[image]

Ещё раз о происхождении жизни.

 
1 8 9 10 11 12 13 14

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Еще гипотеза.
В Солнечной системе жизнь могла появиться еще до того, как Земля закончила формироваться.

К такому выводу пришла планетолог Линди Элкинс-Тантон из Университета штата Аризона.
Жизнь, как известно, требует трех основных компонентов: жидкой воды, органических молекул и источника энергии. По словам планетолога, их имели планетезимали, которые сформировались в течение 1,5 миллионов лет после рождения Солнечной системы.
 


Источником энергии на ранних планетезималях мог быть радиоактивный распад. Контраст горячего ядра и холодной поверхности привел бы к появлению жидкости в их недрах и пригодной для жизни среды. Моделирование, которое провела Элкинс-Тантон, показало, что небольшие планетезимали, шириной до 50 км, могли хранить под поверхностью жидкую воду около 15 миллионов лет, а крупные — еще дольше.

Этого могло быть достаточно для того, чтобы зародилась жизнь, говорит планетолог. В дальнейшем планетезимали, упавшие на Землю, могли «заразить» ее жизнью.
 
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Еще гипотеза (см. стр. 69 по ссылке)
   51.051.0
+
+1
-
edit
 

Bod

координатор
★★★★★
Не нашел в какую тему разместить. Но картинки забавные..

 


 




 


 


 



 


 

   66

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Мог ли "сахарный метеорит" принести на Землю жизнь и как победить глобальное потепление при помощи кишечной палочки

Среди научных новостей недели: откуда в космосе взялся сахар, зачем бактерию E. Coli посадили на газовую диету, в чем не повезло неандертальцам и как кривой парк может подарить вам долголетие. //  www.bbc.com
 

Не в смысле панспермии, а заправка для первичного супа бульона.
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Bod> Не нашел в какую тему разместить. Но картинки забавные..

Здесь они совершеннейший оффтоп. Нет чтоб хотя бы в "эволюцию".
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Обнаружены вероятные следы жизни возрастом 3,95 миллиарда лет • Новости науки

Японские геологи продолжили изучение древнейших остатков континентальной коры возрастом 3,95 млрд лет. Из этих образцов были извлечены органические молекулы и зерна графита. Изучив соотношение легких и тяжелых изотопов углерода в образцах, ученые предположили, что изотопы были фракционированы биологическим путем и, следовательно, можно утверждать наличие жизни на раннеархейских континентах самой глубокой древности. //  elementy.ru
 
древнейшие осадочные породы Гренландии и северной Канады, возраст которых определен разными методами с относительной достоверностью как 3,7–3,95 млрд лет (см. T. Komyia et al., 2015. Geology of the Eoarchean, > 3.95 Ga, Nulliak supracrustal rocks in the Saglek Block, northern Labrador, Canada: The oldest geological evidence for plate tectonics).

В этих древнейших осадочных слоях в разное время находили следы присутствия жизни. Формация Исуа (северная Гренландия, 3,8 млрд лет) дала повод подозревать биологическое фракционирование изотопов углерода, обнаруженное при анализе зерен графита. В слоях формации возрастом 3,85 млрд лет на острове Акилиа (Akilia, южная Гренландия) также выявлены следы фракционирования изотопов углерода в графитах, что было интерпретировано как проявление жизни. Еще одна попытка установить по изотопному составу углерода присутствие жизни в гренландских породах возрастом 3,75 млрд лет связана с исследованием графитов формации Нуввуагиттук (Nuvvuagittuq; в ней, кстати, содержатся самые древние из известных на сегодняшний день остатков континентов возрастом 4,28 млрд лет).

В каждом из этих случаев синхронность графитов с вмещающими породами была так или иначе оспорена. Все графиты признаны более поздним привносом из вышележащих слоев, а также результатом наложения последующих тектонических событий (см., например, C. M. Fedo, M. J. Wighthouse, 2002. Metasomatic origin of quartz-pyroxene rock, Akilia, Greenland, and implications for Earth's earliest life). В связи с этим вполне понятен скептицизм, сопровождающий каждое новое сообщение о «древнейших следах жизни».

