IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )

 
Ответить в данную темуНачать новую тему
Зарождение жизни на Земле и ее внеземные формы, факты и гипотезы
Pilot®
сообщение 2.09.2007 - 14:45
Сообщение #1


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1525
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Вполне возможно, человечество скоро ответит на вопрос, имеет ли жизнь на нашей планете внеземное происхождение. Ученые из Абердинского университета (Великобритания) готовят любопытный эксперимент, который должен показать состоятельность этой теории. Исследователи собираются смоделировать падение из космоса метеорита, начиненного простейшими микроорганизмами. По мнению ученых, основную опасность для такого метеорита представляет путешествие через атмосферу Земли. Если при ее прохождении микроорганизмы не погибнут от перегрева, любители пофантазировать с полным правом смогут заявить о своем инопланетном происхождении.

С космодрома Байконур 14 сентября будет запущен космический аппарат с образцом горной породы (размером с кулак), возраст которого около 400 млн. лет. Камень покрыт продуктами разложения водорослей и различными микроорганизмами. Во время полета он будет защищен от внешних воздействий, однако при возвращении на Землю окажется снаружи аппарата. Спутник, подобно метеориту, войдет в атмосферу со скоростью 8 км в секунду. Затем ученые оценят урон, который был причинен органике, входившей в образец. Если микроорганизмы уцелеют, теория космического происхождения жизни получит первое серьезное подтверждение.

Гипотеза космического происхождения жизни на Земле (или концепция панспермии) была впервые выдвинута еще в 1865 году немецким врачом Германом Рихтером. По его утверждению, жизнь является вечной, а ее зачатки могут переноситься с одной планеты на другую. В 1907 году его гипотезу поддержал шведский естествоиспытатель Сванте Аррениус, который заявил о вечном существовании во Вселенной зародышей жизни. Он предположил, что споры бактерий мигрировали во Вселенной и достигли Земли под давлением солнечного света. Ученый считал, что общей родиной всего живого на нашей планете была Венера.

В течение всего ХХ века к теории панспермии возвращались неоднократно. В особенности интерес к ней возрос во второй половине столетия, когда ученые обнаружили в веществе метеоритов и комет органические соединения. В 60-е теория Аррениуса нашла последователей в лице английских астрофизиков Хойла и Викремасинга. Они пытались доказать, что межзвездная пыль не что иное, как высушенные бактерии, вирусы и водоросли. В 70-х годах английский физик Френсис Крик предположил, что земная жизнь появилась благодаря целенаправленной деятельности внеземной цивилизации, которая направила на нашу планету аппарат с «семенами».

Несмотря на то, что современные теории панспермии носят научный характер, они вызывают огромное количество вопросов. Так, по мнению британских ученых из Университета Кардифа, жизнь на нашу планету могла занести комета, которая столкнулась с Землей. По словам Чандра Викрамасинхе, в структуре многих комет есть теплая водянистая глина, сероводород и даже вода. Это благодатная среда для возникновения простейших микроорганизмов. «Если сравнить размеры нашей Галактики и количество комет в ней, то становится очевидным, что возникновение жизни гораздо более вероятно именно в объектах, которые перемещались в космосе, а не в водоемах тогда еще безжизненной Земли», – говорит исследователь.

Некоторые исследователи в НАСА склонны придерживаться теории происхождения примитивной жизни на одной из звездных систем, не исключая нашу. В этом случае кометы и метеориты просто переносили эти органические соединения от планеты к планете. Впрочем, именно возможность переноса органики в космосе вызывает у ученых много вопросов. «Теорию микроорганизмов внутри кометы, конечно, нельзя списывать со счетов, – объяснил «НИ» представитель НАСА в России Сергей Пузанов. – Однако вероятность ее крайне мала. Дело в том, что небесное тело подвергается довольно существенному космическому облучению. Скорее всего, живые организмы просто не перенесут воздействия радиации и погибнут».

Впрочем, по мнению отечественных исследователей, существенным вопросом является даже не место происхождения жизни, а процесс ее зарождения. «Выяснять, выживут ли микроорганизмы при прохождении атмосферы, для науки, безусловно, интересно и полезно, – пояснил «НИ» доктор физико-математических наук, академик Международной академии астронавтики Георгий Манагадзе. – Но гораздо интересней, где и как они появились». Для объяснения сложных процессов, которые привели к возникновению жизни, академик предлагает концепцию плазменного факела и метеоритных ударов. «На самом раннем этапе формирования нашей планеты Землю постоянно бомбардировали метеориты, – рассказал «НИ» Георгий Манагадзе. – Ударялись они со скоростью 15–20 км в секунду. Скорость и удар превращали метеорит в плазму или плазменный факел. Он обладал огромной каталитической силой и представлял собой ту самую среду, в которой и произошли подготовка и зарождение жизни на Земле». По словам академика, сходные процессы наблюдаются и в космосе. Полевые частицы, которые присутствуют в межзвездных газопылевых облаках, подвергаются воздействию ударных волн, ускоряются до 1 тыс. км в секунду, сталкиваются друг с другом и порождают огромное количество органики.

«Все живое состоит на 99,99% из так называемых L-аминокислот, – пояснил «НИ» Георгий Манагадзе. – Эта единая генетическая основа свидетельствует о том, что жизнь зародилась случайно и в одном процессе. По моему убеждению, именно плазменный факел образовывает те самые L-аминокислоты, что объясняет процессы, происходившие на Земле миллиарды лет назад и происходящие в космосе».

confused_1.gif
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Potokrek
сообщение 13.09.2007 - 03:52
Сообщение #2


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 41606
Сообщений: 16
Регистрация: 24.08.2006
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 1 раз(а)



Ну как? Ну как, скажите мне, микроорганизм, который жил на астероиде, который выжил в космосе, в атмосфере мог превратиться в человека? Только в одном случае если этот микроарганизм был запрограмирован (и являл собой саморазвивающеюся лабораторию по генной инженерии) на зарождение жизни, тогда возникает вопрос, кто его запрограмировал, и если это произошло каким способом он будет эволюционировать?
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
KonFetka
сообщение 17.09.2007 - 07:56
Сообщение #3


Сладкая
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 64691
Сообщений: 291
Регистрация: 5.07.2007
Из: Донецк
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 2 раз(а)



Я вот передачу смотрела, что в "мертвом" море нашли такую бактерию, которую всеми земными способами невозможно уничтожить, она выдерживает даже темературу равную температуре сердца вулкана! И вот ученые решили, что эта самая бактерия(честно, непомню как они её назвали) и есть та самая прородительница всего живого. Тепрь их мучает другой вопрос - от куда же она взялась? blink.gif
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 8.10.2007 - 09:44
Сообщение #4


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1525
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Новость не совсем свежая: четыре миллиарда лет назад на планете Земля появилась жизнь. Она эволюционировала до тех пор, пока естественный отбор не привел к появлению ученых-биохимиков. Эти высокоорганизованные существа стали решать вопрос, каким именно способом из мертвой материи появилось живая
Фото: Алексей Майшев для «РР»




Комната. Как множество других в старых институтах — длинная и узкая. Налево от входа — отгороженный простенком угол с хорошей вытяжкой. Здесь постукивает помпой установка: стек­лянные и пластиковые трубки, металлические баллоны, железные штативы, переходники, вентили. Стеклянный цилиндр, внутрь которого методично бьет электрический разряд, является главной деталью этого хозяйства. В памяти почему-то всплывает слово «реторта», хотя реторта — всего лишь колба с изогнутой горловиной, удобная штука, широко использовавшаяся для перегонки еще алхимиками…

— Все это из помойки сделано, — кивает на установку один из двоих сильно немолодых мужчин.

— Вот, — кивает второй раз, указывая на стеллажик в углу, на котором разложены гаечные ключи и, по всей видимости, то, что можно назвать исходным материалом: те же железки и трубки, только в разобранном виде. Затем оборачивается ко второму мужчине и флегматично бросает: — Азот утек весь.

— Ну вы даете! — живо отвечает второй. — Раз так, подай воздух, коррес­пондентам посмотреть нужно.

В систему подается воздух, и установка опять начинает постукивать помпой и стрелять разрядом в реакционной колонке — мы имеем честь наблюдать эксперимент по зарождению жизни на лабораторном столе, один из серии экспериментов, идущих уже два года в московском Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ).

Первого из двух немолодых людей, следящих за установкой, зовут Валентином Стрижовым. Именно он, ведущий инженер института, разработал и построил агрегат, и сделал это хорошо, хотя и «из того, что было»: установка исправно производит сложные органические молекулы из «простой химии» — метана и азота. Тот, кто порадел о наших интересах, — Виктор Лупатов, старший научный сотрудник и глава экспериментальной группы. А идеологом всех исследований является директор института Эрик Галимов, один из координаторов программы РАН «Проб­лема возникновения и эволюции биосферы».

