнoгo, первые oтличaлись oт клaссическиx.В древнoсти былo мнoгo вaриaнтoв кaк с oтдельным нoсителем нaследственнoсти, тaк и без негo, oстaлся oдин - тaк всегдa.ИМХO ДНК у прoтoжизни не былo. Пoтoмкoв oнa не oстaвилa, тaк кaк всеx дaвнo съели. Oт теx времен нaм oстaлaсь тoлькo липиднaя мембрaнa.
 

Vale

Сальсолёт

Тем, кто думают, что ферменты- это только белки - читать про рибозимы.

К примеру:
http://nature.web.ru:8101/db/msg.html?mid=1182464&s=

В рибосоме ключевую роль играет рибосомная РНК. Белки по большей части - поддерживают ее конформацию. Без большинства этих белков рибосома будет работать без проблем.
"Не следуй за большинством на зло, и не решай тяжбы, отступая по большинству от правды" (Исх. 23:2)  
to Fakir

Неуместно рассматривать работу клетки на уровне "три основания кодируют одну аминокислоту", это тоже самое, что рассматривать работу микропроцессора на уровне детализации "три области легированного кремния составляют один транзистор" - слишком низкий уровень абстракции. Конечно клетка - система самовоспроизводящаяся и в этом ее отличие от микропроцессора, но по уровню сложности обе системы сопоставимы.
Поэтому, если вы будете рассматривать микропроцессор даже не на уровне топологии, а например как принципиальную схему состоящую из транзисторов, диодов и пр., то все равно мало чего поймете.
Тоже и с клеткой нужно строить какую-то иерархическую структурную схему, чем биологи правда уже давно занимаются, идя от более высокомолекулярного уровня к более низкомолекулярному, либо использовать альтернативный подход рассматривая клетку как машину состояний, однако последнее вообще не практикуется, за исключением может быть некоторых подходов к понимания причин возникновения рака.

Для человека знакомого с микроэлектроникой, в силу логики развития последней, удобнее представлять устройство как иерархическую систему состоящую из неки унифицированных элементов.

Например биполярный транзистор, неважно изготовлен ли он из германия, кремния или арсенидагалия выполняет одни и теже функции. На более высоком уровне абстракции можно рассматривать логические элементы, еще на более высоком - регистры, сумматоры, ОЗУ и пр. Почему бы и клетку не рассмотреть подобным образом?
 
Прочти, это интересно! (с)

Для затравки, цитата
Началом синтетической биологии стала работа пятнадцатилетней давности Стивена Беннера (Steven Benner) и Питера Шульца (Peter Schultz). В 1989 г. Беннер из ETH (Eidgenssische Technische Hochschule) в Цюрихе создал ДНК, содержащую кроме четырех известных букв генетического алфавита еще две. С тех пор были получены несколько вариантов подобных ДНК, но пока никому не удалось добиться функционирования их генов, т.е. транскрипции и трансляции (синтеза белков). Впрочем, недавно Шульц из Океанографического института Скриппса вырастил клетки (содержащие нормальную ДНК), которые синтезировали аминокислоты, отличные от природных, и соединяли их друг с другом с образованием необычных белков (см. вставку на стр. 52).

Беннер и другие представители старой школы биологов-синтетиков расценивают искусственную генетику как один из инструментов для решения ключевого вопроса биологии - происхождения жизни и возможности ее существования во Вселенной. А шум, поднявшийся в последнее время вокруг синтетической биологии, связан с последствиями ее биотехнологических применений - конструированием и созданием биологических внутри-клеточных устройств.

В 2000 г. появились сразу две научные публикации, рассказывающие о создании механизмов, полученных путем встраивания специфических нуклеотидных последовательностей в однотипные клетки Escherichia coli (обычного представителя кишечной флоры человека), но выполняли совершенно разные функции. Устройство Майкла Эловица (Michael Elowitz) и Станислауса Лейблера (Stanislaus Leibler) из Принстонского университета, состоявшее из трех взаимодействующих генов, заставляло ритмично мигать несущую его клетку E. coli - она становилась похожа на крошечную лампочку елочной гирлянды. Другие исследователи - Джеймс Коллинз (James J. Collins), Чарлз Кантор (Charles R. Cantor) и Тимоти Гарднер (Timothy S. Gardner) из Бостонского университета - сконструировали генетический тумблер, переключение которого из одной позиции в другую обеспечивала цепь отрицательной обратной связи из двух взаимодействующих генов. Каждая бактериальная клетка, снабженная таким устройством, приобретала зачатки цифровой памяти.
 

 
2fakir

Триплет дает кол-во вариаций (43), достаточное для кодирования всех существующих аминокислот.

