Происхождение жизни. От РНК‑мира к белкам

Млечный Путь. Рисунок астрофизика Роберта Хёрта. NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt
Млечный Путь. Рисунок астрофизика Роберта Хёрта. NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt

Тем, кто посетил сей мир в его минуты роковые, очень важно не забывать о вечных вопросах — они задают систему ценностей, систему координат, с которой всё происходящее видно как бы с высоты. Это помогает сохранить трезвый рассудок, твердость духа и осмысленность действий. Среди главных вопросов такого типа — место человека во Вселенной: в частности, что такое жизнь, как она произошла, насколько это уникальное явление.

Три года назад на страницах «Троицкого варианта» шло обсуждение проблемы возникновения жизни. Сейчас, по нашему мнению, пришло время вновь поднять эту тему на более глубоком уровне: она так или иначе связана с вопросом о ценности жизни — вопросом, который сейчас находится в глубокой тени. Теперь мы возвращаемся к этой дискуссии в несколько другом жанре — в виде серии интервью со специалистами, которым есть что сказать и которые умеют говорить внятно.

Это не последние интервью на тему происхождения и развития жизни и не последняя тема в рамках вопроса о месте человека во Вселенной.

Борис Штерн

Борис Штерн
Борис Штерн

Сейчас будет редкое зрелище. Главный редактор (Борис Штерн) будет пытать своего зама (Михаила Гельфанда), причем главный редактор — в качестве студента, зам — в качестве профессора. Мы начинаем довольно большую серию интервью и статей с довольно простым месседжем: когда плохо вокруг тебя и тебе самому, иногда очень полезно вернуться к основам и освежить систему координат. Поэтому мы будем говорить о таких фундаментальных вещах, как происхождение жизни, ее ценность, Вселенная, экзопланеты, возможность колонизовать другие миры и так далее. Видеозапись интервью: [1].

Михаил Гельфанд
Михаил Гельфанд

— Я понимаю начало происхождения жизни так. Появились какие-то структуры, которые умеют сами себя воспроизводить, но не точно, а с некоторыми отклонениями, и благоприятные отклонения запоминаются. Это и есть эволюция по Дарвину. Старт эволюции начало жизни.

— Эти структуры в просторечии называют «репликаторы».

По современным воззрениям, что такое первый репликатор и как он возник?

— Разных современных воззрений много. Кажется разумным, что первыми репликаторами были молекулы РНК. Первые этапы возникновения жизни целиком, конечно, в пробирке не реализованы, потому что времена не те, но по частям — реализованы. Сделаны молекулы РНК, которые способны к матричному синтезу, то есть к тому, чтобы скопировать другую молекулу РНК — это означает, что им можно подсунуть в качестве матрицы их самих.

— ДНК не способны себя копировать?

— ДНК не может вообще выполнять никаких каталитических функций. ДНК — штука довольно тупая. А РНК… Есть рибозимы, за открытие которых Том Чех в свое время получил Нобелевскую премию: это молекулы РНК, которые являются ферментами. Одна из возможных для них ферментативных активностей — это матричный синтез РНК. Соответственно, РНК-фермент читает РНК-матрицу и делает РНК-копию. Там есть тонкие фокусы с комплементарностью, но бог с ними. Принципиальная возможность существования РНК-репликаторов показана в пробирке.

Дальше: вроде бы смоделирована ситуация, когда из раствора того состава, который реалистичен для ранней Земли, и в условиях, которые реалистичны для ранней Земли, самопроизвольно возникают достаточно длинные молекулы РНК.

Однако имеется некоторый зазор. Мы пытаемся перепрыгнуть пропасть в несколько прыжков, и нам не хватает нескольких промежуточных уступов. Есть две проблемы. Первая проблема: те РНК, которые получаются самопроизвольно, более короткие, чем те, которые нужны для матричного синтеза. Вторая: матричный синтез такими рибозимами неточный. Да, с одной стороны, нам нужно, чтобы были изменения, чтобы они фиксировались, чтобы было над чем работать дарвиновскому отбору. С другой стороны — если ошибок слишком много, то у нас вся наследственность просто растворяется. В предельном случае, если копирование происходит со стопроцентными ошибками, у нас нет никакого матричного синтеза, потому что не сохраняется память.