Недавнее сообщение о находке строматолитоподобных образований в формации Исуа немного снизило градус скептицизма
 

Найдены строматолиты возрастом 3,7 млрд лет — древнейшие следы жизни на Земле • Новости науки

Австралийские ученые вместе с коллегой из Англии, продолжив свои многолетние исследования осадочных пород зеленокаменного пояса Исуа в Гренландии, нашли недостающее доказательство существования древнейшей микробной жизни. В новом местонахождении, открывшемся на месте растаявшего ледника, они обнаружили слоистые структуры, по форме и элементному составу сходные с известными строматолитовыми постройками архея. Их возраст составляет 3,7 млрд лет, и это самые древние из известных на сегодня свидетельств жизни. //  elementy.ru
 
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Откуда жизнь? Еще теплее! • Библиотека

Вопрос происхождения жизни долго не поддавался изучению научными методами. Наш великий генетик Тимофеев-Ресовский, когда его спрашивали о происхождении жизни, отговаривался так: «Я тогда был маленький, ничего не помню. Спросите лучше академика Опарина». //  elementy.ru
 
Вопросы из зала:

— Какие кандидаты на колыбель жизни еще рассматривали ученые?

— Пересыхающие лужи в морской приливно-отливной полосе по части концентрирования нужных нам веществ не хуже геотермального поля. Более экзотический вариант — жизнь возникла в толще земной коры, в полной темноте, без связи с морем и поверхностью Земли. Однако по полному набору признаков грязевой котел подходит больше.
 

Определены вероятные условия абиогенного синтеза полипептидов на ранней Земле • Новости науки

Две недавние экспериментальные работы американских исследователей позволили уточнить представления о вероятных условиях, в которых стал возможным бесферментный синтез полипептидных цепочек на ранней Земле, а также о предполагаемых факторах, определивших, какой именно комплект аминокислот вошел в состав белков, из которых построены все живые организмы. //  elementy.ru
 
...Интересно, как соотносятся представленные здесь результаты с другими работами, посвященными теме пребиотической эволюции.

Например, Сёрен Токсвэр (Søren Toxværd), исследователь в области физической химии из Дании, при помощи математического моделирования обосновал тенденцию к гомохиральности аминокислот в полипептидах при их формировании в концентрированных солевых растворах. Предполагается следующее объяснение: в растворах с низкой активностью воды (то есть с высокой концентрацией соли) полипептиды, образованные аминокислотами с одинаковой хиральностью, оказываются значительно более устойчивыми, так как в них могут формироваться спирали, стабилизированные большим количеством водородных связей между аминокислотами. Этот фактор «отбора» (на химическом уровне) перестает работать при высокой активности воды.

В своей недавно опубликованной статье A Prerequisite for Life ученый приводит эти соображения в качестве дополнительного аргумента в пользу все более популярной версии наземных гидротермальных источников как наиболее вероятных «колыбелей» пребиотической эволюции (эта гипотеза активно разрабатывается в настоящее время международным российско-американским коллективом авторов, в котором большую роль играет российский ученый Армен Мулкиджанян, см. видео). Ведь как раз здесь могут формироваться насыщенные растворы и кристаллы солей, поднимаемых из недр источника, а также, собственно, аминокислоты и другие низкомолекулярные органические соединения, необходимые для последующего формирования компонентов будущих клеток. Теперь же у нас в руках есть еще один козырь в пользу этой теории.

Кроме того, согласно данным, которые предоставляют геологи, в гидротермальных источниках (и вообще на ранней Земле) формируются условия с весьма кислой средой (низкими значениями pH). Авторы одной из недавних работ (H. S Bernhardt, W. P. Tate, 2012. Primordial soup or vinaigrette: did the RNA world evolve at acidic pH?) установили, что кислая среда благоприятствует повышению устойчивости пептидных связей, а также фосфодиэфирных связей в молекулах нуклеиновых кислот и аминоацильных связей, которые соединяют аминокислоту с тРНК (это те транспортные молекулы, которые переносят аминокислоты к рибосомам во время трансляции). Все эти факты красиво складываются в мозаику, позволяя выстроить представление о вероятных условиях зарождения жизни и о той вероятной последовательности шагов, которые привели к этому поразительному событию.
 