<h3 id="placer1">Дизайнер против грязного белья</h3> Проблема зарождения жизни формулируется очень просто: как из мертвой материи появляются живые организмы? Сначала эту задачу решали умо­зрительно. Аристотель, например, считал, что есть некое «активное начало» всего живого, позволяющее мухам зарождаться в гниющем мясе. Затем пошли варварские эксперименты: в Средние века всерьез «зарождали» мышей из грязного белья, где в роли активного начала выступал человеческий пот (настолько силен был авторитет Аристотеля). И только изящные опыты Луи Пастера в XIX веке показали, что спонтанно ничего зародиться не может, даже бактерии. Собственно, это был тупик — непонятным оставалось, каким образом появилась на свет самая первая живая клетка, если не привлекать и сейчас популярную в некоторых кругах, но малопродуктивную гипотезу существования «создателя».

Из тупика науку вывел биохимик Александр Опарин, опубликовавший первую работу по этой теме еще в 1924 году. Гипотеза Опарина сводилась к следующему. Организмы, даже простейшие, появились на Земле не сразу, у них были еще более простые предшественники — небольшие группы сложных органических молекул. Эти молекулы синтезировались на древней Земле из простых веществ — углекислого газа, воды, метана и так далее, затем они объединялись и в водоемах образовывали «коацерватные капли», про которые мы все помним из школьного учебника биологии. Начинался естественный отбор, который в результате и привел к образованию полноценных одноклеточных организмов, и из них уже возникли многоклеточные. Вопрос «почему же жизнь не зарождается в наши дни?» снимался предположением, что теперь любая примитивная органика будет немедленно съедена вездесущими бактериями.

Гипотеза Опарина задала программу экспериментов на годы вперед, но все главное сделал Стэнли Миллер, который в 1953 году пропускал мощные электрические разряды через смесь газов, моделирующих первичную атмосферу. Миллеру и его последователям удалось получить аминокислоты — элементы белков — и даже короткие белковые цепочки, а также нуклеотиды, то есть участки наследственного материала ДНК. С тех пор прошло полвека, золотые полвека молекулярной биологии: были открыты структура ДНК, генетический код, механизмы синтеза белка в клетке, фотосинтеза сахаров за счет энергии солнечного света, найдены энергетические молекулы, в первую очередь АТФ, этот своеобразный клеточный «бензин»…

Трудно представить, чтобы вся эта внутриклеточная начинка собралась в одном месте случайно. Посчитали вероятность «поэтапной сборки» — получалось, что требуется больше времени, чем продолжительность жизни Вселенной, и при этом вся Вселенная должна быть битком набита органикой. Помнится, в начале девяностых академик Александр Спирин говорил в задумчивости студентам биофака МГУ: «Естественный отбор — это, конечно, правильно, но вот рибосома (главный молекулярный агрегат синтеза белка. — «РР») настолько сложна, что я не понимаю, как она могла эволюционировать. Если она, конечно, не возникла сразу, по готовому плану». Впрочем, сейчас академик — главный сторонник гипотезы под названием «мир РНК».

По этой гипотезе первыми молекулами, научившимися размножаться, были цепочки РНК, в современных клетках они задействованы в аппарате белкового синтеза. Некоторые из них действительно могут производить собственные копии, некоторые могут катализировать синтез белков. Так что можно представить и «мир РНК», и его эволюцию — допустим, отбор самых стабильных молекул или молекул, копирующих себя точнее. Какие-то молекулы РНК случайно оказались способными кодировать короткие белки, а затем среди этих белков оказались «нужные» для размножения и синтеза самих себя. Но даже интуитивно понятно, что вероятность таких событий чрезвычайно низка. В экспериментах, во всяком случае, ничего подобного не происходит.

<h3 id="placer2">Машина создания</h3> — Наблюдения Дарвина не годятся для объяснения того, как же произошла жизнь, — говорит академик РАН Эрик Галимов. — Естественный отбор на молекулярном уровне должен выглядеть следующим образом: выживают более

быстрые или, например, более устойчивые молекулы. Но это обычная термодинамика. А обычная термодинамика ведет к максимуму энтропии, к разупорядочению! Как биологи выходят из положения? Они за отправную точку берут случайное событие: каким-то образом появились первые сложные молекулы, а затем уже начали эволюционировать. Меня же интересовал как раз этот момент — как произошло первичное упорядочение.

В лаборатории ГЕОХИ им. Вернадского создают живое из неживого




Концепция естественного отбора — главная догма современной биологии. Дарвинизм очень здорово объясняет, каким образом может происходить эволюция. Но он ничего не говорит о том, почему в ходе эволюции организмы становятся все сложнее. Логика теории в том, что случайные (и маловероятные) изменения могут накапливаться и привести к чему-то сложному, но могут и не привести. Какого-то специального механизма производства все более высокоорганизованных видов ни в дарвинизме, ни в современной генетике не описано. На эту проблему постоянно указывают критики теории, а в вопросе зарождения жизни она становится просто непреодолимой. Об этом мы и беседуем с академиком Галимовым в его директорском кабинете в ГЕОХИ, где этажом ниже лабораторная установка, оптимистично постукивая, «производит жизнь».

— Мне хотелось показать, что в природе есть такая «машина», которая делает обязательным процесс упорядочения, — говорит академик. — Упорядочение — это не усложнение, потому что может быть сложное, но неупорядоченное. Упорядочение — это нарастающая степень несвободности поведения. Все живые организмы высокоупорядочены. В полимерной молекуле каждая ее часть — мономер — ограничена в поступательной и вращательной степенях свободы. Белки-ферменты катализируют только определенный путь реакции, то есть ограничивают выбор пути. Генетический код устроен так, что каждому триплету оснований соответствует только одна аминокислота. И так далее. Разные части системы точно соответствуют друг другу, это и есть упорядочение. Так вот, по законам термодинамики такого быть не должно. Видите ли, есть второй закон термодинамики, который, на мой взгляд, не полностью описывает действительность. (Второй закон говорит, что энтропия, то есть мера беспорядка любой системы, может только возрастать. — «РР».) Второй закон описывает разупорядочение, а нужно описать упорядочение как обязательный процесс. Если бы я был помоложе, я бы, наверное, занялся еще и этим. Но сейчас я хочу показать, как это приводит к возникновению жизни.

— Есть ли доказательства, что такой процесс вообще существует?

— Есть серьезные основания так считать. Я занимался, да и сейчас занимаюсь геологическим фракционированием изотопов. В 80−е годы мы изучали поведение изотопов в биологической системе. У углерода два основных изотопа — 12−й и 13−й. До войны вообще считалось, что их соотношение — константа. Но довольно быстро поняли, что внутри организмов белки, жиры, уг­леводы различаются по изотопному составу. Как раз в это время мы занимались еще одной работой — происхождением нефти. Для нее нужно было знать термодинамические константы для разных углеводородов. Расчет этих констант к тому времени был сделан только для самых простых соединений, потому что он довольно трудоемок. Я искал метод попроще и нашел. Тогда я стал, можно сказать, для смеха вычислять константы для самых разных биологических молекул. И когда я сопоставил их с тем, что измерено, оказалось, что есть хорошая корреляция между ними и изотопным составом… Я вижу, вас никак не поражает это обстоятельство.

— А почему оно меня должно поражать?

— Потому что на самом деле это абсолютно невозможное явление — чтобы была такая корреляция между наблюдением и равновесными константами! Потому что организм в нашем понимании — это нечто абсолютно удаленное от равновесия! Вот когда организм погибает и превращается в совокупность газов — тогда это равновесие!

— Равновесие, насколько я помню из курса химии, это когда скорости прямой и обратной реакции равны. Сколько продуктов образуется, столько же и расходуется. Я думал, что в организме около этой точки все и крутится, там же идет много реакций. Каждая в отдельности должна быть близка к равновесию, а в целом — да, потихонечку накапливается необратимость.

— Ну вот если вы так считаете, то вы изначально мой союзник.

— Хорошо, но я все же не понимаю, какое отношение это имеет к упорядочению и к происхож­дению жизни.

— Я пришел к выводу, что химия живого — проста. Это множество реакций, которые сами по себе неравновесные, но недалеки от равновесия. Что происходит в живых системах? Они обмениваются с внешней средой. Вы все время добавляете в реакцию вещество, и реакция идет. И если вы будете давать вещество поне­множку, то система будет все время находиться близко к состоянию равновесия. Такие процессы называют стационарными. И вот в них идет упорядочение.

— За счет чего?

— За счет сопряжения с внешней средой. Есть теорема Пригожина, которая говорит, что в такой системе производится минимум энтропии. Все именно так, как и происходит в жизни: сис­тема выбрасывает наружу высокоэнтропийный продукт, и за счет разупорядочения среды увеличивается упорядочение в данной системе. На все это обязательно нужна энергия. На любой приход вещества система отвечает производством низкоэнтропийного продукта внутри себя. А это и есть та самая машина, которая обязательно должна производить упорядочение.

— Здорово! Как это выглядит в реальности? В обстановке ранней Земли?