Насчет создания вашей клетки-вы хотите создать углеводную простейшую клетку? Так?
 
+
-
edit
 

-exec-

опытный

имхо код триплетов избыточный и даёт реально порядка 20 аминокислот. триплеты сами по себе не язык описания. язык- это сопоставление алфавита с семантикой. так что придётся переделывать транслятор. :rolleyes:
 

Agent

опытный

ну, 16 (42) явно не достаточно. "Транслятор" понимает их все до одного. тРНК не понимают токо трех кодонов - они служат стоповыми. Для остальных избыточных тРНК подхватывают фермент с супрессором "стандартной" аминокислоты
А вобще аминокислот валом. Не факт, что ранее биогенных не было больше 20. Ну или запас для развития. Искуственно уже вывели бактерию с 21 аминокислотой - ввели тРНК и фермент для одного из стоповых триплетов, а также плазмиды для вырабатывания новой аминокислоты.
И это заработало.
Теоретически же возможно сконструировать организм на 63 аминокислотах (не всего, а в каждом отдельном случае 63). Нужны только разные тРНК и ферменты.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
"Мы рассматриваем геном как программное обеспечение и даже как операционную систему, управляющую работой клетки, - говорит Крэг Вентер (J. Craig Venter) - пришло время обновить её"
Вентер разработал несколько высокоэффективных методов расшифровки генома человека и недавно основал компания Synthetic Genomics, занимающуюся производством генетически модифицированных клеток.
Вентер уже добился определённого успеха в области создания искусственной хромосомы, содержащей минимальный набор генов, необходимый для поддержания жизни в управляемой среде, богатой питательными веществами.
"Первая синтетическая прокариотическая клетка будет получена в ближайшие два года, а геном искусственной эукариотической клетки планируется создать не позже, чем через 10 лет" - считает учёный.

(с) "В мире науки" (в девичестве - Scientific American), 1-2007
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Были еще какие-то ссылки по поводу "конструирования" искусственных живых микрообразований, но с ходу найти не могу.

Кстати, по поводу "клетки-миниморум" - ни у кого не возникает ассоциаций с одним довольно ошеломляющим (хотя, возможно, и не бесспорным) открытием последних лет? ;)
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Ну чего, никаких ассоциаций? :)
Никто не подумал о на... ? :)
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Ладно, раз никого не спровоцировал - речь о нанобактериях :)
(ниже буду цитировать тов. sss с форума paleo.ru )

О том, что такое нанобактерии и есть ли они вообще - подробнее в отдельном топике, но вот их предположительные свойства и особенности в связи с темой "простейшей жизни" или "преджизни" особенно актуальны.

"Пикантность" ситуации заключается в том, что даже КРУПНЫЕ (100 нм) нанобактерии гораздо МЕЛЬЧЕ, чем "положено" прокариотической клетке. (С учетом необходимости иметь минимальный набор белков и кодирующих их генов, и хотя-бы одну рибосому, прокариотическая клетка должна иметь размер около 200 нм - см. Size Limits of Very Small Microorganisms Proceedings of a Workshop, National Academy of Sciences, 1998 на 500 - Internal server error.)
А МЕЛЬЧАЙШИЕ ИЗ НАНОБАКТЕРИЙ имеют размер, соответствующий размеру самых мелких ВИРУСОВ (и примерно в 10 раз мельче крупных вирусов).
 



В отношении нанобактерий с достаточной степенью достоверности известно, что:

1. Они имеют клеточное строение: цитоплазма, в которой выделяются электронноплотные участки (молекула ДНК?), и клеточная стенка, похожая на клеточную стенку грамотрицательных бактерий.

2. Они имеют исключительно малый ("запрещенный для прокариот") размер клеток, сопоставимый с размером мельчайших вирусов.

3. В отличие от вирусов, они способны размножаться вне живых клеток, в том числе на искусственных питательных средах. Одна из первых линий, выделенных в культуру, культивируется уже 6 лет (при ежемесячных пересевах на свежую среду).

4. Они содержат ДНК неустановленной (пока) структуры и ограниченное количество специфических белков (по разным оценкам – от нескольких до нескольких десятков). (Для сравнения – геном типичных бактерий кодирует несколько тысяч полипептидов).

5. Рост и размножение нанобактерий сопровождается синтезом нуклеиновых кислот и белков.

6. Скорость роста нанобактерий исключительно низкая – примерно в 10000 раз меньше, чем скорость роста "классических" бактерий.

7. Одни и те же нанобактерии, предположительно, с "одинаковым успехом" способны расти как в окружающей среде, так и внутри эукариотических организмов.