Жизнь на Земле могла возникнуть в щелочных озерах с высоким содержанием фосфора • Новости науки

Фосфор — один из необходимых химических элементов для живых организмов, поэтому считается, что жизнь могла возникнуть только в среде, содержащей свободный фосфор или его соединения. Достаточная его концентрация встречается в так называемых содовых озерах. Исследование современных содовых озер показало, что их аналоги в древности вполне могли стать местом зарождения жизни. //  elementy.ru
 
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Синтез РНК в «протоклетках» всё-таки возможен • Новости науки

Один из возможных сценариев зарождения жизни предполагает существование в прошлом «протоклеток» с липидной оболочкой, в которых шел неферментативный матричный синтез (репликация) РНК. Проблема в том, что ионы магния, катализирующие репликацию РНК, разрушают липидные мембраны и способствуют распаду однонитевых молекул РНК. Ученые из США смогли преодолеть это препятствие и создать искусственные протоклетки, внутри которых синтез РНК идет без помощи белковых ферментов и рибозимов. //  elementy.ru
 
Некоторые модели (например, те, что связывают появление жизни с гидротермальными источниками того или иного типа) предполагают сравнительно позднее появление клеток, окруженных мембранами. Возможно, жизнь поначалу ютилась в микрополостях минералов в окрестностях вулканических источников, причем роль «клеточных мембран» выполняли полупроницаемые стенки таких полостей. Первые протоорганизмы могли быть комплексами самореплицирующихся полимеров, распластанными по поверхности минерала с подходящей кристаллической решеткой — будь то алюмосиликатная глина, пирит или сульфид цинка (см.: A. Mulkidjanian, 2009. On the origin of life in the Zinc world: 1. Photosynthesizing, porous edifices built of hydrothermally precipitated zinc sulfide as cradles of life on Earth). Такие сценарии, как правило, предполагают, что протоклетки, окруженные липидными мембранами, поначалу играли роль расселительной стадии в жизненном цикле протоорганизмов, привязанных к гидротермальным источникам и минеральным кристаллическим матрицам. Появились эти расселительные структуры уже после формирования эффективных механизмов репликации РНК, а возможно, даже после появления рибосом и белкового синтеза.

Но есть и другие сценарии, предполагающие, что протоклетки с липидной оболочкой, способные к росту и размножению (см. рисунок), появились очень рано — еще до того, как молекулы РНК научились эффективно катализировать собственную репликацию (о рибозимах-полимеразах см. в новости Рибозимы могут размножать друг друга, «Элементы», 13.04.2011; другой способ взаимного размножения рибозимов — сборка больших молекул РНК из нескольких маленьких
 


Именно такой сценарий вот уже несколько лет разрабатывает американский биолог Джек Шостак, получивший в 2009 году Нобелевскую премию (правда, за другое, а именно за изучение теломер и теломеразы).

О первых важных результатах, полученных командой Шостака, рассказано в новости Искусственные протоклетки синтезируют ДНК без помощи ферментов, «Элементы», 09.06.2008. Пять лет назад Шостаку и его коллегам удалось получить протоклетки, внутри которых происходит неферментативная (т.е. спонтанная, идущая без участия белковых ферментов или рибозимов) репликация коротких однонитевых участков ДНК.

Для этого ученые преодолели немало препятствий. Им пришлось подыскать реалистичную замену нуклеотид-трифосфатам — стандартным «строительным блокам», из которых современные клетки строят молекулы ДНК и РНК. Нуклеотид-трифосфаты принципиально не могут проходить сквозь липидные мембраны (потому что несут слишком большой отрицательный заряд). Пришлось заменить их на нуклеотиды, активированные имидазолом: из них тоже можно синтезировать ДНК и РНК, они не так сильно заряжены и их абиогенный синтез не представляется невероятным. Пришлось также поработать над мембранами, чтобы они легко пропускали нуклеотиды, активированные имидазолом, и чтобы их химический состав был реалистичным с точки зрения пребиотической химии (подробности см. в вышеупомянутой новости).

Но все-таки протоклетки, синтезирующие ДНК, не могут считаться правдоподобной моделью первых организмов. Ведь ДНК — позднее приобретение. Геномы древнейших организмов были сделаны из РНК (или из другого, но похожего по своим свойствам полимера, который впоследствии был заменен на РНК). Поэтому Шостаку и его коллегам очень хотелось создать протоклетку, внутри которой шла бы неферментативная репликация РНК.
 
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

В поисках начала эволюции • Библиотека

В настоящее время «творческие способности» дарвиновской эволюции хорошо известны биологам. Однако до сих пор ведется активный поиск ее стартовой точки, точнее, первого репликатора (от лат. replicatio — возобновление, повторение), с появлением которого задача объяснения дальнейшего развития эволюционирующих систем принципиально упрощается. Как же без помощи естественного отбора мог появиться первый репликатор? //  elementy.ru
 
В дальнейшем было показано, что рибозимы-лигазы, способные к взаимной сборке, склонны формировать более сложные содружества — каталитические циклы, в которых одни молекулы собирают из кусочков другие [10]. Удивительно, что такие сообщества рибозимов, основанные на взаимопомощи, размножаются быстрее «эгоистов» — молекул РНК, собирающих только копии самих себя.