Структура рибозима — молекулы РНК, выполняющей функцию катализа. «Википедия»
Структура рибозима — молекулы РНК, выполняющей функцию катализа. «Википедия»

Есть красивое решение, которое тоже экспериментально реализовано. Оно состоит в следующем: нам не обязательно, чтобы рибозим был одной-единственной молекулой; мы можем собрать рибозим из более коротких частей. Так решаются обе проблемы. Во-первых, если он состоит из коротких фрагментов, мы можем их синтезировать по отдельности. Они потом сами соберутся за счет комплементарности между цепями. Спирали РНК, за счет которых образуется пространственная структура, не обязаны образовываться в одной молекуле, они, вообще говоря, могут образоваться между разными молекулами. Во-вторых, решается катастрофа ошибок, потому что ошибки будут распределены по Пуассону, и если участки относительно короткие, то будут такие фрагменты, в которых ошибок нет или мало, а дальше нам рано или поздно повезет, и время от времени из них будут собираться такие рибозимы, в которых почти нет ошибок. Дальше мы всё это умножаем на колоссальные времена и колоссальное количество попыток и получаем относительно правдоподобный сценарий возникновения первых репликаторов.

— Количественный вопрос. У Кунина была оценка возникновения полного репликатора, и получилось, что вероятность около 10–1000, причем всё равно, на что нормировать. Нормируем мы на один акт или на целую планету, там разница в десятки порядков всего, а не в тысячи. Как я понял, если этот процесс раздробить на несколько разных независимо работающих рибозимов

— Нет. Рибозим один, но он состоит из нескольких частей, которые независимо синтезируются.

— Понятно. Тогда там оценки вероятности сильно плывут?

— Понятия не имею. У меня ощущение, что эти прикидки настолько отфонарные, что пусть ими физики занимаются, а не биологи. Я не понимаю, откуда берутся эти оценки. Вероятность создания самого первого репликатора из случайных наборов я оценивать не умею. Подозреваю, что никто не умеет, потому что непонятно, какие исходные данные брать, что на что умножать надо, чтобы получить эту оценку.

— У Кунина всё просто

— Кунин много общается с физиками, его это испортило. И вы даже знаете этих физиков.

— Хорошо. Тем не менее оценка прямая и лобовая: имеем молекулу такой-то длины

— Не канает по тривиальной причине: мы не знаем количество потенциальных молекул, которые были бы хороши. Вы можете оценить одну конкретную молекулу, но вы не знаете, какое количество молекул годится. Там несколько порядков тоже можно упустить.

— То есть нужно что-то радикальное?

— Еще раз: этого никто не знает. Я вижу принципиальную возможность, но я не умею оценивать времена. И, видимо, никто не умеет. Если у нас получается 10–1000, то всё остальное значения не имеет, потому что вы можете всю Вселенную напихать молекулами — и всё равно ничего не произойдет.

— Вселенная очень большая, очень.

— 101000 молекул там поместится?

— Поместится, не забывайте про мультиверс вселенных бесконечно много.

— А на Земле?

— Нет, конечно. Там 1050, даже меньше, если речь о молекулах.

— Ну вот. Следует ли из этих оценок, что есть еще какой-то принципиальный шаг, которого мы не понимаем, я не знаю. Может быть, да; может быть, нет. Я не умею обращаться с такими числами. Как вы говорите, Вселенная большая. Дальше начинается всякая философия в виде антропного принципа, и мы можем заниматься не биологией, а философией сколько угодно.

— Я считаю, это плохой стиль списывать всё на антропный принцип.

— Опять-таки: мы с Евгением Викторовичем [Куниным. — Ред.] об этом дискутировали. Списывать на антропный принцип — это, по-моему, интеллектуальная капитуляция.

— Именно это мы писали про энергию вакуума с Валерием Рубаковым Едем дальше. Появился репликатор. Допустим, РНК. Но первая жизнь, которую мы видим,  это клетка. Путь от РНК до клетки простой или не очень?

— Первая жизнь, которую мы видим, — это все-таки не клетка, а химический состав каких-то осадков, который трудно себе представить путем неорганического синтеза. Никаких клеток мы при этом не видим, насколько я понимаю. Вообще, я не специалист по этим вопросам.

По существующим моделям, репликаторы живут в каких-то глинистых породах, где имеются микрокомпартменты — попросту говоря, поры — вследствие геологической структуры породы, и это хорошо тем, что появляется понятие коллектива репликаторов, потому что они ограничены в пространстве и могут взаимодействовать друг с другом. Это довольно существенная вещь, потому что появляется разделение функций. Кто-то лучше делает одно, кто-то лучше делает другое, а из-за того, что они пространственно ограничены, они не растекаются, и функции, завязанные друг на друга, могут эволюционировать параллельно.

И дальше есть два принципиальных момента. Насколько я знаю, мы даже не очень понимаем, в каком порядке они следовали друг за другом хронологически. Во-первых, появление мембраны. Она улучшает компартментализацию, делает ее более надежной и дает возможность коллективам репликаторов размножаться, потому что из одной капельки, окруженной мембраной, могут появиться две. Во-вторых, переход от мира РНК к белковому миру.

Опять-таки, ДНК в этом смысле неинтересна, потому что это тупая молекула, чисто для хранения информации. Достоинство ДНК в том, что она более точно воспроизводится, поэтому как долговременная память она лучше, чем РНК. Мы это можем наблюдать прямо сейчас, потому что вирус SARS-COV-2, вызывающий ковид, мутирует очень быстро именно потому, что он РНКовый. Есть теория Кунина, что ДНК изобрели вирусы. Он через сравнение белков, которые копируют разные типы нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, в разных направлениях, показывает, что функция копирования РНК более древняя, потом появилась функция делать ДНК из РНК, а потом уже появилась функция копирования ДНК. И это вещь, которую уже можно пытаться не из головы сочинять, а посчитать, сравнивая белки и рассматривая возможные сценарии появления функций в этих семействах белков.

Переход от нуклеинового мира к белковому — это, по-моему, в каком-то смысле штука более сложная, чем возникновение жизни (во всяком случае, интеллектуально). Ну, хорошо, бог с ними, с вероятностными оценками, но там хотя бы принципиально понятно, как это могло быть, а здесь приходится труднее, потому что в том синтезе белка, который мы видим, участвует сразу очень много разных молекул. Ну, рибосомы — ладно, рибосомы — это РНКовый остов и много белков. Раньше думали, что РНКовый остов нужен как скелет, а собственно функции удлинения белка, прочитывания очередного триплета делают белки. Оказалось, что на самом деле основные ферментативные функции в рибосоме выполняет как раз РНК, которая является тем самым рибозимом. И это еще одно сильное соображение в пользу первичности РНКового мира, потому что реакция синтеза белка выполняется РНКовым ферментом. Но там есть еще куча всяких игроков, которые обеспечивают, собственно, специфичность этого синтеза, и довольно трудно себе представить (во всяком случае, мне), как могли бы быть устроены промежуточные полезные шаги.

— Минутку Там есть некий сложный механизм

— Механизм синтеза белка несложный. Там просто много участников, сложность в этом. Во-первых, имеется сама РНКовая матрица (мРНК). В данном случае никакой не рибозим, а просто матрица, в которой записано, какой белок должен быть синтезирован. И есть таблица соответствий троек нуклеотидов в мРНК и аминокислот, которые присоединяются к растущему белку. Это и есть таблица генетического кода. От нее бывают отклонения, явно более поздние, но в принципе она почти универсальная. Во-вторых, есть рибосома. Это довольно сложная конструкция, состоящая из РНКовой центральной части и белков, которые ее окружают. Рибосома осуществляет реакцию присоединения аминокислоты, причем не абы как, а в зависимости от того, какой триплет сейчас читается.

«Википедия»
«Википедия»

— Это и есть самый сложный элемент?

— Не-не-не. Я не сказал, как обеспечивается специфичность, как реализуется таблица генетического кода. Я ее описал как мысленный конструкт, но не как работающий механизм.

Итак, дальше… В-третьих, есть транспортные РНК (тРНК). Это маленькие РНКовые молекулы, которые подтаскивают аминокислоты к растущему белку. Каждая из них соединена с одной фиксированной аминокислотой. Таким образом, их должно быть как минимум 20, но на самом деле бывает больше. Разные тРНК могут присоединять одну и ту же аминокислоту, но одна тРНК присоединяет только одну аминокислоту. Это верно на 95%, как всё в биологии. Я могу рассказать, какие бывают исключения, но это отдельный разговор.

И вот очередная тройка экспонирована в нужном сайте рибосомы, приплывают разные тРНК, тыкаются. Если тРНК соединилась с нужным кодоном (путем уотсон-криковского взаимодействия, просто у нее есть в нужном месте антикодон, комплементарный кодону), то аминокислота, которая висела на этой тРНК, присоединяется к растущему белку. Это реакция удлинения белка, которую делает рибосома.

Наивный читатель подумал бы, что я рассказал механизм реализации генетического кода.

— Наивный главный редактор тоже

— А на самом деле нет, потому что я не сказал, каким образом получается так, что каждая тРНК имеет свою собственную аминокислоту. На этот случай есть специальные белки, которые называются аминоацил-тРНК-синтетазы. Эти белки специфичны для каждой аминокислоты, специфичны для тРНК данного типа, причем сразу для всех, соединенных с данной аминокислотой. На каждую аминокислоту имеется только одна аминоацил-тРНК-синтетаза. Она навешивает правильные аминокислоты на правильные тРНК. И генетический код реализован не в рибосоме, не в тРНК, а в аминоацил-тРНК-синтетазах. Нетривиальная специфичность возникает здесь. Всё остальное — чистая механика.

И как эту хрень собрать из маленьких естественных шагов? Есть люди с богатой фантазией, которые утверждают, что примерно представляют, как это может быть. Мне немножко труднее. Но на самом деле понятно. Есть всякие соображения о том, что если есть рибозим, то хорошо бы у него аминокислота была в качестве кофактора, потому что рибозим становится более эффективен. Вот у нас уже появилось взаимодействие РНК с аминокислотами. Потом может оказаться, что еще лучше, если этот кофактор — не одна аминокислота, а какой-нибудь коротенький пептид. Потом может оказаться, что какие-то предки тРНК подтаскивали эти аминокислоты, взаимодействовали с рибозимом и засаживали эту аминокислоту в нужный пространственный карман. В общем, можно какие-то слова произносить, но, в отличие от истории с репликаторами, где хотя бы какие-то этапы реализованы экспериментально, здесь всё остается на уровне рассказов.

Тут и начинается кунинский мультиверс и вся эта черная магия.

— Выглядит устрашающе для постороннего человека. Как это всё заработало?

— Я и говорю. Для меня интеллектуальный вызов не в том, чтобы представить себе, как жизнь родилась (в нашем определении репликаторов, способных к дарвиновской эволюции), а в том, как она из РНКовой стала РНК-белковой. Это прикольно. Есть книжка Михаила Никитина о происхождении жизни, там всё это гораздо более подробно и внятно толкуется.

— И все-таки у меня складывается ощущение, что жизнь вещь редчайшая. Кто-то считает, что жизнь зарождается на каждой глыбе с водой, летающей в космосе у подходящей звезды. В это как-то не верится.

— Ну-у-у… Во-первых, это действительно вопрос веры. Никакого способа узнать у нас нет. Во-вторых, никто не отменял панспермию. Происходит одно редкое событие, потом жизнь просто размножается, летая от планеты к планете…

— Панспермия мало что дает, потому что на нее мало времени. Вселенная-то всего ничего существует. Примерно в три раза дольше, чем время эволюции на Земле.

— Ну, мы не знаем. На близких расстояниях панспермия могла работать. Если это случилось достаточно рано, когда всё было близко…

— Невозможно.

— Астрофизика — наука еще более магическая, чем биология, я ее обсуждать не готов.

— Там всё просто!

— Просто, только правды не найдешь.

Предсказание состоит в следующем: если мы обнаруживаем жизнь где-то относительно недалеко от Земли, то, скорее всего, это будет жизнь земного типа — ровно потому, что она не зарождалась независимо. Мне кажется более вероятным, что у них общий источник.

— Может быть.

— А где-нибудь на другом конце Вселенной — там может быть всё что угодно.

Какова роль случайности? Почему в таблице именно эти нуклеотиды?

— Неизвестно, естественно. Но есть совершенно чудесные опыты, когда люди меняют таблицу генетического кода, добавляют новые аминокислоты, которые специфично встраиваются, добавляют новые нуклеотиды, которые специфично копируются… Современная синтетическая биология показывает, что конкретный выбор «букв» вроде бы необязателен. Однако есть некоторые общие принципы. Аминокислоты должны быть одной хиральности, иначе белки не будут сворачиваться.

Более того, школьное представление о том, что в биологии есть 20 аминокислот, не очень точное. В химии аминокислот не 20, а сотни, и биологически релевантных аминокислот больше, чем 20, они просто в белках оказываются другим способом, путем модификации тех аминокислот, которые уже вставились. Более того, вставляются не 20 аминокислот, а больше. Есть селеноцистеин, который вставляется очень специфично, по другому механизму, в конкретные белки в конкретных местах. Это расширение генетического кода, но при этом абсолютно механистическое. Есть небольшое отклонение от генетического кода, которое позволяет кодировать пиролизин. Это позднее добавление, специфичное для определенной группы архей, но оно могло бы возникнуть и раньше. А есть много аминокислот, которые получаются вторичной модификацией тех, которые уже вставились.

Есть совершенно чудесное письмо Крика конца 1950-х годов. (Я студентам всегда велю его читать, но, по-моему, никто этого не делает.) Тогда начали задумываться, что должен быть генетический код. Еще не было понятно, как он устроен…

— Гамов!

— Гамов сказал, что на эту тему надо думать, предложил абсолютно дурацкую модель, причем с самого начала было ясно, что она дурацкая. Но он молодец, он первым сформулировал, что такая проблема есть.

Так вот, есть письмо Крика членам РНКового клуба [2]. (Их там было несколько человек, они обменивались письмами.) Крик обдумывает, какие именно аминокислоты генетическим кодом должны кодироваться, а какие вторичны. Из каких-то косвенных соображений он пытается это понять. Химический состав белков был известен. Если вы отрежете от себя кусок и посмотрите химический состав, то там будет очень много аминокислоты гидроксипролин, потому что она входит в состав коллагена, входящего в состав соединительной ткани. Но гидроксипролина нет в генетическом коде —, это производная пролина, который кодируется. Если вы наивно будете думать, что кодироваться должны аминокислоты, которых много в куске мяса, вы приплывете. Дальше у него соображения, что у животных гидроксипролин есть, а у бактерий его нету вовсе, поэтому маловероятно, что он есть в генетическом коде. Гидроксипролин есть только в коллагене, его нет в других белках. Стало быть, это вторичная вещь. Куча таких рассуждений — и удивительно, что Крик всё угадал! Это очень поучительный текст. Один из очень немногих примеров в биологии, когда оказывается полезно просто подумать.

1. youtu.be/watch?v=APFb6ugT1GI

2. Crick F. On Degenerate Templates and the Adaptor Hypothesis: A Note for the RNA Tie Club. 1955. profiles.nlm.nih.gov/spotlight/sc/catalog/nlm: nlmuid-101584582X73-doc

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest

39 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
res
res
7 месяцев(-а) назад

Оценка 10^-1000 (дикая с точки зрения физически доступных чисел) ИМХО исходит из того, что атомы-молекулы соединялись случайно. Если же считать, что усложнение систем является естественным процессом, то, вероятно, эта оценка подымется на более высокий и более осмысленный уровень ))

Последняя редакция 7 месяцев(-а) назад от res
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Признать жизнь самопроизвольно зародившейся — нелегко: уж очень много не зависящих от нас причин жить, — все кнуты и пряники, заставляющие нас жить, размножаться, трудно даже перечислить — так их много. Да и эволюция с её жесткими непререкаемыми правилами отбора ничуть не похожа на бесцельный самопроизвольный процесс.
В общем, — жизнь выглядит для нас аксиомой.
Однако, теорема Гёделя о неполноте дает надежду: не исключено, мы рождены, чтоб сказку сделать былью и аксиому в теорему превратить.  
А зачем? — для чего и кого? — и как, интересно?
А можно ли этому верить? — и как это проверить?
И кому это известно? — мне, например, интересно))

Последняя редакция 6 месяцев(-а) назад от Владимир Аксайский
Гаджиев М.Г.
6 месяцев(-а) назад

Точно подмечено: «Астрофизика — наука еще более магическая, чем биология». К этому можно добавить, что панспермия еще более интеллектуальная капитуляция, чем мультиверс. Жизнь произошла на Земле, про которую в историческом плане известно многое, как и про глину. Этот факт должен быть критерием истинности гипотез и теорий о происхождении жизни.

Гончаров А.И.
Гончаров А.И.
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гаджиев М.Г.

 «К этому можно добавить, что панспермия еще более интеллектуальная капитуляция, чем мультиверс.» — низкий поклон за честные и умные слова.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гаджиев М.Г.

«Жизнь произошла на Земле… «. Прошло свыше 100 лет как геохимик (!) Вернадский на основании анализа земных пород поставил под большущий вопрос это утверждение. Впрочем, гипотезу панспермии он тоже не поддерживал, что авторы, не читавшие его трудов, ему приписывают.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад

Оценка 10**-1000 Кунина показывает бессмысленность заложенных в нее предположений, только и всего. Исходя из презумпции квалификаций редакторов, она приведена вновь как прикол и приглашение к обсуждению темы интервью. Три года назад (вторая ссылка «вероятность зарождения жизни») эта оценка уже детально разбиралась. Кратко, процесс детерминированный или случайный? (Вопрос к астрофизику: синтез элементов жизни — углерода, кислорода, азота в первых звездах — детерминирован или случаен? В темные века этих элементов не было во всей Вселенной. Не было и известной нам жизни. Детерминирована или случайна дальнейшая эволюция Вселенной после темного времени?) Для детерминированных процессов факт появления определенной структуры, например, ячеек Бенара, не вдаваясь в детали, предопределен безо всякой вероятности. Тоже и для химических соединений, лежащих в основе жизни. А вот где, когда, в каких условиях и каких количествах синтезировались эти соединения , это вопрос вопросов. По этим вопросам кое-что делалось на хорошем уровне по программе «Происхождение и эволюция биосферы» в 2000- 2015 годах в РАН, в частности, в ПИН РАН при директорстве Розанова А.Ю. Можно поспрошать у его сотрудника Александра Маркова, есть отчеты, книги, в том числе и под редакцией Галимова.

res
res
6 месяцев(-а) назад

+1 ИМХО случайно-детерминированный. И о химическом катализе мы еще не всё знаем. Кто как и когда мог катализировать прохождение реакций, направленных на получение самоподдерживающих структур, мы тоже не совсем.
Что касается давних времен, то сейчас они рассматриваются не темными, а довольно яркими ))

Гаджиев М.Г.
6 месяцев(-а) назад

Природа так устроена, что все что может появиться, рано или поздно появится. Случайным является только время появления. При этом не нарушается направление развития — от простого к сложному.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гаджиев М.Г.

Не ясно, какой смысл вкладывается в слово «природа». Если это Вселенная, то ее эволюция в грубом приближении установлена (например, статьи Штерна Б. на этом сайте). Время появления объекта случайно? Может быть, если понимается случайность как разброс следов на мишени от калаша в руках стрелка.

res
res
6 месяцев(-а) назад

Наши представления о «природе» крайне приближенны и линеаризованы. Мы почти не знаем точных уравнений, а те уравнения, которые на это претендуют, не знаем, как решать. Обычно всё ограничивается первым порядком разложения по какому-нибудь малому параметру, чтобы привести уравнение в линейную форму. Не говоря о разбросе а начальных условиях.
У нас, к сожалению, еще нет широкого практического аппарата нелинейной математики.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

На мой взгляд, проблема не в математических моделях, формулируемых чаще всего в уравнениях, а в верификации их численных решений на экспериментальных данных.
В качестве «широкого практического аппарата нелинейной математики» используются численное моделирование, которое стимулирует развитие компьютеров.

res
res
6 месяцев(-а) назад

ЭВМ не сильно помогает а нелинейных задачах. Обычно приходится сталкивать с алгебраическими уравнениями степени выше двух, содержащими случайные параметры, а это еще та головная боль ))

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

В физике плазмы все решаемые задачи принципиально нелинейные, а ряд из них — на развитие физической неустойчивости со взрывным типом развития. В химической кинетике численно решаются задачи с сильнейшей нелинейной зависимостью от температуры. На этой основе строятся работающие реактора в промышленности.

Гаджиев М.Г.
6 месяцев(-а) назад

Природа конечно не Вселенная. Вселенная, как и ее эволюция, может быть ограниченной и неограниченной, трехмерной и многомерной, одинокой и одной из многих. Все зависит от точки зрения и предпочтений. Странно только то, что все эти разнообразия выводятся из одних и тех же гипотез и уравнений.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Гаджиев М.Г.

Нам в реальности дана только наша Вселенная. Все остальное — плоды игры ума. Дадите ссылочку на популярное изложение того, как «эти разнообразия выводятся из одних и тех же гипотез и уравнений»? Про суперструны сказать такое я не могу, но давно не смотрел.

Гаджиев М.Г.
6 месяцев(-а) назад

Вы же сами дали ссылку на статьи Б. Штерна. Интересны в этом плане его интервью с известными астрофизиками. Из них я понял, что все что появилось в космологии после Фридмана, в том числе и теория струн, так или иначе тоже связана с гипотезами и уравнениями теории относительности. Возможно и ошибаюсь.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

На тему о вероятности в эволюции.
На левом рисунке показано красивое родословное древо человека, составленное в 1931 г.
https://bio.1sept.ru/view_article.php?ID=200003206
Видно, — на пути от общего старта в эоцене до начала нашего этапа эволюционной эстафеты в плиоцене, — примерно 12 развилок.
Допустим, участники на каждой развилке бросают монету – куда трансформироваться с размножением: налево – в тупиковую ветвь или направо – к манящему образу человеческому. До него добираются, разумеется, правые, —  удачно подбросившие монету 12 раз подряд с вероятностью 0.5^12=2.441*10^-4.
Вероятность не такая уж маленькая, — и на её реализацию потребовалось 4 эпохи кайнозойской эры геохронологической шкалы, — в сумме 123 млн лет. Видно, – длительность эпох уменьшается, а число развилок в каждой слегка возрастает — эстафета самоускоряется.
Динамика развилок  показана на правом рисунке  — она удовлетворительно описывается простейшим уравнением,  характерным для развивающихся систем с положительной обратной связью f(t)=n0+f0*exp(h0*t)
К слову, — в нем можно, при желании, увидеть уравнение Хаббла,  а в диаграмме Герцшпрунга-Рассела  — родословное древо звезд.
Игра в подобие аналогий – иногда, особенно в праздники, не самое скучное развлечение ))

human_family_tree.jpg
Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад

«участники на каждой развилке бросают монету…». Образование новых видов как частный случай самоорганизации в окружающем мире происходит под давлением изменяющихся внешних условий. Это в целом детерминированный процесс, хотя и проходящий через точку бифуркации. При самоорганизации при сохранении исходной системы максимум, что может перейти в новый объект, оценивается в 10% массы (энергии). Это так называемый закон пищевых трофических цепей, хорошо известный в биологии трава — зайцы — волки.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Ваш взгляд на видообразование как «в целом детерминированный процесс» «под давлением изменяющихся внешних условий» — не противоречит моему первому комментарию.
Похоже, почему-то нет желающих в нашем мире случайно, самопроизвольно, без нужды карабкаться по эволюционному древу ))

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад

Применение вероятности к появлению вида в Вашем первом комментарии вызывает сомнения и не отвечает известным мне работам, в частности, по «эволюционному конструктору» из ИЦиГ СО РАН.

Выдающийся микробиолог Заварзин Г.А. считал, что в мире бактерий последние пару — тройку миллиардов (!) лет нет дарвиновской эволюции.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Мой первый комментарий начинается словами: «Признать жизнь самопроизвольно зародившейся — нелегко», — и в нем даже намека нет на вероятности.
В моем втором комментарии прием — «бросание монеты» — показывает бессмысленность любого подсчета вероятности эволюционного процесса, — похоже, научно, в соответствии с эмпирическим принципом МГД мы можем только утверждать — его результатом на любом этапе будет наиболее геохимически деятельная, активная форма жизни. А вот график динамики развилок — полезный.
По мне, термин «самоорганизация» требует очень деликатного обращения, — ведь в открытой системе «самоорганизация» отнюдь не самопроизвольная, не по «собственному желанию» — это всегда реакция, отклик на невидимые силы за нами воображаемыми границами открытой системы.
В своей научной работе мы делаем какие-то более-менее правдоподобные и полезные нам догадки о «потусторонних» причинах-силах, — ведь у нас пока нет приемов работы с бесконечностями — кроме их «обрезания» и избавления от них по «правилу Лопиталя».
Андрей Сахаров, похоже, всерьёз утверждал — даже Вселенную мы научно должны представлять закрытой, конечной, самодостаточной — например, в пределах видимой Вселенной, — если хотим что-то осмысленно оценить в числах. Собственно, в модели Большого Взрыва так и поступают.
Вот как-то так.

Последняя редакция 6 месяцев(-а) назад от Владимир Аксайский
Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад

Ваша точка зрения стала мне яснее, спасибо. Разделяю Ваше мнение по графику динамики развилок.
По самоорганизации в открытых системах. Замечу, что Земля — типично термодинамически открытое тело. Она получает от Солнца энергию с температурой 6000 К, а сбрасывает излучением с 250 К в космос с температурой 3 К. В такой трехуровневой системе могут идти и идут процессы самоорганизации. Но это интересно для эволюции существующей жизни на Земле. Для возникновения жизни перспективно рассмотрение начальных, допланетных этапов формирования Солнечной системы. Это тоже открытая система для протопланетного околосолнечного диска.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Мне импонирует ваша убежденность в перспективности научного рассмотрения начальных, допланетных этапов формирования Солнечной системы для понимания возникновения «планетных» форм жизни, — и не удивлюсь, если Вы на каком-то этапе работы увидите научную необходимость расширить стартовую модель до, скажем, размеров нашей галактики, — похоже, всему своё время.
К слову, — я всегда вспоминаю эмпирический принцип – «всё живое – из живого», когда речь заходит про абиогенез, — принцип помогает мне избежать участи раба моделей самозарождения или витализма.
Живой Фридрих Вёлер первый из людей своими руками в колбе, — вне своего организма, — сотворил условия для «самоорганизации»  неорганики, — цианата аммония,-  в органику, — мочевину, — которую его живой организм продуцировал без его рукотворного участия всю его 82-летнюю жизнь.
Из того же разряда знаменитый эксперимент Миллера – Юри:  они живые стояли или сидели рядом со своей колбой-моделью и смотрели на устроенное ими абиотическое самозарождение органических молекулярных предшественников жизни.
В общем, похоже, проблема роли «живого наблюдателя» ещё долго будет активно дискутироваться нами – творцами жизни поневоле, — ну и ладно, — по крайней мере, это почему-то некоторым из нас крайне интересно и поощряется зарплатой, достаточной для поддержания жизни ))

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Прочитал свой комментарий и увидел — про Фридриха Вёлера выразился научно не совсем корректно: все-таки, скорее всего, Фридрих сам, своими руками каждодневно загружал пищу и питье в свой организм, — хотя, в принципе, это мог за него делать кто-то другой, —  и не обязательно представитель белковой формы жизни )) 

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад

:)) Наша стартовая модель, наоборот, сузилась от галактик до молекулярных облаков с их «холодной предысторией жизни» Гольданского. Увы, но никто не освободит нас от «рабской» обязанности втиснуть зарождение жизни в общую картину эволюции Вселенной.

Эксперимент Миллера — Юри (слушал на конференции одного из авторов и немного общался) показал, что в неравновесных условиях плазмохимических реакторов образуется зоопарк из сложной органики. Так и в дизелях из углеводородов она образуется. Чем чувствительнее химанализ, тем шире зоопарк обнаруживаемых соединений. И никто не утверждает, что на выхлопе авто происходит добиологический синтез.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Первый абзац замечательный, — уверен, он бы понравился и Фреду Хойлу с его моделью межгалактической формы жизни «Черное облако».
По второму абзацу.
«И никто не утверждает, что на выхлопе авто происходит добиологический синтез» — полагаю, — это временное историческое недоразумение.
На мой взгляд – это вполне правдоподобное научное утверждение, — согласующееся с геохимической функцией человечества и не противоречащее принципу «всё живое – из живого» ))

Валерий Снытников
Валерий Снытников
6 месяцев(-а) назад

:)) Согласен, согласуется.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
6 месяцев(-а) назад

Мне понравилась конструкция вашего ответа — соответствует содержанию совершенно ))
Не исключено, — «холодная предыстория жизни» в солнечной системе не ограничилась земными формами в диапазоне от метрового человека до нанометрового вируса, — вполне допустимо представить нечто подобное в другую сторону от человека – до мегаметрового существа, которому человек покажется метровым вирусом.
Подобие аналогий позволяет оценить размер мегасущества и радиус сферы его обитания.
По моей оценке, — мегасущества размером с Землю могут обитать в облаке Оорта на сфере радиусом ~320 au, в сферическом поясе толщиной несколько au, — здесь au — астрономическая единица.
Возможно, нам — при расселении в солнечной системе — придется столкнуться с антивирусной защитой мегаметровых существ ))

protopop47
protopop47
6 месяцев(-а) назад

!!!

res
res
6 месяцев(-а) назад
В ответ на:  protopop47

??? ))

res
res
6 месяцев(-а) назад

Вот интервью Ванчурина для КП, как раз ИМХО в духе дискуссии:

https://www.kp.ru/daily/27391/4585274/

Гончаров А.И.
Гончаров А.И.
5 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Об этом всегда говорил великий русский поэт Заболоцкий:
Из берцовой из кости
Будет деревце расти…

Сергей
Сергей
5 месяцев(-а) назад

Коллеги, что скажите по поводу статьи Д.С.Чернавского в УФН о происхождении жизни?

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
5 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Сергей

Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики. Д.С. Чернавский (УФН 2000_02)
https://ufn.ru/ru/articles/2000/2/c/
Название впечатляет: жизнь и мышление как одна проблема – это смело и в духе тезиса Рене Декарта (1596-1650) – «Cogito ergo sum».
А что в ней Вам показалось интересным?

Сергей
Сергей
5 месяцев(-а) назад

Отвечать вопросом на вопрос не учтиво, если есть что сказать по делу — прошу.

res
res
5 месяцев(-а) назад

ИМХО идея катализа в образовании белков представялется продуктивной. Вообще, в области катализа, как говорят знакомые химики, еще далеко не всё выяснено.

Сергей
Сергей
5 месяцев(-а) назад

И да, вот еще что: как физика, неприятно удивила попытка обесценивания (в социальном значении термина) всех физиков г-ном Гельфандом, если бы не придуманные физиками приборы, биологи бы до сих пор тыкали бы в чашки Петри палочками.

res
res
5 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Сергей

Ну так он математик-прикладник. ))

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
5 месяцев(-а) назад

Неисповедимы пути эволюции, — любопытное сообщение промелькнуло в новостной ленте Yahoo 1 час назад, -12jun2022 14:15 UT.  
Инженер Google отправлен в административный отпуск после того, как заявил, что программа искусственного интеллекта стала разумной.
Генератор чат-ботов с ИИ LaMDA хочет, чтобы «его считали сотрудником Google, а не собственностью», — говорит инженер Блейк Лемуан.
https://www.msn.com/en-us/news/technology/google-engineer-on-leave-after-he-claims-ai-program-has-gone-sentient/ar-AAYn4za
Не исключено, скоро мы увидим Джастина Трюдо, преклонившим колено перед ALM — «AI lives matter too» = «жизни искинов тоже важны»))
Похоже, отсюда уже недалеко до признания «All lives matter too» = «все жизни тоже важны».

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (7 оценок, среднее: 3,86 из 5)
Загрузка...