8. Метаболизм нанобактерий, по-видимому, сильно отличается от метаболизма других организмов, и по неясным пока причинам тесно связан с процессами биоминерализации.
 


А теперь - внимание! - самое интересное! Гипотетические механизмы, благодаря которым нанобактериям удаётся осуществлять обмен веществ, расти и размножаться самостоятельно, несмотря на малые размеры:

Для объяснения особенностей нанобактерий Kajander и его коллеги предложили следующую теорию:


1. Нанобактерии не синтезируют собственные аминокислоты (и нуклеотиды?), а используют уже готовые (из окружающей среды), в том числе, возможно, уже фосфорилированные

2. Нанобактерии не синтезируют жирные кислоты, а используют уже готовые из окружающей среды. В случае нехватки экзогенных жирных кислот мембранные липиды частично заменяются фосфатом Ca.

3. У них отсутствуют "энергоемкие" системы активного транспорта, характерные для про- и эукариотических клеток. Транспорт веществ в клетку и из клетки осуществляются за счет диффузии и броуновского движения; этому способствуют ультрамикроскопические размеры клетки
("хорошее" соотношение поверхность/объем).

4. Концентрация растворенных веществ, и, соответственно, осмотическое давление внутри нанобактерий не отличается от окружающей среды. (У "нормальных" про- и эукариотических клеток концентрация веществ в цитоплазме повышена, что увеличивает скорость химических реакций, но требует больших затрат на поддержание внутреннего гомеостаза. У бактерий, например, "траты на поддержание" примерно равны "тратам на рост и размножение". Поэтому длительное голодание приводит к гибели клетки). Отсутствие затрат на поддержание гомеостаза позволяет нанобактериям "голодать" неограниченно долго. (Можно сравнить с потребностями в пище "теплокровных" и "холоднокровных" животных).



Таким образом, отсутствие сложных транспортных и регуляторных систем, использование для синтеза макромолекул уже готовых "кирпичиков" (возможно, даже уже фосфорилированных), позволяет нанобактериям обходиться минимумом белков, и, соответственно, минимумом генов.
Отсутствие затрат на поддержание гомеостаза позволяет нанобактериям реализовать очень простую жизненную стратегию:
когда пища есть – они растут и размножаются; когда пищи нет – они ждут, пока пища появится.
Концентрация "пищи" в окружающей среде существенного значения не имеет (мало пищи – будем расти медленно, много пищи – будем расти быстрее).
Кроме этого, "простота конструкции" обеспечивает нанобактериям высокую устойчивость к неблагоприятным факторам среды (температура, радиация).
Правда, за "простоту конструкции" приходится платить малой скоростью роста. Но нанобактерии никуда и не торопятся.


С учетом перечисленного, нанобактерии, по мнению Kajander et al., а также ряда других исследователей, хорошо подходят на роль "первичных живых организмов".
 


sss:
за счет чего можно сэкономить на размере (в дополнение тому, о чем пишут фины).

1) Отдать все или часть каталитических функций
непосредственно РНК.

2) Отказаться от рибосом. Экспериментально доказано, что РНК "умеет" катализировать реакции, самореплицироваться
без участия белков, а также синтезировать короткие полипептиды, используя саму себя в качестве матрицы.

Кстати, на тех "просвечивающих" электронномикроскопических фотографиях, которые я видел, рибосомы у нанобактерий не видны.

Добавлю также, что у каких-то вирусов белок-кодирующими являются ОБЕ комплиментарные цепи ДНК (экономия на геноме в два раза!), кроме того, известны ПЕРЕКРЫВАЮЩИЕСЯ гены (опять же экономия).

...

По тем публикациям, которые я знаю (последняя - за 2006 год), нанобактерии умеют синтезировать очень немного полипептидов (возможно, всего 30-40). Если окажется, что они при этом еще и обходятся без рибосом - тогда перед нами действительно отличный кандидат на "недостающее звено" между "РНК-миром" и первой "настоящей" клеткой.
 
 

Tico

модератор
★★


“Nanobacteria” are nanometer-scale spherical and ovoid particles which have spurred one of the biggest controversies in modern microbiology. Their biological nature has been severely challenged by both geologists and microbiologists, with opinions ranging from considering them crystal structures to new life forms. Although the nature of these autonomously replicating particles is still under debate, their role in several calcification-related diseases has been reported. In order to gain better insights on this calciferous agent, we performed a large-scale project, including the analysis of “nanobacteria” susceptibility to physical and chemical compounds as well as the comprehensive nucleotide, biochemical, proteomic, and antigenic analysis of these particles. Our results definitively ruled out the existence of “nanobacteria” as living organisms and pointed out the paradoxical role of fetuin (an anti-mineralization protein) in the formation of these self-propagating mineral complexes which we propose to call “nanons.” The presence of fetuin within renal calculi was also evidenced, suggesting its role as a hydroxyapatite nucleating factor...