— Во-первых, нужна энергия, процесс упорядочения в системе должен сопрягаться с внешней средой. Самой подходящей для такого процесса является молекула АТФ, аденозинтрифосфат. Что мы имеем спустя четыре с половиной миллиарда лет после начала? Во-первых, молекулы АТФ обслуживают всю энергетику организма, то есть как раз сопрягают ферментативные реакции с расходом питательных веществ. Во-вто­рых, аденин входит в состав нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Поэтому я думаю, что АТФ — молекула номер один в процессе зарождения жизни. Она появилась на ранней Земле из простых веществ — метана, воды, азота.

— Ну, появилась. А что дальше? От довольно простой АТФ до клетки — как от Москвы до другой галактики.

— Дальше моя концепция состоит в том, что вся эволюция подчинена процессу упорядочения. Цели нет. Может возникнуть вопрос: почему вообще идет какой-то направленный процесс? И вот здесь жизнь связана с особенностями соединений углерода. С тем, что во Вселенной с самого начала очень много ограничений. Упорядочение может идти в огромном числе случаев: звезды, кристаллы, кремниевые цепочки… Но это все два-три шага: кристалл закристаллизовался — и все, у него нет путей эволюции. Но углерод — уникальный элемент во Вселенной. Он может создавать цепочки, двойные связи. Еще необходим водород, он дает водородные связи, которые связывают цепочки ДНК в двойную спираль… Вообще-то у природы было не так уж много вариантов. Допустим, кремний может создавать цепочки, но не дает двойных связей. Дальше. Появились углеродные соединения — аминокислоты, нуклеотиды, короткие цепочки. Машина продолжает работать. Чтобы степени свободы уменьшать, нужен катализ, он ограничивает выбор вариантов химических реакций. Так вот, лучших катализаторов, чем белки, в природе нет. Даже короткая цепочка из нескольких аминокислот обеспечивает очень высокую селективность. Но есть предел у пептидного упорядочения — они не могут передавать свою упорядоченность по наследству. Зато есть другие соединения — нуклеиновые кислоты. Лучше, чем они, ничего не реплицируется.

— Вот это, насколько я понимаю, один из самых сложных моментов: как установить соответствие между пептидами и, допустим, РНК.

— Если вы меня спросите, как это произошло, то ответить конкретно трудно. Но поскольку машина упорядочения работает, она все время ищет возможность упорядочивать дальше. Как легче всего создать низкоэнтропийный продукт? Из двух предшественников — низкоэнтропийных продуктов. Жизнь очень консервативна, она конструирует из того, что уже было. И дальнейшая возможность — установить соответствие между механизмом запоминания и механизмом катализа. То есть создать генетический код. Как только такая система сложилась, она двинулась дальше семимильными шагами вплоть до создания клетки. Представьте себе лабиринт, в котором масса тупиков и одна дорожка вперед. Упорядочение — это ваша возможность тыкаться вперед. Попробуйте в лабиринт заливать воду — она же пройдет! Наша дорожка состоит в том, чтобы пептиды стали себя воспроизводить через другие молекулы.

— Все, что вы рассказываете, очень хорошо в теории, но молекулярная биология — наука очень конкретная: молекула туда, фермент сюда… Пока экспериментов не будет, вам не поверят.

— Я думаю, что точные эксперименты на лабораторном столе поставить нельзя. Есть процессы, для которых требуются миллионы лет. По гео­логическим меркам это быстро, а в лаборатории даже при идеальных условиях могут понадобиться тысячи лет.

— А можно частями? Или нет?

— Смысла нет. Сейчас ведь тоже можно создать живое из неорганических молекул: подобрать катализаторы, синтезировать пептиды, нуклеиновые кислоты, потом отобрать из них те, про которые заведомо известно, что они соответствуют друг другу. И это ничего не даст, потому что вы будете делать это руками, а для доказательства нужно, чтобы процесс шел сам. Поэтому я думаю, что нужно сделать правильную математическую модель. Мы над этой моделью работаем. Не скажу, что полностью удовлетворен результатом, но он есть. В чем состоит? Мы задаем условия компьютеру и смотрим, найдет ли машина, что другого пути, кроме как установить соответствие между аминокислотами и основаниями, нет. Если найдет, это будет значить, что генетический код мог возникнуть сам собой. У нас пока этого не получилось. Только если мы начинаем подсказывать. Но мы хотим, чтобы машина сама изобрела алгоритм.

<h3 id="placer3">Подземная матрица</h3> Однако гипотеза Галимова при всей своей стройности может оказаться неверной. Тогда у жизни остается всего две возможности произойти: случайно и по плану «дизайнера». Рассмат­ривать второй вариант нет никакого смысла, потому что пока «дизайнер» не явится к нам лично, доказать его существование затруднительно. Первый вариант естественнее, и поэтому на нем сосредоточены усилия почти всех исследователей. Гипотез множество, но суть их примерно одинакова: они стараются продемонстрировать, что возникновение жизни не противоречит другим законам природы, а вероятность этого вполне приличная.

Самый простой способ радикально увеличить вероятность — панспермия (гипотеза о занесении живых существ на Землю из космоса. — «РР»). Жизнь возникает очень редко, может быть, всего один раз за всю историю Вселенной, а потом клеточные споры выбрасываются за пределы родительской планеты (например, мощным вулканом) и разносятся по всему космосу.

И все же большинство ученых мужей пытаются найти схемы происхождения жизни здесь, на Земле. «Мир РНК», о котором говорилось выше — теория из этой категории. Но где и как произошли самые первые РНК с нужными свойствами? Предлагаются различные варианты состава атмосферы, минеральные катализаторы, полимерные или кристаллические подложки и так далее. Удивительную по красоте гипотезу выдвинул совсем недавно Виктор Островский, химик-калориметрист с мировым именем, старший научный сотрудник Научно-исследо­вательского физико-химического института им. Л. Я. Карпова. Обзорную статью по этой гипотезе опубликовал журнал «Успехи физических наук». Главный редактор этого журнала нобелевский лауреат Виталий Гинзбург время от времени публикует такие статьи-провокаторы. При этом, разумеется, соблюдаются все требования к обоснованной логике и соответствие известным фактам.

— В физике существовало такое мнение, что, чем гипотеза более сумасшедшая, тем она интереснее. Если она не противоречит здравому смыслу, законам сохранения и не основана на неверных экспериментах. Думаю, Виталий Лазаревич следует этому правилу. Если же говорить о нашем обзоре, то мы отправили его Гинзбургу, зная, что он считает проблему редукции живого к неживому одной из трех великих проб­лем физики XXI века. Основной вопрос этой редукции — происхождение жизни, — объясняет Островский.

Электрический разряд в смеси газов — важнейшая часть эксперимента, проводимого под руководством академика Галимова




Его гипотеза заключается в следующем. Полимерные цепочки ДНК и РНК образовались не в «органическом бульоне», каким был Мировой океан ранней Земли, а под землей, внутри гидратов метана. Огромные их залежи существуют в земной коре и сейчас — это лед, в котором молекулы воды окружают молекулы метана. Кстати, эти же гидраты составляют реальную проблему для поставщиков газа, потому что часто недосушенный газ в трубах при низкой температуре создает пробки из такого льда. Главное свойство гидратов — правильная ячеистая структура, молекулярные соты: молекулы воды числом 20, 24 или 28 образуют полости, внутри которых находится метан. Островский предположил, что в эти соты могла проникать селитра из соседних залежей — источник азота. Затем внутри ячеек из селитры и метана образовывались азотистые основания и рибоза — составные части нуклеотидов, входящих в ДНК и РНК. Реакция образования очень проста. На следующем этапе в подземные гидраты диффундировали фосфаты, очень распространенные в земной коре. Фосфаты связывали между собой нуклеотиды — и цепочка ДНК или РНК готова!

Самое замечательное во всей этой несложной механике, что размер каждой большой ячейки гидрата точно соответствует размеру азотистого основания и немного больше молекулы рибозы. А размер малой ячейки как будто специально подогнан под фосфатную группу. К тому же они чередуются ровно так, чтобы нуклеотиды встали друг напротив друга и могли связаться в двойную цепь, а ведь именно двойная спираль ДНК — основа ее способности к самокопированию.

Но и это еще не все. Во-первых, такие структуры очень термодинамически стабильны, то есть выгодны энергетически, к чему природа всегда стремится. Значит, если этот процесс в принципе мог идти, то он был просто обязан идти. Учитывая большие залежи метана — просто повсеместно там, где рядом оказывались селитра и фосфат. Во-вторых, эта схема объясняет даже так называемую хиральность биологических молекул. Дело в том, что в обычной, небиологической химии существуют по две разновидности каждого нуклеотида, правая и левая, — как зеркальные отражения. Поскольку химически никакой разницы между ними нет, до сих пор непонятно, почему в живых организмах встречается только один тип — правый. Но если принять гидратную гипотезу, то выяснится, что для образования связей между нуклеотидами, расположенными в соседних ячейках, подходит как раз только правый вариант. Впрочем, это пока лишь догадка, и именно сейчас Островский с коллегами собирается ее проверить численно на компьютерных моделях.

— Очень важно, что одни и те же условия в залежах гидратов могут сохраняться очень долго. Это как раз преимущество нашей гипотезы, — говорит Островский. — Ведь идея Опарина о «первичном бульоне», вообще говоря, неосуществима. Представить себе, что сложные молекулы ДНК и РНК образуются на границе раздела фаз, я не могу. Слишком нестабильные там условия. Биологи почему-то считают, что обязательно нужна энергия, грозовые разряды, радиация. Но это не так! Реакции все равно будут идти, если они термодинамически разрешены. Пусть медленно, но природе некуда спешить.

После того как природа не спеша создала молекулы нуклеиновых кислот, условия в газовых гидратах могли поменяться. По чисто геологическим причинам могла, например, подняться температура, и лед растаял. Или в гидрат могла просочиться вода. (Температура «метанового» льда выше нуля, поэтому вода как раз вполне могла просочиться.) Согласно гипотезе, в этот момент возникает «органический бульон», но внутри этого бульона уже есть ДНК и РНК, а также отдельные нуклеотиды. Они способны самокопироваться, то есть размножаться. Могут образовываться аминокислоты и липиды, простейшие оболочки вокруг молекул, возникать протоклетки. Причем эти протоклетки по чисто физическим законам должны делиться, если концентрация нуклеиновых кислот внутри них возрастает, а она возрастает при самокопировании… В общем, жизнь налаживается.

— Мы ведь не просто умозрительно пришли к нашей гипотезе, — рассказывает Островский. — Я специалист в области каталитических и адсорбционных процессов. Последние два десятилетия мы занимались сорбцией воды на органических веществах. Изучали поглощение воды полиакриламидом — довольно простым полимером. И вот, анализируя результаты, мы пришли к выводу, что в конденсированных сис­темах вода при сорбции структурируется. То есть вода сорбируется не беспорядочно, а вокруг функциональных групп за счет сил Ван-дер-Ваальса. Вокруг каждой функциональной группы структурируется 17 молекул воды. Образуются полости, аналогичные полостям в газогидратах. И здесь надо сказать, что полиакриламид — лучшая модель для изучения поведения ДНК и РНК, потому что он тоже содержит амидогруппы. Исследования полиакриламида рассматриваются как модельные. Сопоставив наши результаты с этим простым фактом, мы предположили, что ДНК могла размещаться и образовываться внутри полостей газогидратов.

Гипотеза Островского оставляет много вопросов, среди которых, например, такой важный как образование генетического кода. Но огромное преимущество этой гипотезы в том, что она может быть полностью проверена в экспериментах. Пожалуй, со времен Миллера не было такой хорошей экспериментальной программы. Сначала нужно показать, что циклические углеводороды могут образовываться из метана и селитры, затем в автоклаве воссоздать условия для образования гидратов и добавлять туда селитру.

Очень хотелось бы, чтобы такая программа привела к успеху. Кроме всего прочего, это будет означать, что жизнь и сейчас зарождается в огромных количествах.

P.S. Виктор Лупатов, ведущий эксперименты по синтезу АТФ, говорит, что аденин в реакционной колонке уже получен: «Вы думаете, зачем мы проводим эксперименты, если еще десятки лет назад показано, что нуклеотиды можно синтезировать? Затем, что у нас условия другие. Раньше аденин получали в окислительной атмосфере. Но представить аммиачную атмосферу на ранней Земле довольно трудно. И мы выбросили СО2 и аммиак. Остался метан и азот. Никто, конечно, точно не знает, что было четыре миллиарда лет назад, но даже из этих двух газов получается нуклеотид. Добавляем воду — и получаем рибозу и целый спектр органических молекул. Разве это не замечательно?»





http://www.expert.ru/
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Williams
сообщение 16.09.2008 - 15:31
Сообщение #5


Торговец чёрным деревом
Иконка группы

Группа: Админы
Пользователь №: 3953
Сообщений: 16624
Регистрация: 1.08.2003
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 25441 раз(а)



На древней Земле жизнь поглотила "прежизнь"

Математики из Гарвардского университета построили модель развития молекул в первичном бульоне - смеси различных веществ, где, согласно общепринятой теории, зародилась жизнь. Результаты ученых показывают, что сначала на Земле шла химическая селекция молекул (преэволюция). Возникшие позже молекулы, способные к самовоспроизведению, вытеснили своих предшественников, захватив все ресурсы.



Термин первичный бульон был впервые предложен советским биологом Александром Опариным. Согласно его теории, в первичном бульоне плавали простые органические молекулы, образовавшиеся из неорганических под воздействием высоких температур и солнечной радиации. Простые молекулы соединялись друг с другом, образуя более сложные. Для синтеза длинных цепей необходимо большое число реакций присоединения. Соответственно, утверждают математики, длинные цепи должны быть менее распространенными, чем короткие. Однако если некоторые реакции присоединения идут легче, чем другие, молекулы, построенные из таких "коммуникабельных" элементов, получат преимущество.

Таким образом, дарвиновскому естественному отбору предшествовала химическая селекция. Среди образовавшихся длинных цепей появились молекулы, способные к самовоспроизведению. "Лучшие" из них преимущественно размножались, вытесняя остальных.

Авторы работы считают, что предложенная ими концепция "прежизни" позволяет отчасти заполнить брешь между существованием в первичном бульоне отдельных молекул и появлением живых систем. Тем не менее, выдвинутая математиками гипотеза, скорее, является дополнением к наиболее общепринятой теории биологической эволюции, один из вариантов которой был недавно смоделирован в лаборатории.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Fritz12
сообщение 23.05.2009 - 13:02
Сообщение #6


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 102683
Сообщений: 13
Регистрация: 12.12.2008
Из: Deutschland
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 2 раз(а)



Цитата(Pilot® @ 8.10.2007 - 08:44) *
Новость не совсем свежая: четыре миллиарда лет назад на планете Земля появилась жизнь. Она эволюционировала до тех пор, пока естественный отбор не привел к появлению ученых-биохимиков. Эти высокоорганизованные существа стали решать вопрос, каким именно способом из мертвой материи появилось живая
Фото: Алексей Майшев для «РР»




Комната. Как множество других в старых институтах — длинная и узкая. Налево от входа — отгороженный простенком угол с хорошей вытяжкой. Здесь постукивает помпой установка: стек­лянные и пластиковые трубки, металлические баллоны, железные штативы, переходники, вентили. Стеклянный цилиндр, внутрь которого методично бьет электрический разряд, является главной деталью этого хозяйства. В памяти почему-то всплывает слово «реторта», хотя реторта — всего лишь колба с изогнутой горловиной, удобная штука, широко использовавшаяся для перегонки еще алхимиками…

— Все это из помойки сделано, — кивает на установку один из двоих сильно немолодых мужчин.

— Вот, — кивает второй раз, указывая на стеллажик в углу, на котором разложены гаечные ключи и, по всей видимости, то, что можно назвать исходным материалом: те же железки и трубки, только в разобранном виде. Затем оборачивается ко второму мужчине и флегматично бросает: — Азот утек весь.

— Ну вы даете! — живо отвечает второй. — Раз так, подай воздух, коррес­пондентам посмотреть нужно.

В систему подается воздух, и установка опять начинает постукивать помпой и стрелять разрядом в реакционной колонке — мы имеем честь наблюдать эксперимент по зарождению жизни на лабораторном столе, один из серии экспериментов, идущих уже два года в московском Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ).

Первого из двух немолодых людей, следящих за установкой, зовут Валентином Стрижовым. Именно он, ведущий инженер института, разработал и построил агрегат, и сделал это хорошо, хотя и «из того, что было»: установка исправно производит сложные органические молекулы из «простой химии» — метана и азота. Тот, кто порадел о наших интересах, — Виктор Лупатов, старший научный сотрудник и глава экспериментальной группы. А идеологом всех исследований является директор института Эрик Галимов, один из координаторов программы РАН «Проб­лема возникновения и эволюции биосферы».

<h3 id="placer1">Дизайнер против грязного белья</h3> Проблема зарождения жизни формулируется очень просто: как из мертвой материи появляются живые организмы? Сначала эту задачу решали умо­зрительно. Аристотель, например, считал, что есть некое «активное начало» всего живого, позволяющее мухам зарождаться в гниющем мясе. Затем пошли варварские эксперименты: в Средние века всерьез «зарождали» мышей из грязного белья, где в роли активного начала выступал человеческий пот (настолько силен был авторитет Аристотеля). И только изящные опыты Луи Пастера в XIX веке показали, что спонтанно ничего зародиться не может, даже бактерии. Собственно, это был тупик — непонятным оставалось, каким образом появилась на свет самая первая живая клетка, если не привлекать и сейчас популярную в некоторых кругах, но малопродуктивную гипотезу существования «создателя».

Из тупика науку вывел биохимик Александр Опарин, опубликовавший первую работу по этой теме еще в 1924 году. Гипотеза Опарина сводилась к следующему. Организмы, даже простейшие, появились на Земле не сразу, у них были еще более простые предшественники — небольшие группы сложных органических молекул. Эти молекулы синтезировались на древней Земле из простых веществ — углекислого газа, воды, метана и так далее, затем они объединялись и в водоемах образовывали «коацерватные капли», про которые мы все помним из школьного учебника биологии. Начинался естественный отбор, который в результате и привел к образованию полноценных одноклеточных организмов, и из них уже возникли многоклеточные. Вопрос «почему же жизнь не зарождается в наши дни?» снимался предположением, что теперь любая примитивная органика будет немедленно съедена вездесущими бактериями.

Гипотеза Опарина задала программу экспериментов на годы вперед, но все главное сделал Стэнли Миллер, который в 1953 году пропускал мощные электрические разряды через смесь газов, моделирующих первичную атмосферу. Миллеру и его последователям удалось получить аминокислоты — элементы белков — и даже короткие белковые цепочки, а также нуклеотиды, то есть участки наследственного материала ДНК. С тех пор прошло полвека, золотые полвека молекулярной биологии: были открыты структура ДНК, генетический код, механизмы синтеза белка в клетке, фотосинтеза сахаров за счет энергии солнечного света, найдены энергетические молекулы, в первую очередь АТФ, этот своеобразный клеточный «бензин»…

Трудно представить, чтобы вся эта внутриклеточная начинка собралась в одном месте случайно. Посчитали вероятность «поэтапной сборки» — получалось, что требуется больше времени, чем продолжительность жизни Вселенной, и при этом вся Вселенная должна быть битком набита органикой. Помнится, в начале девяностых академик Александр Спирин говорил в задумчивости студентам биофака МГУ: «Естественный отбор — это, конечно, правильно, но вот рибосома (главный молекулярный агрегат синтеза белка. — «РР») настолько сложна, что я не понимаю, как она могла эволюционировать. Если она, конечно, не возникла сразу, по готовому плану». Впрочем, сейчас академик — главный сторонник гипотезы под названием «мир РНК».

По этой гипотезе первыми молекулами, научившимися размножаться, были цепочки РНК, в современных клетках они задействованы в аппарате белкового синтеза. Некоторые из них действительно могут производить собственные копии, некоторые могут катализировать синтез белков. Так что можно представить и «мир РНК», и его эволюцию — допустим, отбор самых стабильных молекул или молекул, копирующих себя точнее. Какие-то молекулы РНК случайно оказались способными кодировать короткие белки, а затем среди этих белков оказались «нужные» для размножения и синтеза самих себя. Но даже интуитивно понятно, что вероятность таких событий чрезвычайно низка. В экспериментах, во всяком случае, ничего подобного не происходит.

<h3 id="placer2">Машина создания</h3> — Наблюдения Дарвина не годятся для объяснения того, как же произошла жизнь, — говорит академик РАН Эрик Галимов. — Естественный отбор на молекулярном уровне должен выглядеть следующим образом: выживают более

быстрые или, например, более устойчивые молекулы. Но это обычная термодинамика. А обычная термодинамика ведет к максимуму энтропии, к разупорядочению! Как биологи выходят из положения? Они за отправную точку берут случайное событие: каким-то образом появились первые сложные молекулы, а затем уже начали эволюционировать. Меня же интересовал как раз этот момент — как произошло первичное упорядочение.

В лаборатории ГЕОХИ им. Вернадского создают живое из неживого




Концепция естественного отбора — главная догма современной биологии. Дарвинизм очень здорово объясняет, каким образом может происходить эволюция. Но он ничего не говорит о том, почему в ходе эволюции организмы становятся все сложнее. Логика теории в том, что случайные (и маловероятные) изменения могут накапливаться и привести к чему-то сложному, но могут и не привести. Какого-то специального механизма производства все более высокоорганизованных видов ни в дарвинизме, ни в современной генетике не описано. На эту проблему постоянно указывают критики теории, а в вопросе зарождения жизни она становится просто непреодолимой. Об этом мы и беседуем с академиком Галимовым в его директорском кабинете в ГЕОХИ, где этажом ниже лабораторная установка, оптимистично постукивая, «производит жизнь».

— Мне хотелось показать, что в природе есть такая «машина», которая делает обязательным процесс упорядочения, — говорит академик. — Упорядочение — это не усложнение, потому что может быть сложное, но неупорядоченное. Упорядочение — это нарастающая степень несвободности поведения. Все живые организмы высокоупорядочены. В полимерной молекуле каждая ее часть — мономер — ограничена в поступательной и вращательной степенях свободы. Белки-ферменты катализируют только определенный путь реакции, то есть ограничивают выбор пути. Генетический код устроен так, что каждому триплету оснований соответствует только одна аминокислота. И так далее. Разные части системы точно соответствуют друг другу, это и есть упорядочение. Так вот, по законам термодинамики такого быть не должно. Видите ли, есть второй закон термодинамики, который, на мой взгляд, не полностью описывает действительность. (Второй закон говорит, что энтропия, то есть мера беспорядка любой системы, может только возрастать. — «РР».) Второй закон описывает разупорядочение, а нужно описать упорядочение как обязательный процесс. Если бы я был помоложе, я бы, наверное, занялся еще и этим. Но сейчас я хочу показать, как это приводит к возникновению жизни.

— Есть ли доказательства, что такой процесс вообще существует?

— Есть серьезные основания так считать. Я занимался, да и сейчас занимаюсь геологическим фракционированием изотопов. В 80−е годы мы изучали поведение изотопов в биологической системе. У углерода два основных изотопа — 12−й и 13−й. До войны вообще считалось, что их соотношение — константа. Но довольно быстро поняли, что внутри организмов белки, жиры, уг­леводы различаются по изотопному составу. Как раз в это время мы занимались еще одной работой — происхождением нефти. Для нее нужно было знать термодинамические константы для разных углеводородов. Расчет этих констант к тому времени был сделан только для самых простых соединений, потому что он довольно трудоемок. Я искал метод попроще и нашел. Тогда я стал, можно сказать, для смеха вычислять константы для самых разных биологических молекул. И когда я сопоставил их с тем, что измерено, оказалось, что есть хорошая корреляция между ними и изотопным составом… Я вижу, вас никак не поражает это обстоятельство.

— А почему оно меня должно поражать?

— Потому что на самом деле это абсолютно невозможное явление — чтобы была такая корреляция между наблюдением и равновесными константами! Потому что организм в нашем понимании — это нечто абсолютно удаленное от равновесия! Вот когда организм погибает и превращается в совокупность газов — тогда это равновесие!

— Равновесие, насколько я помню из курса химии, это когда скорости прямой и обратной реакции равны. Сколько продуктов образуется, столько же и расходуется. Я думал, что в организме около этой точки все и крутится, там же идет много реакций. Каждая в отдельности должна быть близка к равновесию, а в целом — да, потихонечку накапливается необратимость.

— Ну вот если вы так считаете, то вы изначально мой союзник.

— Хорошо, но я все же не понимаю, какое отношение это имеет к упорядочению и к происхож­дению жизни.

— Я пришел к выводу, что химия живого — проста. Это множество реакций, которые сами по себе неравновесные, но недалеки от равновесия. Что происходит в живых системах? Они обмениваются с внешней средой. Вы все время добавляете в реакцию вещество, и реакция идет. И если вы будете давать вещество поне­множку, то система будет все время находиться близко к состоянию равновесия. Такие процессы называют стационарными. И вот в них идет упорядочение.

— За счет чего?

— За счет сопряжения с внешней средой. Есть теорема Пригожина, которая говорит, что в такой системе производится минимум энтропии. Все именно так, как и происходит в жизни: сис­тема выбрасывает наружу высокоэнтропийный продукт, и за счет разупорядочения среды увеличивается упорядочение в данной системе. На все это обязательно нужна энергия. На любой приход вещества система отвечает производством низкоэнтропийного продукта внутри себя. А это и есть та самая машина, которая обязательно должна производить упорядочение.

— Здорово! Как это выглядит в реальности? В обстановке ранней Земли?

— Во-первых, нужна энергия, процесс упорядочения в системе должен сопрягаться с внешней средой. Самой подходящей для такого процесса является молекула АТФ, аденозинтрифосфат. Что мы имеем спустя четыре с половиной миллиарда лет после начала? Во-первых, молекулы АТФ обслуживают всю энергетику организма, то есть как раз сопрягают ферментативные реакции с расходом питательных веществ. Во-вто­рых, аденин входит в состав нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Поэтому я думаю, что АТФ — молекула номер один в процессе зарождения жизни. Она появилась на ранней Земле из простых веществ — метана, воды, азота.

— Ну, появилась. А что дальше? От довольно простой АТФ до клетки — как от Москвы до другой галактики.

— Дальше моя концепция состоит в том, что вся эволюция подчинена процессу упорядочения. Цели нет. Может возникнуть вопрос: почему вообще идет какой-то направленный процесс? И вот здесь жизнь связана с особенностями соединений углерода. С тем, что во Вселенной с самого начала очень много ограничений. Упорядочение может идти в огромном числе случаев: звезды, кристаллы, кремниевые цепочки… Но это все два-три шага: кристалл закристаллизовался — и все, у него нет путей эволюции. Но углерод — уникальный элемент во Вселенной. Он может создавать цепочки, двойные связи. Еще необходим водород, он дает водородные связи, которые связывают цепочки ДНК в двойную спираль… Вообще-то у природы было не так уж много вариантов. Допустим, кремний может создавать цепочки, но не дает двойных связей. Дальше. Появились углеродные соединения — аминокислоты, нуклеотиды, короткие цепочки. Машина продолжает работать. Чтобы степени свободы уменьшать, нужен катализ, он ограничивает выбор вариантов химических реакций. Так вот, лучших катализаторов, чем белки, в природе нет. Даже короткая цепочка из нескольких аминокислот обеспечивает очень высокую селективность. Но есть предел у пептидного упорядочения — они не могут передавать свою упорядоченность по наследству. Зато есть другие соединения — нуклеиновые кислоты. Лучше, чем они, ничего не реплицируется.

— Вот это, насколько я понимаю, один из самых сложных моментов: как установить соответствие между пептидами и, допустим, РНК.

— Если вы меня спросите, как это произошло, то ответить конкретно трудно. Но поскольку машина упорядочения работает, она все время ищет возможность упорядочивать дальше. Как легче всего создать низкоэнтропийный продукт? Из двух предшественников — низкоэнтропийных продуктов. Жизнь очень консервативна, она конструирует из того, что уже было. И дальнейшая возможность — установить соответствие между механизмом запоминания и механизмом катализа. То есть создать генетический код. Как только такая система сложилась, она двинулась дальше семимильными шагами вплоть до создания клетки. Представьте себе лабиринт, в котором масса тупиков и одна дорожка вперед. Упорядочение — это ваша возможность тыкаться вперед. Попробуйте в лабиринт заливать воду — она же пройдет! Наша дорожка состоит в том, чтобы пептиды стали себя воспроизводить через другие молекулы.

— Все, что вы рассказываете, очень хорошо в теории, но молекулярная биология — наука очень конкретная: молекула туда, фермент сюда… Пока экспериментов не будет, вам не поверят.

— Я думаю, что точные эксперименты на лабораторном столе поставить нельзя. Есть процессы, для которых требуются миллионы лет. По гео­логическим меркам это быстро, а в лаборатории даже при идеальных условиях могут понадобиться тысячи лет.

— А можно частями? Или нет?

— Смысла нет. Сейчас ведь тоже можно создать живое из неорганических молекул: подобрать катализаторы, синтезировать пептиды, нуклеиновые кислоты, потом отобрать из них те, про которые заведомо известно, что они соответствуют друг другу. И это ничего не даст, потому что вы будете делать это руками, а для доказательства нужно, чтобы процесс шел сам. Поэтому я думаю, что нужно сделать правильную математическую модель. Мы над этой моделью работаем. Не скажу, что полностью удовлетворен результатом, но он есть. В чем состоит? Мы задаем условия компьютеру и смотрим, найдет ли машина, что другого пути, кроме как установить соответствие между аминокислотами и основаниями, нет. Если найдет, это будет значить, что генетический код мог возникнуть сам собой. У нас пока этого не получилось. Только если мы начинаем подсказывать. Но мы хотим, чтобы машина сама изобрела алгоритм.

<h3 id="placer3">Подземная матрица</h3> Однако гипотеза Галимова при всей своей стройности может оказаться неверной. Тогда у жизни остается всего две возможности произойти: случайно и по плану «дизайнера». Рассмат­ривать второй вариант нет никакого смысла, потому что пока «дизайнер» не явится к нам лично, доказать его существование затруднительно. Первый вариант естественнее, и поэтому на нем сосредоточены усилия почти всех исследователей. Гипотез множество, но суть их примерно одинакова: они стараются продемонстрировать, что возникновение жизни не противоречит другим законам природы, а вероятность этого вполне приличная.

Самый простой способ радикально увеличить вероятность — панспермия (гипотеза о занесении живых существ на Землю из космоса. — «РР»). Жизнь возникает очень редко, может быть, всего один раз за всю историю Вселенной, а потом клеточные споры выбрасываются за пределы родительской планеты (например, мощным вулканом) и разносятся по всему космосу.

И все же большинство ученых мужей пытаются найти схемы происхождения жизни здесь, на Земле. «Мир РНК», о котором говорилось выше — теория из этой категории. Но где и как произошли самые первые РНК с нужными свойствами? Предлагаются различные варианты состава атмосферы, минеральные катализаторы, полимерные или кристаллические подложки и так далее. Удивительную по красоте гипотезу выдвинул совсем недавно Виктор Островский, химик-калориметрист с мировым именем, старший научный сотрудник Научно-исследо­вательского физико-химического института им. Л. Я. Карпова. Обзорную статью по этой гипотезе опубликовал журнал «Успехи физических наук». Главный редактор этого журнала нобелевский лауреат Виталий Гинзбург время от времени публикует такие статьи-провокаторы. При этом, разумеется, соблюдаются все требования к обоснованной логике и соответствие известным фактам.

— В физике существовало такое мнение, что, чем гипотеза более сумасшедшая, тем она интереснее. Если она не противоречит здравому смыслу, законам сохранения и не основана на неверных экспериментах. Думаю, Виталий Лазаревич следует этому правилу. Если же говорить о нашем обзоре, то мы отправили его Гинзбургу, зная, что он считает проблему редукции живого к неживому одной из трех великих проб­лем физики XXI века. Основной вопрос этой редукции — происхождение жизни, — объясняет Островский.

Электрический разряд в смеси газов — важнейшая часть эксперимента, проводимого под руководством академика Галимова




Его гипотеза заключается в следующем. Полимерные цепочки ДНК и РНК образовались не в «органическом бульоне», каким был Мировой океан ранней Земли, а под землей, внутри гидратов метана. Огромные их залежи существуют в земной коре и сейчас — это лед, в котором молекулы воды окружают молекулы метана. Кстати, эти же гидраты составляют реальную проблему для поставщиков газа, потому что часто недосушенный газ в трубах при низкой температуре создает пробки из такого льда. Главное свойство гидратов — правильная ячеистая структура, молекулярные соты: молекулы воды числом 20, 24 или 28 образуют полости, внутри которых находится метан. Островский предположил, что в эти соты могла проникать селитра из соседних залежей — источник азота. Затем внутри ячеек из селитры и метана образовывались азотистые основания и рибоза — составные части нуклеотидов, входящих в ДНК и РНК. Реакция образования очень проста. На следующем этапе в подземные гидраты диффундировали фосфаты, очень распространенные в земной коре. Фосфаты связывали между собой нуклеотиды — и цепочка ДНК или РНК готова!

Самое замечательное во всей этой несложной механике, что размер каждой большой ячейки гидрата точно соответствует размеру азотистого основания и немного больше молекулы рибозы. А размер малой ячейки как будто специально подогнан под фосфатную группу. К тому же они чередуются ровно так, чтобы нуклеотиды встали друг напротив друга и могли связаться в двойную цепь, а ведь именно двойная спираль ДНК — основа ее способности к самокопированию.

Но и это еще не все. Во-первых, такие структуры очень термодинамически стабильны, то есть выгодны энергетически, к чему природа всегда стремится. Значит, если этот процесс в принципе мог идти, то он был просто обязан идти. Учитывая большие залежи метана — просто повсеместно там, где рядом оказывались селитра и фосфат. Во-вторых, эта схема объясняет даже так называемую хиральность биологических молекул. Дело в том, что в обычной, небиологической химии существуют по две разновидности каждого нуклеотида, правая и левая, — как зеркальные отражения. Поскольку химически никакой разницы между ними нет, до сих пор непонятно, почему в живых организмах встречается только один тип — правый. Но если принять гидратную гипотезу, то выяснится, что для образования связей между нуклеотидами, расположенными в соседних ячейках, подходит как раз только правый вариант. Впрочем, это пока лишь догадка, и именно сейчас Островский с коллегами собирается ее проверить численно на компьютерных моделях.

— Очень важно, что одни и те же условия в залежах гидратов могут сохраняться очень долго. Это как раз преимущество нашей гипотезы, — говорит Островский. — Ведь идея Опарина о «первичном бульоне», вообще говоря, неосуществима. Представить себе, что сложные молекулы ДНК и РНК образуются на границе раздела фаз, я не могу. Слишком нестабильные там условия. Биологи почему-то считают, что обязательно нужна энергия, грозовые разряды, радиация. Но это не так! Реакции все равно будут идти, если они термодинамически разрешены. Пусть медленно, но природе некуда спешить.

После того как природа не спеша создала молекулы нуклеиновых кислот, условия в газовых гидратах могли поменяться. По чисто геологическим причинам могла, например, подняться температура, и лед растаял. Или в гидрат могла просочиться вода. (Температура «метанового» льда выше нуля, поэтому вода как раз вполне могла просочиться.) Согласно гипотезе, в этот момент возникает «органический бульон», но внутри этого бульона уже есть ДНК и РНК, а также отдельные нуклеотиды. Они способны самокопироваться, то есть размножаться. Могут образовываться аминокислоты и липиды, простейшие оболочки вокруг молекул, возникать протоклетки. Причем эти протоклетки по чисто физическим законам должны делиться, если концентрация нуклеиновых кислот внутри них возрастает, а она возрастает при самокопировании… В общем, жизнь налаживается.

— Мы ведь не просто умозрительно пришли к нашей гипотезе, — рассказывает Островский. — Я специалист в области каталитических и адсорбционных процессов. Последние два десятилетия мы занимались сорбцией воды на органических веществах. Изучали поглощение воды полиакриламидом — довольно простым полимером. И вот, анализируя результаты, мы пришли к выводу, что в конденсированных сис­темах вода при сорбции структурируется. То есть вода сорбируется не беспорядочно, а вокруг функциональных групп за счет сил Ван-дер-Ваальса. Вокруг каждой функциональной группы структурируется 17 молекул воды. Образуются полости, аналогичные полостям в газогидратах. И здесь надо сказать, что полиакриламид — лучшая модель для изучения поведения ДНК и РНК, потому что он тоже содержит амидогруппы. Исследования полиакриламида рассматриваются как модельные. Сопоставив наши результаты с этим простым фактом, мы предположили, что ДНК могла размещаться и образовываться внутри полостей газогидратов.

Гипотеза Островского оставляет много вопросов, среди которых, например, такой важный как образование генетического кода. Но огромное преимущество этой гипотезы в том, что она может быть полностью проверена в экспериментах. Пожалуй, со времен Миллера не было такой хорошей экспериментальной программы. Сначала нужно показать, что циклические углеводороды могут образовываться из метана и селитры, затем в автоклаве воссоздать условия для образования гидратов и добавлять туда селитру.

Очень хотелось бы, чтобы такая программа привела к успеху. Кроме всего прочего, это будет означать, что жизнь и сейчас зарождается в огромных количествах.

P.S. Виктор Лупатов, ведущий эксперименты по синтезу АТФ, говорит, что аденин в реакционной колонке уже получен: «Вы думаете, зачем мы проводим эксперименты, если еще десятки лет назад показано, что нуклеотиды можно синтезировать? Затем, что у нас условия другие. Раньше аденин получали в окислительной атмосфере. Но представить аммиачную атмосферу на ранней Земле довольно трудно. И мы выбросили СО2 и аммиак. Остался метан и азот. Никто, конечно, точно не знает, что было четыре миллиарда лет назад, но даже из этих двух газов получается нуклеотид. Добавляем воду — и получаем рибозу и целый спектр органических молекул. Разве это не замечательно?»





http://www.expert.ru/

Простите а где теория Бога?
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Novoselov
сообщение 29.05.2009 - 22:25
Сообщение #7


Прохожий
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 94203
Сообщений: 24
Регистрация: 22.08.2008
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 4 раз(а)



Цитата
Простите а где теория Бога?

Так это и есть попытка к теории создания Бога, поясняю, от неживого к Высшему Разуму ....
А Сам Бог уже никого из "ученых" и не интересует, во! (почти шутка...)
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Xpom
сообщение 10.09.2009 - 13:05
Сообщение #8


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 123176
Сообщений: 19
Регистрация: 10.09.2009
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



есть такая передачка толи дискавери называется вроде Эволюция или сотворение так вот я вам скажу после просмотра ее я не верю в эволюцию! действительно как суслик может эволюционировать в слона? у них разные гены и набор ДНК ,Ик как бы не старались эволюционисты доказать свою теорию я больше склоняюсь к сотворению! Сами посудите если была эволюция куда делись все виды и подвиды которые вымерли? судя по теории эволюции они могли дальше эволюционировать однако вымерли. а вот кто или что сотворило все и вся конечно загадка! Одна из версий что Материя взорвалась в космосе ну и понеслась по тяжким)
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Novoselov
сообщение 18.09.2009 - 13:20
Сообщение #9


Прохожий
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 94203
Сообщений: 24
Регистрация: 22.08.2008
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 4 раз(а)



Цитата(Xpom @ 10.09.2009 - 14:05) *
..... Эволюция или сотворение

Нельзя тупо противопоставлять одно другому. Ни один даже "идеально" созданный (сотворенный) продукт (вид, объект ... инструмент) не будет вечно стабильным в произвольно меняющейся внешней среде. Для того чтобы сотворить (создать) нужна определенная программа - знания. А эти знания проста так не даются, они получаются в длительном процессе, короче в процессе все той же эволюции. Если по простому, то и сам "Бог-создатель" появился в процессе эволюции и процесс этот называется Жизнь!
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Williams
сообщение 7.03.2011 - 08:51
Сообщение #10


Торговец чёрным деревом
Иконка группы

Группа: Админы
Пользователь №: 3953
Сообщений: 16624
Регистрация: 1.08.2003
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 25441 раз(а)



NASA обнаружило внеземные формы жизни на метеорите

Группа ученых из Национального агентства по аэронавтике и космическим исследованиям (NASA) опубликовала результаты исследования, которое подтверждает существование внеземных форм жизни.

По данным исследовательской группы, окаменелые останки мельчайших существ, найденные в образцах нескольких метеоритов, являются так называемыми "коренными организмами" и присутствовали в астероиде еще до того, как он упал на Землю.

К этому выводу ученые пришли, изучив под микроскопом образцы углистых хондритов, присутствовавших в породе метеоритов. Помимо этого, в метеоритах было обнаружено большое количество воды и некоторых органических веществ.

"На основании этого открытия можно сделать вывод, что жизнь есть повсюду и что первые организмы могли прибыть на нашу планету из космоса", - считают ученые.

В понедельник, 7 марта, в штаб-квартире NASA соберется консилиум ученых, которые проанализируют результаты исследования и дадут свою оценку этой находке.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Williams
сообщение 11.08.2011 - 07:55
Сообщение #11


Торговец чёрным деревом
Иконка группы

Группа: Админы
Пользователь №: 3953
Сообщений: 16624
Регистрация: 1.08.2003
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 25441 раз(а)



На метеоритах обнаружены частицы ДНК внеземного происхождения

Споры о том, как именно на нашей планете появилась жизнь, ведутся давно и с переменным успехом: периодически арсенал аргументов в пользу той или иной теории пополняется все новыми фактами. На этот раз повезло сторонникам теории того, что жизнь на Землю была занесена из космоса.



Исследователи из Космического центра Годдарда NASA, занимающиеся изучением состава метеоритов, заявили о том, что им удалось обнаружить в составе нескольких метеоритов части нуклеотидов – элементарных «блоков», составляющих ДНК. В действительности, новизны в обнаружении нуклеотидов в составе метеоритов нет: ученые находят их, а также другие биоорганические молекулы, которые входят в состав живых организмов, с 60-х годов прошлого века. Главная ценность сделанного открытия состоит в том, что специалистам впервые удалось доподлинно установить, что азотистые основания, обнаруженные в составе метеоритов, созданы именно в космосе, а не являются результатом загрязнения метеоритов земным материалом.

В ходе изучения состава 12 метеоритов, относящихся к углеродистым хондритам, (9 из которых были найдены в Антарктике, а 3 в Австралии), исследователи обнаружили составные части двух типов нуклеотидов, входящих в состав ДНК – аденина и гуанина. Также были найдены азотистые основания нуклеотидов, которые не используются при строительстве ДНК — 2,6-диаминопурин и 6,8-диаминопурин. Для того чтобы исключить вероятность возможного загрязнения метеоритов земным материалом, специалисты исследовали снег, расположенный вблизи от места падения метеоритов. В результаты выяснилось, что содержание аденина и гуанина в снегу составляет лишь триллионные доли процента.

Возможность образования указанных нуклеотидов в космосе была подтверждена лабораторно путем проведения химических реакций с участием синильной кислоты, аммиака и воды. Моделирование процессов химического взаимодействия указанных веществ позволило установить, что «кирпичики жизни» имеют внеземное происхождение.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Novoselov
сообщение 19.08.2011 - 20:19
Сообщение #12


Прохожий
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 94203
Сообщений: 24
Регистрация: 22.08.2008
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 4 раз(а)



обратимся к геохронологии - первые бактерии и ископаемые водоросли конец архея начало протерозоя примерно 600млн лет назад и до этого пока ничего .... и это при возрасте Земли 4,5 млрд лет
И без всякого глубокого анализа видно, что эволюция шла постепенно - шаг за шагом, а именно на базе предшественников всегда зарождается более сложное... Если так можно сказать, одно пожирает другое ...
Жизнь это процесс и конечная фаза которого пака еще не ясна, и в какой форме (органическая или неорганическая и еще какая) она будет на Земле через еще 500 млн лет неизвестно ....
В основе должен лежать простой физико химический постоянно повторяющийся циклический процесс да еще по всей поверхности древнего океана - все по Опарину. Идея космических органических останков (семян) еще более невероятна, чем идея случайной комбинации построения древнего организма. На пример, даже если забросить живую лягушку на Луну, то на Луне не зародится жизнь. Или если на свалку привезли ржавые железки (аналог остатки метеоритной органики) или пусть даже исправное авто, то все равно оно случайно само по себе не заведется и сцепление с газом не нажмется и тем более баранка крутиться не будет... водила необходим и не просто водила, а обученный..! Так что Жизнь это процесс и начальная, и ... , и конечная фаза которого пака еще не ясна ...,во!
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Williams
сообщение 19.09.2011 - 21:47
Сообщение #13


Торговец чёрным деревом
Иконка группы

Группа: Админы
Пользователь №: 3953
Сообщений: 16624
Регистрация: 1.08.2003
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 25441 раз(а)



Астрономы подарили Земле шанс пережить гибель Солнца

Земля в теории может пережить гибель Солнца. К такому выводу пришли ученые, которые представили свои результаты на конференции "Экстремальные солнечные системы" (Extreme Solar Systems). Краткое изложение результатов исследователей приводит ScienceNOW:
http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/09/earths-ultimate-destructionand-p.html?ref=hp

В рамках исследования изучался вопрос о далеком будущем Земли - моменте, когда Солнце сначала превратится в красный гигант, а затем, сбросив лишнюю материю, станет белым карликом. Согласно распространенному мнению, в ходе этих преобразований наша планета погибнет, однако, ученые выяснили, что это не обязательно так.

По словам исследователей, все зависит от того, каким образом Солнце будет сбрасывать лишнюю материю. Так, например, в одном из сценариев Землю может отбросить на более удаленную орбиту, что позволит ей пережить разрастание звезды. При этом подчеркивается, что параллельно на планету будут действовать мощнейшие приливные силы со стороны Солнца, которые будут тянуть планету к гиганту, и какой процесс окажется сильнее, предсказать очень трудно.

Если Землю отбросит на орбиту с большим радиусом, то это также не гарантирует выживание планеты - например, возможно столкновение Земли с Марсом, что, скорее всего, приведет к разрушению обоих небесных тел. Однако, если наша планета не столкнется с Марсом, то позже может оказаться в пригодной для обитания зоне вокруг белого карлика.

Вокруг белых карликов - компактных очень плотных остывающих звезд - могут обращаться планеты, на которых могла бы зародиться жизнь. Такой вывод сделал астроном из университета Вашингтона, изучавший возможность существования вокруг таких светил зоны обитаемости - региона, находясь внутри которого, планеты могут иметь жидкую воду (то есть внутри этого региона попадает достаточное количество тепла от звезды).

Размер белых карликов сравним с размером Земли, но при этом их масса приблизительно такая же, как масса Солнца. Соответственно, вещество таких звезд очень сильно сжато - его плотность в миллион раз больше плотности воды. Белые карлики образуются на конечном этапе эволюции очень крупных звезд - фактически, они представляют собой их обнажившееся ядро.

В недрах белых карликов не идут реакции термоядерного синтеза, и испускаемое ими излучение исходит из сохранившихся запасов тепла. Соответственно, этот тип звезд никогда не рассматривался астрономами в качестве кандидатов на обладание потенциально обитаемыми планетами. Автор новой работы, однако рассчитал, что на расстоянии от 0,005 до 0,02 астрономической единицы (астрономическая единица соответствует расстоянию от Земли до Солнца) от белых карликов может располагаться зона обитаемости, причем исходящего от светила тепла хватит, чтобы поддерживать ее существование в течение трех миллиардов лет. Такой прогноз "работает" для белых карликов с температурой поверхности около пяти тысяч кельвинов (ноль кельвинов - это минус 273,15 градуса Цельсия).

Так как потенциальные планеты должны находиться очень близко к звезде и они будут сравнимы с ней по размерам, автор указывает, что обнаружить такие планеты будет достаточно легко. Ученый рассчитал, что орбитальные и наземные телескопы, работающие в настоящее время, могут очень быстро "засечь" планеты у белых карликов, если будут прицельно наблюдать этот тип звезд.

Но в случае белых карликов есть еще одна "загвоздка", из-за которой большинство астрономов не верит, что вокруг этих звезд могут обращаться потенциально обитаемые планеты. Так как в прошлом белые карлики были гигантскими звездами, то регион, где, по расчетам автора, должна находиться зона обитаемости, миллионы лет находился внутри самой звезды. Ученый, однако, указывает, что планеты могут попадать в зону обитаемости с более отдаленных орбит - такого рода миграции, как считается, могут происходить в планетных системах.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Williams
сообщение 11.09.2012 - 07:56
Сообщение #14


Торговец чёрным деревом
Иконка группы

Группа: Админы
Пользователь №: 3953
Сообщений: 16624
Регистрация: 1.08.2003
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 25441 раз(а)



Термодинамика подтвердила важность РНК для возникновения жизни



Джереми Ингланд, физик из Массачусетского технологического института, предложил способ рассчитать количество энергии, которое требуется на воспроизведение жизни. Его оценки показали, что репликация РНК термодинамически значительно проще, чем репликация ДНК и, следовательно, должна была возникнуть раньше.

Термодинамические расчеты основаны на статистической оценке биологической системы до и после репликации. Имея полную информацию о возможном состоянии частиц в системе, при которой допустимо существование жизни, можно рассчитать количество тепла, затрачиваемое на репликацию. Статистически оценивая эти состояния, физик в своих расчетах избежал термодинамического определения жизни, вынеся его за скобки мыслительного эксперимента (предполагается, что отделить живое от неживого всегда может внешний эксперт).

По оценкам ученого, с термодинамической точки зрения репликация РНК значительно проще репликации ДНК. На заре возникновения жизни вероятность репликации у РНК была значительно выше, чем у ДНК, что косвенно подтверждает гипотезу РНК-мира. Согласно ей, первые самовоспровоизводящиеся системы состояли из РНК, которая одновременно была и носителем наследственной информации и машиной для ее воспроизводства. Разделение функций произошло значительно позднее, когда ДНК стала использоваться как надежное хранилище информации (она химически устойчивей РНК), а ферментативная функция перешла к белкам.

Кроме того, Ингланду удалось оценить энергетическую эффективность репликации бактерий. По словам ученого, Escherichia coli на репликацию тратит всего в 2-3 раза больше термодинамически рассчитанного минимума. Впрочем, далеко не перед всякими бактериями стоят задачи максимальной оптимизации энергии (многие микроорганизмы тратят энергию просто на ускорение биохимических процессов). Возможно, для чрезвычайно медленно растущих океанических донных бактерий показатели энергоэффективности репликации могут оказаться еще более впечатляющими, чем у относительно благополучных E. coli
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Williams
сообщение 24.11.2014 - 08:48
Сообщение #15


Торговец чёрным деревом
Иконка группы

Группа: Админы
Пользователь №: 3953
Сообщений: 16624
Регистрация: 1.08.2003
Из: Москва
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 25441 раз(а)



Зонд Philae обнаружил на комете Чурюмова-Герасименко органические соединения



Данные, переданные на Землю исследовательским зондом Philae, позволяют говорить о том, что в атмосфере кометы Чурюмова-Герасименко присутствуют молекулы органических веществ.

Как сообщает газета Wall Street Journal, ссылаясь на информацию, полученную от Немецкого аэрокосмического центра, один из научных инструментов, установленных на борту Philae, обнаружил на комете молекулы с атомами углерода. Собранные данные пока полностью не проанализированы. В частности, исследователям ещё только предстоит понять, относятся ли обнаруженные органические соединения к простым (как, например, метан и метанол) или являются сложными (вроде аминокислот).

Кроме того, Philae начал бурение поверхности космического объекта, но результаты этого эксперимента пока не обнародованы.

Учёные отмечают, что полученная зондом Philae информация поможет пролить свет на то, как могла зародиться жизнь на Земле. Комета Чурюмова-Герасименко, по сути, представляет собой «капсулу времени», содержащую сведения о формировании Солнечной системы.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
JONN73
сообщение 26.09.2016 - 12:01
Сообщение #16


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 172307
Сообщений: 1
Регистрация: 24.10.2014
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



Лучше всего о зарождении жизни можно понять по лекциям Кэнта Ховинда.. инфа не для всех...не все смогут переварить
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение

Ответить в данную темуНачать новую тему
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



RSS Текстовая версия Сейчас: 22.10.2017 - 22:17