Эти факты позволяют предположить, что на ранних этапах абиогенеза могли существовать примитивные репликаторы, представлявшие собой содружества рибозимов-лигаз и малоэффективных, неточных рибозимов-полимераз. Полимеразы множили короткие олигонуклеотиды, а лигазы сшивали из них более крупные молекулы РНК — копии полимераз и самих себя. Любопытно, что некоторые рибозимы-лигазы одновременно обладают и слабой полимеразной активностью, т. е. могут использовать в качестве субстрата не только олиго-, но и мононуклеотиды (именно так обстоит дело с упомянутыми выше кросс-хиральными РНК-полимеразами).

Таким образом, момент появления первого полноценного репликатора (или, что то же самое, момент начала дарвиновской эволюции) мог наступить еще до формирования полноценных рибозимов-полимераз. Тем самым вероятность самозарождения первого репликатора повышается. Участие лигаз, которые действительно спонтанно образуются в результате синтеза коротких случайных олигонуклеотидов (например, в ходе полимеризации на монтмориллонитовой матрице), облегчает путь к РНК-полимеразам и позволяет отодвинуть старт эволюции на более ранние этапы абиогенеза.

Но все же переход от первых лигаз к примитивному репликатору описанного выше типа вырисовывается пока довольно смутно, а главное, этот переход, по-видимому, должен был произойти без помощи дарвиновского эволюционного механизма. Отсюда следующий закономерный вопрос: не могла ли эволюция стартовать еще раньше?
Репликация без ферментов

Процесс, позволяющий (по крайней мере теоретически) отодвинуть начало эволюции максимально далеко в прошлое, известен. Это неферментативный матричный синтез, или неферментативная репликация РНК (либо какого-то другого полимера, который был предшественником РНК, — такая возможность тоже рассматривается специалистами, но в данной статье об этом речи нет). В присутствии ионов магния на однонитевой молекуле РНК могут спонтанно, без помощи белковых ферментов или рибозимов, полимеризоваться короткие комплементарные последовательности нуклеотидов. В результате образуются дуплексы.
 
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

Научная мозаика академика Пармона • Библиотека

Один из первых авторов журнала «Наука из первых рук» академик В. Н. Пармон в апреле 2018 г. отмечает свой юбилей. Авторы — это главный капитал нашего журнала, а первые авторы — это та основа, на которой журнал развивался и которая определила выражение его сегодняшнего «лица». //  elementy.ru
 



Академик В. Н. Пармон предложил одну из самых простых, вероятно, мыслимых кинетических схем, в которых в химической системе возникает естественный отбор молекул. Модель состоит их двух процессов: обратимой реакции взаимодействия катализатора с субстратом, который можно назвать пищей, и с удвоением концентрации самого катализатора как продукта этой стадии. Этот катализатор может в другой реакции превращаться в некоторый конечный продукт, который не претерпевает никаких дальнейших превращений.

Формальный анализ такой кинетической схемы показывает, что концентрация продукта в системе растет линейно, пересекаясь с осью координат, соответствующей концентрации пищи в некоторой ненулевой точке.

Представим себе теперь гомогенную систему, содержащую одновременно молекулы-автокатализаторы разных типов, не взаимодействующие между собой, но образующиеся в ходе химических реакций с одним и тем же субстратом-пищей. Если внести внешнее дополнительное условие, согласно которому свойства автокатализаторов будут меняться (говоря языком биологии, мутировать), то в такой системе возможно возникновение явления однонаправленного естественного отбора катализаторов. И это закономерно будет приводить к закреплению благоприобретенных свойств.
 


Зависимость стационарной концентрации автокатализаторов (Xi) от концентрации субстрата-«пищи» [R]. При уменьшении в системе концентрации пищи до некоторого значения восстановить свою «численность» при улучшении пищевых условий сможет только автокатализатор X1 с наименьшим значением «критической концентрации» пищи [R]cr1. По: (Пармон В. Н. Естественный отбор среди молекул // Наука из первых рук. 2004. № 0(1). С. 32–41)


Явление естественного отбора катализаторов, предложенное академиком Пармоном, можно описать как результат последовательного, одного за другим, вымирания автокатализаторов. С точки зрения химика, это выглядит как падение стационарной концентрации конкретного автокатализатора до строгого нуля. Причина в том, что каждый из этих катализаторов может воспроизводиться только при определенной концентрации субстрата, которая определяется индивидуальной реакционной способностью или какими-либо другими свойствами катализатора.

Даже если впоследствии концентрация «пищи» возрастет, восстановление «популяции» вымерших автокатализаторов будет невозможно из-за отсутствия соответствующей затравки. Поэтому такой отбор имеет строго однонаправленный характер, способствующий выживанию только тех автокатализаторов, у которых критическая концентрация субстрата наименьшая. Другими словами, выживают автокатализаторы с самыми скромными потребностями.

Таким образом, в ходе естественного отбора молекул происходит своеобразное закрепление благоприобретенных признаков, выражающееся в сохранении и размножении случайных модификаций. Возможность закрепления таких свойств в простых химических системах, не имеющих в своем составе носителей биологической информации типа ДНК, имеет принципиальное значение для создания мыслимых сценариев зарождения жизни.




И там же немного упоминается о его же гипотезе раннего органического синтеза в протопланетном диске. Ну собственно органические вещества в межзвёздном газе не новость, вопрос, как далеко это могло зайти в газопылевом облаке и планетезималях, еще даже до формирования протопланет.
   51.051.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆

«На Венере, ах, на Венере…» — Троицкий вариант — Наука

Пара вопросов: Спасибо На первый вопрос. В атмосфере Венеры восстановление фосфора до состояния -3 (фосфиты здесь ни при чем) может идти только в результате фотохимических реакций. Авторы статьи посчитали скорость этого процесса, ф также скорость обратного процесса (рис.5 статьи). Но представленные данные кране скудные, нет коэффициентов экстинкции и других данных для конкретных фотохимических реакций. Экспериментально это, как я понимаю не измеряли, а теория здесь очень неточная. Так что особого доверия расчеты не вызывают. //  Дальше — trv-science.ru
 
Подавляющее доминирование фосфата Р(+5) на Земле представляет собой большую проблему. Дело в том, что в молекулах ДНК и РНК нуклеотидные остатки соединены фосфатными мостиками. Мембраны живых организмов, большей частью, состоят из фосфолипидов. На отщеплении и присоединении фосфатных групп держится вся биоэнергетика и значительная часть биологической регуляции. В клетке содержание фосфора очень велико — порядка десятков миллимолей.

При этом фосфатные соли обычных металлов очень плохо растворимы в воде и содержание фосфата в морской воде, например, не превышает микромолей. Эти микромоли фосфата клетки морских микроорганизмов, используя сложные транспортные системы, закачивают внутрь против градиента концентрации, тратя на это энергию. В результате деятельности морских микроорганизмов содержание фосфата, например, в северной части Атлантического океана падает до наномолей. Из-за хронического недостатка доступного фосфора в природе, собственно, и нужны фосфатные удобрения.

— Представляет ли недостаток фосфора проб­лему для возникновения жизни?

— Да, поскольку спонтанное образование РНК-подобных полимеров, которые, видимо, были первыми биомолекулами, трудно представить при микромолярных количествах фосфата в окружающей среде. В 1955 году Эддисон Гулик (Addison Gulick) высказал гипотезу, что в древние времена, когда кислорода в атмосфере Земли еще не было, восстановленного фосфора могло быть больше. Это решало проблему с первыми биомолекулами, так как соли фосфита P(+3) и гипофосфита P(+1) хорошо растворимы в воде. Восстановленными формами фосфора стали понемногу заниматься в связи с ранней эволюцией, но, на мой взгляд, занимаются еще недостаточно.

Сейчас по этой теме систематически работают две группы: Мэтью Пасек (Matthew Pasek) в США и Терренс Ки (Terrence Kee) в Великобритании. Удалось выяснить, что и на современной Земле всё еще есть восстановленные соединения фосфора небиологического происхождения, в частности минералы. Интересно, что только в 2009 году обнаружили, что фосфат Р(+5) и фосфит Р(+3) присутствуют в геотермальных водах в соотношении 50:50. Этого не было известно ранее, поскольку традиционный геохимический анализ валентные формы фосфора не различает, т. к. весь присутствующий в пробе фосфор при его количественном определении окисляется серной кислотой до состояния Р(+5). Эти недавние геохимические находки хорошо согласуются с полученными ранее микробиологами данными о том, что многие бактерии имеют ферментные системы для окисления фосфита P(+3) и гипофосфита P(+1).
 
   51.051.0
1 8 9 10 11 12 13 14

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