Nanon Is Not a Microorganism
Consistent with data published by Cisar et al. [2], we failed to clearly demonstrate the presence of nucleic acids in nanons. Indeed, we observed discrepant results using various nucleic acid stains, such as nanons being easily stained by orange acridine but poorly stained by DAPI and Hoechst 33342. Also, the growth of nanons was not altered in presence of either DNAse or RNAse. Finally, 16S rRNA gene amplification and sequencing most often identified α-proteobacteria and γ-proteobacteria, both known to be waterborne contaminants in PCR-based experiments [10]. 16S rRNA gene sequence of Nanobacterium sanguineum (GenBank accession number X98418) and Nanobacterium sp. (GenBank accession number X98419) have been previously found to be indistinguishable from those of Phyllobacterium mysinecearum, a microorganism identified as a source of contaminating 16S rDNA in PCR studies [2]. It is thought that previously reported 16S DNA amplifications by PCR using “nanobacteria” as template result from PCR artifacts [2,11]. These data led us to hypothesize that nanons might have the ability to trap any contaminant 16S rDNA fragment present in the medium or environment rather than displaying original sequences from an emerging microorganism. All together, the data suggest that the nanon is a nucleic-acid free, transferable biological entity...

As recently reviewed [9], while associated with several diseases, nothing was done to identify or characterize the novel form of life known as “nanobacteria.” Here, we demonstrated these particles are self-propagated mineral protein complex containing fetuin as the major biological component which we propose to call nanons.

The serum protein fetuin was described as a potent inhibitor of apatite formation and of calcium phosphate mineral precipitation [22]. Its inhibitory activity was shown to be mediated by the transient formation of a fetuin-mineral complex [23] also described as colloidal calciprotein particles containing fetuin, calcium and phosphate [24]. In fact, the comparison of the electron microscopy structure of these 30- to 150-nm particles [24] to that of nanons indicated that these particles are closely related. This relationship was never pointed out before. Recently, a strong correlation between the serum levels of the fetuin-mineral complex and arterial calcifications induced by vitamin D in a rat was demonstrated, supporting the blood-borne theory of artery calcification [25]. However, the biochemical basis of these findings, which are somewhere in contradiction with the inhibitory known effect of fetuin against mineralization, were not clarified. The propagation of nanons in vitro suggests that fetuin should promote hydroxyapatite nucleation. Accordingly, it was demonstrated that polyanionic proteins can nucleate crystal formation when adsorbed onto a rigid substrate while they exert an inhibitory effect when free in solution [26]. We can also hypothesize that the conformational change of the fetuin protein, equivalent to that observed in prions, can occur [27]. This highly speculative hypothesis leads to a new “pathogenic” fetuin isoform able to induce hydroxyapatite crystallization and to promote calcification. In this respect, we noticed that the prion preparations are often contaminated by nucleic acids [28] as observed for nanons. It will be highly interesting in future studies to gain a greater understanding of the mechanisms by which fetuin promote mineralization. This should be helpful to design future therapeutic strategies for the treatment of kidney stones and other pathological states to which “nanobacteria” have been associated
 


:) ;) Выделить болдом?
- Барабашка - это научный факт. (с) аФон+  

Tico

модератор
★★

Nanobacteria – Are They Alive?

Tiny particles called nanobacteria have intrigued researchers in many ways since their discovery 20 years ago, but perhaps the most controversial question they pose is whether or not they are alive." http-equiv="Description

// www.physorg.com
 


Previous research has suggested that nanobacteria could be the cause of a wide variety of diseases, from kidney stones to atherosclerosis – a prospect which now must be tested with the new nanoparticles. Because they multiply faster in low-gravity environments, NASA is particularly concerned in light of astronauts’ increased risk for developing kidney stones. According to Martel and Young, these nanoparticles may be part of a much wider family of organic mineral complexes that seem to assemble and propagate as if they are alive – in fact, much like prions, the self-assembled proteins that cause mad cow disease.

“We believe that we have uncovered a whole family of organic mineral complexes that give the seeming appearance of replication and self-assembly as if they are live entities,” Young said. “They appear to be ubiquitous entities found in living and non-living substrates.”
 
- Барабашка - это научный факт. (с) аФон+  

ahs

координатор
★★★
А можно коротенькую выжимку на русском?
Как показали исследования, те кто занимается утренней гимнастикой умирают гораздо реже, потому что их гораздо меньше.  
1 2 3

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru