Вероятность зарождения жизни

pixabay.com

Предисловие Бориса Штерна

Мы давно планировали провести дискуссию, связанную с вечным вопросом о месте человека во Вселенной. Это, конечно, про внеземную жизнь и планеты у других звезд. В настоящий момент известно чуть меньше 6 тыс. экзопланет, из которых две с лишним тысячи ждут независимого подтверждения. Но для статистических исследований можно использовать все 6 тысяч.

Среди них очень мало планет, предположительно пригодных для жизни. Это естественно, потому что их труднее всего искать: против землеподобных планет работает очень мощный эффект селекции. Они слишком легкие, чтобы их можно было вылавливать методом лучевой скорости звезды, а год у них слишком длинный, чтобы их транзиты можно было бы уверенно раскопать в данных космического телескопа «Кеплер»1. Исключение — планеты в зоне обитаемости красных карликов, которые открыты у нас под самым носом, их искать гораздо легче. Таких планет очень много, но, увы, красные карлики очень неудобны для жизни рядом с ними. Однако экстраполяция данных «Кеплера» по «горячим землям» у звезд типа Солнца дает весьма оптимистический результат: по крайней мере 15% таких звезд имеют планеты в своей зоне обитаемости. Эта оценка получена независимо многими авторами, и со временем она становится всё более оптимистичной: 20% и даже четверть солнц обладают землями. Это значит, что ближайшая к нам звезда класса G или К с землей на орбите в области обитаемости находится в пределах 15 световых лет. Таких звезд немного, и уже появляются кандидаты, например Тау Кита. А в радиусе, скажем, 30 световых лет таких планет множество.

Методы наблюдений постепенно прогрессируют. С помощью усовершенствованного инструмента HARPS будут обнаружены новые близкие землеподобные планеты. В следующем десятилетии с помощью таких инструментов, как исполинский Чрезвычайно большой телескоп (ELT) и космический телескоп «Джеймс Вебб», мы узнаем кое-что об атмосферах некоторых планет земного типа. И не исключено, что в спектре поглощения атмосферы какой-то транзитной планеты (проходящей по диску звезды) проявится кислород. Если звезда не чрезмерно активна и достаточно стара, кислород может быть только биогенным. Так может быть обнаружена внеземная жизнь.

Реально ли это? Если жизнь возникает в любом углу как только для нее появляются условия — почему бы и нет? Но так ли это? Часто приводится аргумент, что жизнь на Земле появилась очень быстро, значит, дело обстоит именно так — достаточно немногих сотен миллионов лет, чтобы она появилась в каком-нибудь бульоне. Но есть и контраргумент — подходящий «бульон» может существовать только на молодой планете — жизнь возникает либо быстро, либо никогда.

И, конечно, есть противоположная точка зрения: жизнь — редчайший феномен, основанный на совершенно невероятном совпадении. Наиболее обстоятельная точка зрения на этот счет, профессиональная и с количественными оценками высказана Евгением Куниным. Жизнь основана на копировании длинных молекул, изначально это были молекулы РНК. Копирование производится неким устройством, называемом «репликазой» (эти строки написаны физиком, потому терминология с точки зрения биолога несколько неуклюжая). Репликаза ниоткуда не возьмется, если она не запрограммирована в той же копируемой РНК.

По оценке Кунина, для того, чтобы стартовало самовоспроизведение РНК, а с ним и эволюция, «как минимум, необходимо спонтанное появление следующего.

  • Две рРНК с общим размером не менее 1000 нуклеотидов.
  • Примерно 10 примитивных адаптеров по 30 нуклеотидов каждый, в целом около 300 нуклеотидов.
  • По менышей мере одна РНК, кодирующая репликазу, размером примерно 500 нуклеотидов (оценка снизу). В принятой модели n = 1800, и в результате Е < 101081».

В приведенном фрагменте имеется в виду четырехбуквенная кодировка, число возможных комбинаций 41800 = 101081, если лишь немногие из них запускают процесс эволюции, то вероятность нужной сборки на одну «попытку» спонтанной сборки ~ 10–1081.

Никакого противоречия в том, что результат у нас перед глазами, нет: согласно теории инфляции Вселенная огромна, на десятки порядков больше ее видимой части, и если понимать под вселенной замкнутое пространство, то и вселенных с таким же, как у нас вакуумом, гигантское множество. Самая ничтожная вероятность где-то реализуется, породив удивленного созерцателя.

Эти две крайности много значат с точки зрения нашего места во Вселенной. В любом случае мы одиноки. Но если жизнь существует в десятках световых лет от нас — это технологическое одиночество, преодолеваемое развитием и тысячелетним терпением. Если справедлива оценка Кунина — это фундаментальное одиночество, не преодолеваемое ничем. Тогда мы и земная жизнь — единственный в своем роде феномен в причинно-связанном объеме Вселенной. Единственный и ценнейший. Это важно для будущей стратегии человечества. В первом случае основа стратегии — поиск. Во втором случае — посев (есть даже такой термин «направленная панспермия»), который тоже включает в себя поиск подходящей почвы.

Всё это заслуживает дискуссии. Нет ли лазеек сквозь аргументацию Кунина? Не просматриваются ли какие-либо механизмы в обход «не­упрощаемой сложности» репликатора РНК? Правда ли она такая уж неупрощаемая? И т. д.

Мы обратились к нескольким биологам с просьбой высказать свое мнение.

Александр Марков
Александр Марков

Александр Марков, докт. биол. наук, вед. науч. сотр. Палеонтологического института РАН, зав. кафедрой биологической эволюции биофака МГУ:

Оценка Евгения Кунина, из которой следует, что мы безнадежно одиноки во Вселенной, основана на одном ключевом допущении. Кунин полагал, что для того, чтобы стартовал процесс репликации РНК (а с ним и дарвиновская эволюция; этот момент логично считать собственно моментом зарождения жизни), было необходимо, чтобы чисто случайно — в результате случайного комбинирования полимеризующихся (например, на минеральных матрицах) рибонуклеотидов — появился рибозим с РНК-полимеразной активностью, т. е. длинная молекула РНК, обладающая вполне определенной (а не какой попало) последовательностью нуклеотидов и благодаря этому способная эффективно катализировать репликацию РНК.

Если другого пути, другого «входа» в мир живых из мира неживой материи не существует, то Кунин прав, и нам следует оставить надежду найти во Вселенной какую-либо жизнь, кроме земной. Можно предполагать, что всё начиналось не с одной-единственной высокоэффективной полимеразы, а, например, с некого содружества небольших, малоэффективных полимераз и лигаз (рибозимов, умеющих сшивать короткие молекулы РНК в более длинные): возможно, это сделает оценку чуть-чуть более оптимистичной, но принципиально ситуацию не изменит. Потому что всё равно первый репликатор был весьма сложным, а появиться он должен был без помощи дарвиновской эволюции — по сути случайно.

Реальной альтернативой является неферментативная репликация РНК (НР РНК): процесс, в ходе которого молекулы РНК реплицируются без помощи сложных рибозимов или белковых ферментов. Такой процесс существует, его катализируют ионы Mg2+, но идет он слишком медленно и неточно — по крайней мере в тех условиях, которые успели перепробовать исследователи.

Однако есть надежда, что все-таки удастся найти некие правдоподобные условия (которые в принципе могли бы существовать на каких-то планетах), когда НР РНК идет достаточно быстро и точно. Может быть, для этого нужен какой-то относительно простой катализатор, способный синтезироваться абиогенным путем. Возможно, в роли таких катализаторов могут выступать простые абиогенные пептиды с несколькими отрицательно заряженными остатками аспарагиновой кислоты, удерживавшие ионы магния: похожие активные центры есть у белковых РНК-полимераз, и такая возможность сейчас прорабатывается.

Вопрос о возможности эффективной НР РНК имеет принципиальное значение для оценки вероятности зарождения жизни. Если НР РНК возможна, то живых планет в обозримой Вселенной может оказаться не так уж мало. Принципиальные различия между двумя сценариями — с возможной и невозможной НР РНК — отражены в таблице. Если НР возможна, то дарвиновская эволюция могла начаться практически сразу после появления первых коротких молекул РНК. Селективное преимущество должны были получить те молекулы РНК, которые эффективнее размножались посредством НР. Это могли быть, например, молекулы с палиндромными повторами, которые могли сами себе служить праймерами — «затравками» для репликации; палиндромы могут сворачиваться в трехмерные структуры — «шпильки», что повышает вероятность появления у молекулы РНК каталитических свойств. Так или иначе, после того, как дарвиновская эволюция стартовала, дальнейшее развитие жизни определялось уже не только случайностью, но и закономерностью.

Оценки вероятности (частоты) зарождения жизни при этих двух сценариях должны различаться на огромное число порядков (хотя точные цифры, конечно, никто не назовет). Важно еще отметить, что если жизнь зародилась «по Кунину», т. е. благодаря случайной сборке эффективного рибозима-полимеразы, то принцип комплементарности (специфического спаривания нуклеотидов), на котором основана способность РНК к размножению и эволюции, оказывается неким «роялем в кустах», не имевшим никакого отношения к тому факту, что на планетах накопилось настолько огромное количество молекул РНК, что на одной из планет случайно появился эффективный рибозим с РНК-полимеразной активностью. Если же жизнь зародилась «по Шостаку» (нобелевский лауреат Джек Шостак сейчас активно изучает НР РНК и верит, что именно этот процесс является ключом к тайне происхождения жизни), то комплементарность не была «роялем в кустах», а работала с самого начала. Это делает весь сценарий происхождения жизни намного более убедительным и логичным. Я бы поставил на Шостака.

Таким образом, сейчас всё зависит от успехов специалистов в области пребиотической химии. Если они найдут реалистичные условия, в которых хорошо идет НР РНК, то у нас есть шанс обнаружить жизнь на других планетах. А если нет, то… надо искать дальше.

Армен Мулкиджанян
Армен Мулкиджанян

Армен ­Мулкиджанян, ­докт. биол. наук, ­Оснабрюкский университет (Германия), вед. науч. сотр. МГУ:

Трудно спорить с тем, что жизнь возникла давно и на молодой Земле. Земля сложена из хондритных пород, как и метеориты. Разогрев этих пород при образовании Земли вызывал таяние принесенной с хондритами воды. Взаимодействие воды с разогретой, восстановленной породой должно было приводить к высвобождению электронов, образованию водорода и восстановлению двуокиси углерода (СО2) до различных органических соединений. Подобные процессы всё еще идут в зонах геотермальной активности, например на геотермальных полях, однако с малой интенсивностью. Так что образование органики в больших количествах можно ожидать и на молодых планетах других звезд. Вероятность того, что при этом может возникать жизнь, можно оценить, рассмотрев эволюцию земной жизни.

Первые два миллиарда лет на Земле жили только микробы. Так продолжалась бы и дальше, но где-то 2,5 млрд лет назад фотосинтезирующие бактерии научились использовать энергию света для разложения воды. Фотосинтез исходно возник как замена затухавшим геохимическим процессам «сброса» избыточных электронов. При фотосинтезе энергия света используется для окисления различных соединений, т. е. для «отбирания» у них электронов, фотоактивации этих электронов и восстановления ими в конечном счете СО2 до органических соединений. Система разложения воды возникла в результате постепенной эволюции более простых фотосинтетических ферментов, сохранившихся у некоторых бактерий. Есть несколько весьма правдоподобных сценариев того, как такие ферменты, используя свет и хлорофилл, сперва окисляли сероводород (да и сейчас у кое-кого окисляют), потом, по мере исчерпания сероводорода в среде, стали отбирать электроны у ионов двухвалентного железа, потом — у ионов марганца. В итоге они как-то научились разлагать воду. При этом отбиравшиеся у воды электроны шли на синтез органики, а как побочный продукт высвобождался кислород. Кислород — очень сильный окислитель. Пришлось от него защищаться. Возникновение многоклеточности, теплокровности и в конце концов разума — это всё разные этапы защиты от окисления атмосферным кислородом.

Разложение воды осуществляется в уникальном каталитическом центре, содержащем кластер из четырех атомов марганца и одного атома кальция. В этой реакции, требующей четырех квантов света, разлагается сразу две молекулы воды (2 H2O) с образованием одной молекулы кислорода (О2). Для этого нужна энергия четырех квантов света. На атомах марганца в ответ на поглощение трех квантов света последовательно накапливаются три электронные вакансии («дырки»), и только при поглощении четвертого кванта света обе молекулы воды окисляются, дырки заполняются электронами и образуется молекула кислорода. Хотя структуру марганцевого кластера недавно определили с высокой точностью, как работает это четырехтактное устройство до конца не понятно. Неясно также, как и почему в каталитическом центре, где у первобытных фотосинтезирующих бактерий, по-видимому, окислялись ионы марганца, четыре его атома объединились с атомом кальция в кластер, способный разлагать воду. Термодинамика участия хлорофилла в окислении воды тоже загадочна. Теоретически, хлорофилл при освещении может окислять и сероводород, и железо, и марганец, но только не воду. Однако окисляет. В общем, это как про шмеля: «По законам аэродинамики шмель летать не может, но он об этом не знает и летает только поэтому».

Оценить вероятность возникновения системы разложения воды очень сложно. Но эта вероятность весьма мала, так как за 4,5 млрд лет такая система возникла лишь однажды. Никакой особой нужды в ней не было, и без нее микробы процветали бы на Земле, будучи включенными в геохимические циклы. Более того, после появления кислорода в атмосфере бóльшая часть микробной биосферы должна была погибнуть или, точнее, сгореть — взаимодействие органики с кислородом и есть горение. Выжили только микробы, научившиеся дышать, т. е. быстро восстанавливать кислород обратно до воды прямо на своей внешней оболочке, не допуская его внутрь, а также обитатели немногих оставшихся бескислородных экологических ниш.

Эта история может служить примером относительно недавнего (каких-то 2,5 млрд лет назад) и относительно понятного события, приведшего к резкому увеличению сложности живых систем. При этом всё началось с постепенных изменений фотосинтетических ферментов. Потом имело место разовое и очень нетривиальное эволюционное изобретение (марганцево-кальциевый кластер), которого могло бы и не быть. Последующие грандиозные изменения были реакцией на появление в атмосфере «ядовитого» кислорода: на полную мощность включился дарвиновский отбор, пришлось учиться дышать глубже и шевелить мозгами.

Итого имеем процесс, проходящий в три стадии: (1) постепенные изменения — (2) разовое маловероятное событие — (3) дальнейшая эволюция, но уже на другом уровне или в других условиях. Можно рассматривать эту схему как молекулярный аналог классической схемы ароморфозов Северцова.

Если посмотреть на посткислородную эволюцию, можно идентифицировать еще несколько таких маловероятных разовых событий, менявших ход эволюции. Это и «сборка» сложной эукариотической клетки, и появление сосудистых растений, и разнообразные «прорывы» в эволюции животных, о которых, собственно, Северцов и писал.

Возникновение жизни, которое в рамках гипотезы «мира РНК» понимается как появление самовоспроизводящихся ансамблей молекул РНК (репликаторов), также можно представить как трехстадийный процесс.

1) Подготовительная стадия: Рибонуклеотиды, образующие РНК, умеют спонтанно «собираться» из простых молекул вроде цианида или формамида под действием ультрафиолетового (УФ) света. Его на молодой Земле было в достатке; поглощающего ультрафиолет озона в атмосфере еще не было, так как не было кислорода, см. выше. Как показали Поунер и Садерланд (Манчестерский университет), на УФ-свету «отбираются» нуклеотиды в особой, «активированной», циклической форме, такие нуклеотиды способны спонтанно образовывать цепочки РНК. Причем двойные, уотсон-криковские цепочки РНК существенно устойчивее к УФ-излучению, чем одиночные, — этот результат описан Евгением Куниным в его самой первой опубликованной работе в далеком 1980 году. То есть на молодой Земле за счет потока «лишних» электронов могли образовываться самые разные органические молекулы, но под действием жесткого солнечного излучения «выживали» в первую очередь РНК-подобные молекулы, предпочтительно свернутые в спиральные структуры.

2) Разовое, маловероятное событие: ансамбль из нескольких РНК-подобных молекул начал сам себя копировать (миллиарды лет спустя подобные самокопирующиеся РНК-ансамбли удалось получить РНК-селекцией в лабораторных условиях).

3) Последующая эволюция: РНК-репликаторы стали конкурировать между собой за ресурсы, эволюционировать, объединяться в бóльшие сообщества и т. д.

Недостаток этой гипотетической схемы в том, что не известны ни молекулярные детали возникновения РНК-репликаторов, ни природные факторы, способствовашие их отбору. Надежду дает то, что в случае следующего по значимости (и по очереди) эволюционного события, а именно возникновения рибосом, машин для синтеза белка, молекулярные детали реконструировать удалось. Это было сделано различными методами в четырех лабораториях; результаты реконструкций очень похожи. Говоря кратко, предком современных очень сложных рибосом был конструкт из двух петель РНК по 50–60 рибонуклеотидов каждая, способный объединять две аминокислоты пептидной связью. Промежуточные стадии на пути от этой двухпетлевой структуры до современных рибосом детально отслежены Константином Боковым и Сергеем Стадлером (Университет Монреаля), нобелевским лауреатом Адой Йонат и коллегами (Вейцмановский институт), Джорджем Фоксом и коллегами (Университет Хьюстона) и Антоном Петровым с коллегами (Университет Джорджии).

Рибосома, имевшая сперва одну каталитическую РНК-субъединицу, постепенно усложнялась и увеличивалась в размерах, всё это время синтезируя белковые последовательности из случайного набора аминокислот. Только на последних стадиях ее эволюции произошло объединение с другой молекулой РНК, ставшей малой субъединицей рибосомы, и начался кодируемый синтез белка. Таким образом, возникновение генетического кода — это отдельное от возникновения рибосомального синтеза белка маловероятное эволюционное событие.

Скорее всего, дальнейшие исследования позволят реконструировать и возникновение репликаторов, и другие маловероятные события, например, связанные с возникновением первых клеток, обменом генами между первыми клетками и вирусами и т. д.

Возвращаясь к поставленным вопросам о вероятностях: наше детальное рассмотрение показывает, что эволюция земной жизни — это не одно «совершенно невероятное совпадение», а много последовательных чрезвычайно маловероятных событий.

Мощная генерация органики шла, скорее всего, и на других молодых планетах. Но это не обязательно могло приводить к возникновению жизни. Если бы самовоспроизводящийся РНК-ансамбль не собрался бы на Земле, никакой жизни и не было бы. Производство органики постепенно бы затухло, и стала бы Земля похожа на Марс или Венеру.

Но даже в случае возникновения жизни на других планетах эта жизнь могла «застрять» на любой начальной стадии, причем вероятность навсегда остаться на примитивном уровне развития была несравненно выше вероятности вскарабкаться на следующую ступеньку и продвинуться дальше.

Поэтому вероятность встретить на другой планете мудрых инопланетян неизмеримо ниже шанса вляпаться там в немудреную, но живую слизь (и это если очень повезет). Вероятность того, что где-то есть кислородная жизнь, тоже неизмеримо мала: разложение воды с образованием кислорода — это очень нетривиальная четырехэлектронная реакция.

Так что строить какую-либо стратегию в надежде найти инопланетный разум как раз не очень разумно. То, что на Земле есть (пока) разумные существа, — это очень большая удача. Поэтому гораздо осмысленнее инвестировать в создание «запасных аэродромов» для уже имеющейся разумной жизни на тот случай, если подведет природа или сами носители разума. Значит, нужна запасная Земля, а еще лучше несколько.

Евгений Кунин
Евгений Кунин

Евгений Кунин, вед. науч. сотр. Национального центра биотехнологической информации, член Национальной академии наук США:

Я могу ограничиться очень краткими замечаниями, поскольку вполне согласен со всем, сказанным Александром Марковым… кроме, конечно, выводов. Действительно, лимитирующая стадия в возникновении жизни — спонтанное образование популяции молекул рибозима-полимеразы с достаточно высокой скоростью и точностью самокопирования. Вероятность такого события исчезающе мала. Чтобы ее существенно повысить, нужен некий процесс, создающий возможность эволюции без участия таких рибозимов, в гораздо более простой системе. Неферментативная репликация, обсуждаемая Александром, — хороший кандидат на роль такого процесса. Беда только в том, что на основе всего, что мне известно из химии и термодинамики, нет никаких шансов довести эти реакции до уровня достаточно точной репликации длинных молекул. Репликация совсем коротких олигонуклеотидов была бы очень интересна как возможная промежуточная стадия, но вероятности существенно не повысит. Таким образом, мой вывод остается прежним: возникновение жизни требует исключительно маловероятных событий, и, следовательно, мы одни в нашей Вселенной (вопрос о множественных вселенных здесь обсуждать необязательно). Не только мы — разумные существа, но шире — живые существа вообще.

Тут важно заметить следующее: исключительно низкая вероятность возникновения жизни никак не означает, что это всё произошло чудом. Напротив, всё это серии нормальных химических реакций, только включающие стадии с очень низкой вероятностью. Следовательно, изучать механизмы, которые как-то облегчают возникновение жизни, не только не бессмысленное, а исключительно важное и интересное дело. Просто не видно (пока), чтобы это могло существенно повысить вероятность, но созданию сценария событий вполне может помочь.

Ну, и закончу квазифилософским, но, по-моему, имеющим отношение к делу соображением. Сверхнизкая вероятность возникновения жизни нарушает принцип посредственности (mediocrity principle): события, произошедшие на нашей планете, исключительны, даже уникальны во Вселенной. Принцип посредственности в данном случае проигрывает антропному принципу: как бы невероятно возникновение жизни ни было a priori, ПРИ УСЛОВИИ существования разумных существ, да и просто клеток его вероятность в точности равна 1.

Михаил Никитин
Михаил Никитин

Михаил Никитин, науч. сотр. отдела эволюционной биохимии НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Бе­лозерского МГУ:

Мне кажется, что жизнь бактериального уровня сложности широко распространена во Вселенной, а вот развитие до многоклеточных животных и потенциально разумных существ гораздо менее вероятно.

Почему я считаю, что возникновение бактериальной жизни высоко вероятно?

Аргументация Кунина основана на экспериментах по искусственному отбору рибозимов-репликаз, которые копируют молекулы РНК и потенциально могут скопировать самих себя. Все эти рибозимы имеют длину порядка 200 нуклеотидов, и вероятность получения их путем случайной самосборки — порядка 4–200. Однако эти эксперименты не учитывали много важных факторов, которые могли, во-первых, обеспечить репликацию при помощи более коротких и простых рибозимов, а во-вторых, до начала всякой репликации направить самосборку в сторону структурированных РНК, способных работать рибозимами. Часть этих факторов уже была названа другими авторами: неферментативная репликация Шостака, отбор на самопрайминг в «мире палиндромов» Маркова, отбор на устойчивость к ультрафиолету, направляющий самосборку РНК в сторону структур со шпильками, предложенный Мулкиджаняном). Я добавлю к этому списку минеральные подложки и «тепловые ловушки» (узкие поры с температурным градиентом), которые очень облегчают копирование РНК. Дальше, коль скоро у нас есть простая самореплицирующаяся генетическая система, дарвиновская эволюция с высокой вероятностью быстро создаст на ее основе бактериальную клетку или что-то аналогичное — с клеточной мембраной, поддерживающей постоянный солевой состав внутри клетки.

Почему я считаю, что эволюция жизни от простых клеток к многоклеточным животным может быть очень маловероятной? Здесь есть два соображения, одно скорее геологическое, другое — чисто биологическое. Начнем с первого.

В палеонтологии надежно установлено, что эволюция организмов происходит очень неравномерно. Кризисы и революции чередуются с периодами стазиса, иногда очень долгими. Самый долгий период стазиса получил название «скучный миллиард» и продолжался бо́льшую часть протерозоя — примерно с 2 до 0,8 млрд лет назад. Ему предшествовало появление кислорода в атмосфере, возникновение эукариотных клеток и глобальное Гуронское оледенение, а закончился он крупнейшим в истории Земли Стертским оледенением, ростом содержания кислорода до почти современных значений и появлением многоклеточных животных. Так же относительно медленно шла эволюция в архейском эоне между 3,5 и 2,5 млрд лет назад по сравнению как с предшествующим катархейским эоном (временем появления жизни и поздней метеоритной бомбардировки), так и с последующей кислородной революцией. Причины такой неравномерности до конца неизвестны. Мне лично кажется убедительным, что «кислородная революция» (массовое распространение выделяющих кислород цианобактерий) была связана с исчерпанием запасов восстановленного (закисного) железа в океанской воде. Пока железа в океане хватало, там процветали микробы, использующие более простой и безопасный железо-окисляющий фотосинтез. В нем выделяется не кислород, а соединения окисного железа — магнетиты и гематиты, которые на протяжении всего архея откладывались на морском дне. Поступление нового железа в море (в основном из гидротермальных источников на дне) снижалось по мере затухания геологической активности планеты, и наконец ресурсный кризис вынудил фотосинтезирующих микробов перейти на более сложную «технологию» кислородного фотосинтеза. Аналогично, причиной «скучного миллиарда» могло быть постоянное потребление кислорода на окисление различных минералов на суше, не позволяющее поднять содержание кислорода выше 1–2%. В протерозойских морских осадках есть много следов шедшего на суше окисления сульфидных руд, из-за которого реки несли в океан сульфаты, мышьяк, сурьму, медь, хром, молибден, уран и другие элементы, которых почти не было в архейском океане. Позднепротерозойский кризис с глобальными оледенениями, быстрым ростом содержания кислорода и появлением многоклеточных животных, возможно, был вызван исчерпанием на суше легкоокисляемых минералов.

Таким образом, время наступления двух ключевых революций (кислородный фотосинтез и многоклеточные животные), вероятно, определялось балансом биологических (фотосинтез) и геологических (выделение закисного железа и других окисляемых веществ гидротермами и наземными вулканами) процессов. Вполне возможно, что на других планетах эти революции наступают гораздо позже. Например, более массивная планета (суперземля) будет медленнее терять гео­логическую активность, дольше выделять железо в океан и может оттянуть кислородную революцию на миллиарды лет. Планеты в зоне обитаемости красных карликов будут получать мало видимого света, пригодного для фотосинтеза, и их биосферы тоже рискуют застрять на бескислородной стадии. Количество воды на планете тоже важно. Если вся планета покрыта глубоким океаном, то в нем будет дефицит фосфора, поступающего в основном из сухопутных вулканов, а если воды мало, то мала будет и площадь океана, доступная фотосинтезирующим микробам (до появления многоклеточных растений продуктивность наземных экосистем была пренебрежимо малой по сравнению с морями). То есть полно причин, по которым биосфера может застрять на бескислородной микробной стадии и не развиться до животных. Время на развитие, кстати, ограничено: светимость звезд со временем растет, и Земля через 1,5–2 млрд лет станет необратимо разогреваться, ее океаны — испаряться, и нарастающий парниковый эффект превратит ее во вторую Венеру. У красных карликов светимость растет медленнее, но их планеты могут стать непригодными для жизни из-за исчезновения магнитного поля и последующей потери воды в космос, как это произошло на Марсе.

Второе соображение относится к появлению эукариот — клеток с ядром. Эукариотные клетки намного крупнее и сложнее клеток бактерий и архей и появились позже, скорее всего, во времена «кислородной революции». Эукариотная клетка появилась как химера из архейной клетки, поселившейся внутри нее симбиотической бактерии и, возможно, заразившего их вируса (а то и не одного). Устройство генома эукариот однозначно показывает, что их ранняя эволюция происходила не благодаря естественному отбору, а во многом вопреки. В малочисленных популяциях отбор не очень эффективен, и слегка вредные признаки могут закрепляться благодаря генному дрейфу и другим чисто случайным процессам. Это подробно изложено в соответствующей главе «Логики случая» Кунина и наводит на мысль, что появление эукариот может быть очень маловероятно даже в подходящей обстановке (бактериальная биосфера, вступающая в кислородную революцию). Как минимум, случаи внутриклеточного симбиоза между бактериями и археями практически неизвестны — хотя внутри эукариотных клеток бактерии селятся легко.

Подводя итоги: я думаю, что сочетание описанных факторов должно приводить к тому, что в нашей Галактике будут миллионы планет с бактериальной жизнью и намного меньше (возможно, единицы) — с жизнью эукариотного и многоклеточного уровня сложности.

Постскриптум Бориса Штерна

Пару слов в завершение дискуссии. Вполне возможно, что Евгений Кунин сильно занизил вероятность происхождения жизни в подходящих условиях. И всё равно к этой оценке надо отнестись со всей серьезностью. Если он ошибся на 900 порядков величины — это ничего не меняет: мы всё равно одни-одинешеньки в пределах горизонта Вселенной, где всего лишь порядка 1020–1021 подходящих планет. Даже если правы остальные участники дискуссии и всякие уловки Природы вроде неферментативной репликации могут сделать зарождение жизни более-менее вероятным, то это будет очень примитивная жизнь, в подавляющем большинстве случаев не способная перескочить на более высокий уровень развития. Об этом черным по белому написали два участника дискуссии. Вот вам и весь парадокс Ферми.

Отсюда следуют, по крайней мере, два важных оргвывода. Первый: Развитая жизнь — редчайший и ценнейший феномен во Вселенной. Поэтому см. последний абзац заметки Армена Мулкиджаняна: у человечества есть благородная тотальная цель — распространение этого феномена. О возможностях и методах достижения этой цели поговорим отдельно.

Второй оргвывод: уничтожение этой жизни станет невосполнимой потерей галактического или даже космологического масштаба. Это следует учитывать в собственной оценке «ястребов» и политиков, готовых прибегнуть к ядерному шантажу ради надувания собственного «величия». То же самое относится к цивилизации безудержного потребления.


1 trv-science.ru/2016/06/28/blizhajshie-prigodnye-dlya-zhizni-exoplanety/

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Подписаться
Уведомление о
guest
98 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Vladimir Protopopov
Vladimir Protopopov
1 год назад

…..«По законам аэродинамики шмель летать не может, но он об этом не знает и летает только поэтому».
НАШ опыт… наше знание, наша цивилизация оччень малы и мы еще не достигли той высоты, с которой МОЖНО определить и что такое жизнь, и как она возникла… и есть ли где то еще что то похожее….
…И почему именно похожее????

fluffy
fluffy
1 год назад
В ответ на:  Vladimir Protopopov

Может он летать по законам аэродинамики. Это уже нормально научно выяснили.

Алесандр Литягин
Алесандр Литягин
1 год назад
В ответ на:  fluffy

а есть популярное изложение — что к чему со шмелем?

Vit Mats
Vit Mats
1 год назад

Е. Кунину
О вероятности уже состоявшегося события говорить бессмысленно. Это по поводу его последней фразы.

Борис Штерн
ТрВ
1 год назад
В ответ на:  Vit Mats

Уж очень у вас странное представление о вероятности. Прочтите определение хотя бы.

Vit Mats
Vit Mats
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Возможно, у меня и странное представление, но оно совпадает с мнением Эйнштейна.
В середине 20-х годов Вигнер был в гостях у Э. и они позволили себе пофилософствовать. Вот что вспоминал Вигнер в своих мемуарах.

Э. размышлял о бесконечности времени по сравнению с пренебрежимо кратким временем жизни человека. «Вероятность того, что я сегодня жив», сказал Э., «равна нулю». Но тут же добавил: «И все же, я сейчас жив». Отсюда он сделал вывод: «После свершившегося факта нечего говорить о вероятностях».
E.Wigner «Recollections», 1992, Springer.

Борис Штерн
ТрВ
1 год назад
В ответ на:  Vit Mats

Правильное утверждение таково: по единичному событию нельзя определить вероятность, если ничего не известно про другие исходы. Но тут никто и не оценивает вероятность по факту нашего существования. Она оценивается теоретически. И еще оценивается объем Вселенной, необходимый для того, чтобы вероятность появления жизни была порядка единицы

Георгий Рязанцев
1 год назад
В ответ на:  Vit Mats

Странное рассуждение для Эйнштейна! Насколько оно достоверно? Вероятность, что «я» буду жив КОНКРЕТНО в это время и в этом месте (с учетом бесконечности пространства-времени) равна 0, но вероятность («я» буду жив) когда-нибудь и где-нибудь в бесконечном пространстве-времени равна 1!

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

«По оценке Кунина, для того, чтобы стартовало самовоспроизведение РНК, а с ним и эволюция, «как минимум, необходимо спонтанное появление следующего.
Две рРНК с общим размером не менее 1000 нуклеотидов.
Примерно 10 примитивных адаптеров по 30 нуклеотидов каждый, в целом около 300 нуклеотидов.
По менышей мере одна РНК, кодирующая репликазу, размером примерно 500 нуклеотидов (оценка снизу). В принятой модели n = 1800, и в результате Е < 10-1081".
Уважаемые участники дискуссии!
1. Естествознание уже ответило на вопрос, что зарождение жизни является вероятностным, а не детерминированным явлением?
2. Какова будет вероятность получения полимера, к примеру, полиэтилена высокого давления, если применить к нему метод в этой оценке Кунина? (Для справки. Выпуск этого полимера в мире десятки миллионов тонн в химических реакторах, на вход которых подается мономер этилен, на выходе — полимер).
3. "Самовоспроизведение РНК". Следует ли понимать РНК как автокатализатор? Если да, то какой ответ дает химическая кинетика для цепочки из автокатализаторов, из которых РНК — конечная?

Rattus
Rattus
1 год назад

1. Нет. Иначе этой статьи бы не было. Ваш Кэп.
2. Биополимеры — нерегулярные ГЕТЕРОполимеры, потому Ваш пример нерелевантен «от слова совсем».
3. Жизнь отличается от простого автокатализа как раз тем, что в ней происходит копирование исключительно маловероятных ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ (т.е. массива информации) гетерополимеров — когда она уже есть, то понятно как это происходит. Непонятно как до этого дошло от низкокомбинаторной химии.

Андрей Никитин
Андрей Никитин
1 год назад

«По оценке Кунина, для того, чтобы стартовало самовоспроизведение РНК, а с ним и эволюция, «как минимум, необходимо спонтанное появление следующего.
Две рРНК с общим размером не менее 1000 нуклеотидов.
Примерно 10 примитивных адаптеров по 30 нуклеотидов каждый, в целом около 300 нуклеотидов.
По менышей мере одна РНК, кодирующая репликазу, размером примерно 500 нуклеотидов (оценка снизу). В принятой модели n = 1800, и в результате Е < 10-1081".
Всё верно, но давайте умножим эту вероятность на количество "капель" во всех "бульонах Опарина" существовавших, хотя бы на Земле, и на количество таких последовательностей нуклеотидов, находящихся в этих каплях…. Потом умножим это на число моментов времени, достаточных для самокопирования в период , ну хотя бы за первые 2 млрд лет существовоания Земли. Этим мы создали необходимую мощность того множества, где проводится расчет. Мне кажется, в этом случае расчетная верояность очень сильно изменится в сторону увеличения.
Сразу скажу, в биологии я дилетант, но эта тема меня очень интересует. Правда, в несколько другом аспекте её понимания…

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  Андрей Никитин

Только кажется. Количество ВСЕХ ВООБЩЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ в наблюдаемой части вселенной — менее чем 80 десятичных порядков, с момента БВ прошло планковских времён — не более 61 десятичный порядок. При перемножении степеней показатели СКЛАДЫВАЮТСЯ: итого за всё время сущестования всей наблюдаемо вселенной в ней произошло бы не более чем 10^141 элементарных актов взоимодействия ВООБЩЕ ВСЕГО СО ВСЕМ.
А тут — 10^-1081.
Чувствуете разницу между числом СТО сорок один и минус ТЫСЯЧА восемьдесят один? ;~]

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Уважаемый Борис Штерн! Я писал комментарий. Но его не вижу. Можно ли его поместить?

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев
1 год назад

Предполагается, что на каждой планете жизнь должна зародиться с нуля. Если же предположить, что жизнь может переноситься с планету на планету или иметь общий источник, то и маловероятное и уникальное явление ее зарождения может сочетаться с широким ее распространением и эволюцией.

Борис Штерн
ТрВ
1 год назад

Это справедливо для вечной вселенной. Наша жизнь появилась, когда вселенная было на треть моложе, а еще на треть возраста раньше вообще не было условий для жизни. Поэтому панспермия мало что меняет

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Понятно, что жизнь не могла появиться раньше, чем звездами были выработаны необходимые для нее химические элементы в достаточном количестве, сформировались первые планеты земного типа у подходящих солнц. Известны ли какие-то оценки, когда это могло произойти?

Максим Борисов
1 год назад

Здесь как раз вполне экспериментальные данные, причем первые генерации звезд, богатых «металлами», находят во всё более ранней Вселенной, и даже непонятно, где сейчас нужно «провести окончательную черту» (в районе 10 млрд лет? https://www.svoboda.org/a/440523.html ). Необычайно рано, в общем. К тому же по принципу «никогда не говори никогда» могут обнаруживаться планеты даже у чрезвычайно бедных «металлами» звезд (новость правда давняя, за развитием, что там дальше происходит, нужно последить, но тенденция понятная…)

https://grani-ru-org.appspot.com/Society/Science/m.122581.html
Обнаружены планеты у необычайно древней и бедной «металлами» звезды
https://arxiv.org/abs/0705.3228
(правда, там речь про два юпитера… но звезда типа Солнца, орбиты в районе земной, если есть крупные спутники, то можно мечтать дальше…)

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев
1 год назад
В ответ на:  Максим Борисов

Спасибо, очень интересно. Панспермия рулит.

albercul
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Жизнь, несомненно, начиналась эволюционно на рацемическом фоне. И потому в самом зачатии ей реально угрожала рацемическая симметрия. Иначе говоря, ей (жизни) угрожала рацемическая смерть. Но рацемическая симметрия была каким-то счастливым образом нарушена. Причем, в самом начале. Раз и навсегда. Хотя, казалось бы, все препятствовало этому в мире, где господствует тенденция к равноправному, симметричному существованию левых и правых изомеров какого-либо конкретного органического соединения. Ни один из фундаментальных законов физики не запрещает симметрию оптических изомеров. Но нет жизни без оптической асимметрии, как и нет в природе асимметричного состояния органического вещества в каких-либо ощутимых масштабах без жизни. Особая мета стоит на всем живом. Один-единственный признак (избирательное отношение к оптическим антиподам) проводит резкую грань между живой и неживой природой. По всей видимости, нарушение оптической симметрии стало совершенно необходимой предпосылкой для возникновения жизни на фоне безжизненной природы. Отсюда само происхождение жизни (и ее вероятность) мы обязаны рассматривать в единой связке с разрушением рацематов и возникновением оптической асимметрии. Жизнь возникла именно благодаря молекулярной асимметрии. Жизнь в полной мере есть порождение асимметрии, её счастливое производное. Без нарушения оптической симметрии космическая эволюция материи не пошла бы в сторону жизни. Но, как ни удивительно, стереохимический феномен жизни остался здесь незамеченным. Как в самой публикации «Вероятность зарождения жизни», так и… Подробнее »

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  albercul

Читайте Михаила Никитина и будет вам просветление:
http://www.hij.ru/read/issues/2013/march/2167/
;~]

ричард
ричард
1 год назад

«Тут важно заметить следующее: исключительно низкая вероятность возникновения жизни никак не означает, что это всё произошло чудом.» Согласен! Вероятность возникновения «породистого» автомобиля не больше. Просто в этом случае сомневающихся в наличии Создателя гораздо меньше, чем в случае с возникновением авторов статей в ТрВ(и их предков!). Правда, естественный отбор работает и в происхождении автомобильих видов, но не совсем по Дарвину…

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  ричард

В чём конкретно не по Дарвину?

ричард
ричард
1 год назад
В ответ на:  Rattus

У дарвина приспосабливаются к природной среде, а у Порше-к рыночной.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Статья понравилась, хотя дискуссия скучноватая – очень уж прагматичная, правильная.
Братья Стругацкие как-то меланхолично заметили — …что мы знаем о вероятностях.
Если верен антропный принцип, то вероятность возникновения жизни не ниже, чем нашей Вселенной. Другое дело – вероятность возникновения, место и время конкретной формы жизни среди и внутри других. И в любом варианте — чтобы жить и выжить приходится подчиняться принципу максимальной геохимической деятельности – вертеться, размножаться, развиваться — изо всех сил и безостановочно.
А насчет репликации – похоже, всё еще и глубже – интересно узнать до каких пределов в ней работает система узнавания «свой-чужой» — такое ощущение, что на всех сейчас известных структурных уровнях – от ядер атомов до галактик. Кому с кем соединиться и насколько долго и как вместе жить – эти интересные вопросы Евгений Кунин мудро оставляет на усмотрение случая, типа — …если повезёт, то поживём -> увидим -> узнаем -> сотворим. В общем, осознанно подготовленный своими руками случай – это прекрасно. :)

Anatolii Lazarenko
Anatolii Lazarenko
1 год назад

В оценке Кунина, как мне кажется, неявно предполагается близкая к равновесию система, перемешанная до однородности — как в задачах по теорверу. Так можно оценить вероятность установления дальнего порядка (ячеек Бенара) в распределении скоростей молекул в конвекции в тонком слое вязкой жидкости — и получить практически тождественный ноль. Изучение же реально развивающихся (существенно неравновесных систем с большими неоднородностями в распреелении параметров) Пригожиным и Хайеком ( ссылки и подробности — http://abiogenesis.mria.top/sites/rus/ ) толкает к выводу (можно назвать его Законом Пригожина-Хайека:) — Существует закон, вынуждающий достаточно открытые системы с большими градиентами в распределениях параметров и многими степенями свободы генерировать все более сложные структуры, обеспечивающие дальнейшее воспроизведеение как исходных, так и новых градиентов, тем самым обеспечивая саморазвитие в таких системах. Там же, кстати, приводится и схема «расширенного» соответствующим образом эксперимента Миллера по абиогенезу — не простая, но и отнюдь не принципиально невозможная по нынешним времнам. Рано или поздно подоьный эксперимент будет поставлен — так зачем откладывать? Он бы многое прояснил. Или есть принципиальные возражения?

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев
1 год назад
В ответ на:  Anatolii Lazarenko

Это отличная идея.

У вас ссылка http://abiogenesis.mria.top/sites/rus/Listings.html не работает.

Anatolii Lazarenko
Anatolii Lazarenko
1 год назад

Извиняюсь… Та, что внизу под текстом — Литература, работает… ( вместо Listings там references-ru ). Поищу завтра, сейчас со смарта все равно править не могу , увы.

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев
1 год назад
В ответ на:  Anatolii Lazarenko

В смысле, ссылка «Мы приглашаем обладателей подходящих средств измерений, технологий, идей, а также спонсоров…» не работает.

Хотя ничем помочь не могу, но морально поддерживаю.

Anatolii Lazarenko
Anatolii Lazarenko
1 год назад

Спасибо, Алексей, исправил — http://abiogenesis.mria.top/sites/rus/abiogenesis-preparation-ru.html . Правда, в нее и через верхнее меню можно попасть было — пункт ЧТО :) .

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Мне было любопытно посмотреть, как искусственный интеллект в лице Гугла-переводчика передает латиницей звучание слова «жизнь» на разных языках. Различий не так уж много и и видно, что языки группируются по признаку одинаковых звуковых фрагментов. Удивительно, но для 5-и языков из 103-х, Гугл не смог предложить вариант произношения на латинице – это иврит, персидский, пушту, синдхи и урду. Похоже, они вне сферы жизненных интересов ИИ. :)

Виктор
Виктор
1 год назад

Вот плохо разбираясь в теме встреваю в обсуждение. Но давно над этим думаю и вот…
Всем жизнь и ее возникновение представляется как химия и наша биология с различными вероятностями процессов в них. А по мне жизнь — это сознание, отражающее (как в зеркале) окружающий мир. Факт отражения — это наше постоянное изучение, исследование и построение модели того мира, который представляется нам неживым. Большая загадка зачем этому миру нужно, чтобы мы его в себе, в своем сознании отражали, строили его модель.
Потому я думаю, что обладать сознанием является каким-то глобальным свойством материи вообще. И наша жизнь (сознание), которое мы пока только связываем с биологической формой, является лишь не самым мощным проявлением этого глобального свойства. Смею предположить, что сознание существует и в других каких-то формах, в которых мы его еще не можем обнаружить.

Свиридов Валентин
1 год назад

Тупиковость ситуации в том, что даже ясный математический расчет не убеждает эволюционистов в ошибочности выбранного направления.

ричард
ричард
1 год назад

Хорошая темам для диссертации: «От первых авто до «Феррари». Эволюция самодвижущихся экипажей путем естественного отбора».

Шуб-Ниггурат
Шуб-Ниггурат
1 год назад
В ответ на:  ричард

Не надо заниматься демагогией и проводить ложные аналогии. Во-первых, авто не имеют ДНК, не размножаются сами собой, не передают свою наследственную информацию «потомству» и не подвергаются естественному отбору (разве что искусственному). Поэтому к авто нельзя приложить теорию эволюции, применяемую к живым организмам. Во-вторых, происхождение авто нам хорошо известно, оно наблюдается, и поэтому для объяснения этого не нужно строить никаких гипотез. В-третьих, создатель авто тоже хорошо известен науке и постоянно наблюдается (в отличие от всяких там мифических «творцов жизни»). В-четвёртых, любой известный науке создатель (включая создателя авто) является материальным, смертным существом, живущим внутри Вселенной, нуждающимся в еде, питье, сне, кислороде и т.д. Поэтому, если уж вы собираетесь проводить всякие там аналогии и неполные индукции, то вы должны переносить и на «творца жизни» те же самые качества. Но тогда мы приходим к противоречию и порочному кругу: живые существа созданы живым существом. Если мы хотим объяснить происхождение жизни как таковой, то мы не можем объяснять его действиями разумного существа, потому что такое существо само могло существовать уже после зарождения жизни. Следовательно, мы вынуждены признать, что в этом случае аналогия и неполная индукция являются плохими помощниками для нас, они заводят нас в тупик и логическое противоречие, и поэтому нам следует от них отказаться. Но… Подробнее »

ричард
ричард
1 год назад
В ответ на:  Шуб-Ниггурат

Процитирую еще одного демагога: Существует реальность бумаги, бесконечно далекая от реальности литературы. Для разума моли, поедающей бумагу, литература абсолютно не существует, но для разума человека литература как истина имеет большую ценность, чем сама бумага. Точно так же, если существует какая-нибудь истина, не находящаяся в рациональном или чувственном отношении к человеческому разуму, она будет оставаться ничем до тех пор, пока мы будем существами с разумом человека.

Шуб-Ниггурат
Шуб-Ниггурат
1 год назад

Во-первых, в основе любого расчёта лежат какие-то допущения, которые далеко не обязательно являются правильными. Когда-то Ньютон путём расчётов пришёл к выводу, что Солнцу не может быть больше нескольких тысяч лет (в основе лежало ошибочное допущение, что оно нагревается бомбардировкой кометами, про термоядерные реакции тогда не знали). Потом Кельвин расчитал ошибочно малый возраст Земли на основе ложного допущения, будто она только остывает и не содержит внутренних источников энергии (а оказалось, что они есть – распад радиоактивных элементов). Да и в самой статье приводятся примеры, что согласно расчётам, шмель не может летать и фотосинтез не может происходить. Значит, где-то ложные допущения. И у Кунина может быть то же самое. Во-вторых, при чём тут эволюционизм и расчёты Кунина? Теория эволюции не зависит от теорий абиогенеза. Она работает лишь с того момента, когда возникли репликаторы. Даже если первые репликаторы изначально возникли не эволюционным путём, после этого теория эволюции прекрасно работает. А многочисленные факты из разных областей (молекулярная биология, сравнительная анатомия, эмбриология, биогеография, палеонтология, психология) доказывают, что жизнь действительно эволюционировала миллионы лет. Никакие расчёты Кунина этого не отменят. Поэтому никакого «ошибочного направления» тут нет. (Кстати, законы физики во Вселенной «тонко настроены» не только на существование жизни, но и на возможность зарождения жизни путём длительной эволюции.… Подробнее »

Andrew
Andrew
1 год назад

Следовало бы уточнить, что речь идёт о «жизни земного типа», а на каких принципах она построена на других телах — никто уверенно не скажет, так как и земную не до конца поняли. Но, тем не менее, понятие «жизни» может оказаться намного разнообразнее.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Andrew

Вы правы. В статьях Ксанфомалити Л.В. в ДАН и других журналах обсуждаются данные телевизионных изображений с поверхности Венеры аппаратов ВЕНЕРА -9 и других. Там давление за 90 атмосфер, температура около 500 С, атмосфера из СО2 и азота. На ТВ есть объекты, про которые еще в 1975 году подумали: А вдруг это жизнь?!? При таких условиях жизнь совсем не земная! (Ссылки — статьи Ксанфомалити Л.В.,).

Rattus
Rattus
1 год назад

Ксанфомалити — биофантазёр. К реальной (био)химии его фантазии не имеют совершенно никакого отношения.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Готовы ли Вы обработать лично сами первичные экспериментальные данные (включая ТВ- изображения), добытые аппаратами ВЕНЕРА? Интересен результат независимой обработки. Но это большой труд, не на один месяц .

Rattus
Rattus
1 год назад

Зачем? Как биохимику мне достаточно знать, что температура поверхности и атмосферы при ней заведомо превышает все пределы для любых сложных (нерегулярных) гетерополимеров Да даже простые полимеры при такой температуре распадаются практически все и очень быстро.
Если температура в самом холодном месте на теле превышает 500 (да даже и 450) K — ни о какой «жизни» на нём и речи быть не может.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Моя точка зрения эволюционировала за 10 лет от изложенной Вами к необходимости подготовить новую миссию на Венеру. Наша статья про гипотетическую жизнь на Венере выходит в №4 (апрель) УФН в этом году.
(Л.В. Ксанфомалити, Л.М. Зелёный, В.Н. Пармон, В.Н. Снытников Гипотетические признаки жизни на планете Венера: ревизия результатов ТВ-экспериментов 1975—1982 гг.)

Rattus
Rattus
1 год назад

Это не важно. Если среди авторов нет ни одного признанного в своей среде биохимика/молекулярщика/химика-полимерщика — это всё сказки-на—ночь от неспециалистов.
Про миссию по геологии и геохимии Венеры ещё можно подумать (особенно если там есть какие-то неравновесные процессы — типа как с ацетиленом на Титане). А на миссию именно по «поиску жизни» я лично бы гроша ломаного не дал ни там ни там.
Ничего личного — просто прямо высказываю своё мнение по этому поводу.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Налицо два подхода. В одном — изучение на новом уровне данных с поверхности Венеры. У Вас — принятие за истину мнение «специалистов» , не обращая внимание на экспериментальные данные.

Rattus
Rattus
1 год назад

Вот только я кагбе этим самым специалистом и являюсь. И опираюсь на самые настоящие экспериментальные данные по всем известным полимерам.
На каком таком «уровне» могут изучать признаки жизни те, кто в этой самой жизни вообще никаким боком не специалисты — для меня, признаться,- большая загадка.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Ссылки на две монографии, в которых приведены примеры полимеров, устойчивых при температуре венерианской поверхности, приведены в указанной статье.
«Уровень» изучения — современные алгоритмы обработки телевизионных изображений, переданных в 1975-1982 годах с поверхности Венеры.
Специалистов по ВНЕЗЕМНОЙ жизни нет ни одного. НЕТ на Земле :)) .
Считаете, что сможете помочь в планировании следующей миссии на Венеру — напишите на мой е-мейл.

Евгений
Евгений
1 год назад

Я прочел вашу статью (впрочем, по корпусу наблюдений ничего нового там нет). У меня вопрос, который, в общем-то, даже не должен был возникнуть — где-то описывалась реальная процедура обработки каждого изображения, по шагам и подробно?
Если я задеру контрастность на изображении чего угодно, я тоже могу разглядеть много интересных вещей (и не только я — Чудинов, пожалуй, наиболее яркий пример. Парейдолия — мощная штука!). Но в то же время я понимаю, что есть вполне реальные методы вытягивания информации из изображений низкого разрешения. Понять бы, какой здесь случай. Это также релевантно к вопросу о появлении/исчезновении наиболее веского свидетельства, «скорпиона», светлые и темные пятна которого так удачно совпадают со светлыми камнями и темными участками почвы на изображениях, где его якобы нет.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад
В ответ на:  Евгений

Напишите Ксанфомалити Леониду Васильевичу на его почту (указана в статье) в ИКИ. Первичные данные в ИКИ. Интересны независимые обработки изображений с использованием современных алгоритмов.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад
В ответ на:  Евгений

Евгений: Вы затронули интересную тему: парейдолия – иллюзия, подстерегающая любого за пределами известного ему мира — зрительная, слуховая, тактильная, мыслительная… От неё не спасёт никакое распознавание образов. А закуклиться в пределах известного — нам, похоже, не дано. Поэтому, остается только поддерживать любые эмпирические попытки творчески, любыми средствами, в том числе телевизионными, искать проявления жизни на Венере – знакомые и неожиданные. :)

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  Andrew

Не может. Чтобы это понять, достаточно дать себе труд разобраться в химии чуть глубже школьного уровня.
Жизнь в этой вселенной может быть основана только на нерегулярных гетерополимерах и только на принципе комплементарности, и в обязательном порядке с рядом металлов в качестве катализаторов. Наилучшим набором свойств для построения молекулярных машин обладают полиамиды (полипептиды). Полинуклеотидам как носителю наследственности тоже альтернатив немного, если вообще есть.

Andrew
Andrew
1 год назад
В ответ на:  Rattus

оу, а Вы уже разобрались с химией глубоко? заодно, дайте определение «жизни», а то, может оказаться мы о чём-то разном говорим

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  Andrew

Разобрался — это совершенно несложно. И с общим определением жизни тоже всё несложно: оно начинается там, где появляется определение _массива информации_. Т.е. жизнь определяется там, где определяется более одной _последовательности_ чего угодно, длина которой делает крайне маловероятной (т.е. практически исключает) её возникновение в той или иной естественной физической среде — т.е. по факту копирования массива информации некоторой минимальной длины (на самом деле довольно небольшой для наблюдаемой области вселенной — как наглядно видно уже из оценок Е.В.Кунина). Среди всех известных физических сред и объектов единственно пригодным носителем этой наследственной информации сколь-нибудь астрономически-значимый промежуток времени оказываются только нерегулярные гетерополимеры, обязательно включающие в себя углерод и ещё несколько неметаллов и ионы металлов в качестве катализаторов и очень полярный растворитель (или их смесь). Наша жизнь уже использует в обязательном порядке ВСЕ многовалентные неметаллы; и ТРЕТЬ ВСЕХ стабильных элементов. Можно (хотя и это — уже очень трудно) максимум представить себе жизнь с чуть-чуть другим набором элементов (например включающую кремний в состав органики — но не заменяющую!), просто слегка другой биополимер-носитель наследственной информации кроме конкретно земных нуклеиновых кислот. Безусловно — несколько другой набор биогенных аминокислот. Но представить чтобы сильно отличающаяся химическая архитектура хотя бы близко подходила по универсальности и эффективности к нашим биополимерам — уже не… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Насчёт парадокса Ферми: клетка кожи на правой пятке Бориса Штерна может встретиться с родственной клеткой на левой пятке только, если он почему-то захочет почесать пятку о пятку. Можно конечно допустить, что клетка заставит его каким-то образом пожелать почесаться, но в любом варианте – это внешняя причина по отношению и к клетке и к БШ. Готов биться об заклад – сам он, как и любой из нас, не почешется. Только если, например, стало голодно, холодно, наконец — скучно. Как тут узнать вероятность? способов, как минимум 3: первый – угадать, второй – попытаться увидеть желаемое в контексте чего-то большего, и третий — самим повлиять на вероятность в желаемую сторону, обычно из шкурных интересов. В дискуссии я вижу только 2-ой. Например, логика эволюционного фотосинтеза Армена Мулкиджаняна – это уровень звездной, солнечной системы. Масштаб логики Михаила Никитина побольше – это уровень галактики, сезонные события галактического года — он, разумеется, включает логику АМ. Ну а наши попытки выбраться с Земли – это, похоже, 3-ий, неизбежный, а там как повезёт в эстафете на выживание. И ещё – мы почему-то боимся заразить Марс земной нано- и микрожизнью, хотя по логике наших долговременных интересов это следовало бы делать в первую очередь. :)

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад

Почему боимся? Наши аппараты МАРС, которые разбились о поверхность, давно занесли на Марс земные бактерии . Сколько времени они там протянули? Оставили после себя потомство? Нет (пока) ответа.

Алекс Папышев
Алекс Папышев
1 год назад

Огромное спасибо за статью!
Немного не понял с вероятностью. Цитата «..то вероятность нужной сборки на одну «попытку» спонтанной сборки ~ 10-1081.»
Как часто происходят эти попытки? Эти попытки происходят в каком-то обьеме «бульона» каково количество этих попыток на одной землеподобной планете? Может если все перемножить и еще учесть что возможная вероятность 10-200 степени, то вероятность зарождения жизни во вселенной не так уж и мала? Поясните пожалуйста.

Денис Н.
Денис Н.
1 год назад

«…согласно теории инфляции Вселенная огромна, на десятки порядков больше ее видимой части, и если понимать под вселенной замкнутое пространство, то и вселенных с таким же, как у нас вакуумом, гигантское множество. Самая ничтожная вероятность где-то реализуется, породив удивленного созерцателя.»

В некотором смысле это обесценивает всё дальнейшее обсуждение в статье и все приведенные оценки вероятностей. Ведь любой вариант может реализоваться, а потому не всё ли равно, какова вероятность? Может быть, даже так совпало, что именно наша Вселенная просто кишит жизнью и пришельцы вокруг нас :)

ричард
ричард
1 год назад
В ответ на:  Денис Н.

Больцман говорил о «гигантской флуктуации» за 100 лет до»теории инфляции Вселенной». Гут, Линде и др. просто заменили бесконечное евклидово пространство на «гигантское множество вселенных с таким же, как у нас вакуумом».

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  ричард

Где об этом конкретно говорил именно Больцман?

ричард
ричард
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Я там не присутствовал, но гугл дает много ссылок.

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  ричард

На что?

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад

Название «Вероятность зарождения жизни» априори предполагает случайность зарождения. А если зарождение детерминированный процесс? Каковы доли случайности и детерминированности в зарождении жизни? Для последовательности актов самоорганизации, приведших к земной жизни, скорее всего, ответа в современном естествознании нет. Относительно оценок Кунина для «самовоспроизведения РНК». Если применить эти оценки к синтезу сложного полимера, к примеру, полиэтилена высокого давления, получим тоже невысокие вероятности. Однако этот полимер синтезируется миллионами тонн, как и многие другие полимеры, правда в меньших количествах. Нашему синтезу в реакторах полимеров подобные оценки не мешают. Оценки Кунина сделаны для определенной математической задачи. Придавать им какое-то абсолютное значение, скорее всего, не имеет смысла. Отношение этой задачи к моделям зарождения жизни требует серьезного обоснования. «Самовоспроизведение РНК». РНК — это один из автокатализаторов в цепочке других автокатализаторов. Для РНК из 1000 нуклеотидов число звеньев (пока неизвестных автокатализаторов) в цепочке синтезов — не более 10, а может и меньше. (Одно из возможных звеньев обсуждает Армен Мулкиджанян.) Отметим, что даже синтез очень «простой» молекулы — этилена — в газовой фазе из этана, уже автокаталитический процесс. Отметим, что древнейшее доступное вещество на Земле — метеориты углистых хондритов. В них обнаружены микрофоссилии («мумии», «скелеты» …) бактерий возраста Солнечной системы (можно посмотреть статьи ПИН РАН, где работает Марков А.). Это… Подробнее »

ольга соколовская
ольга соколовская
1 год назад

Откуда такая странная идея, что жизнь возникла на Земле. Думаю ей инфицирована вся вселенная, а в подходящих условиях она прорастает.

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад

Какие конкретно объекты во вселенной Вы предлагаете изучить на предмет «инфицированности» жизнью?

Andrew
Andrew
1 год назад

ну, принципиального вопроса это не снимает — как тогда «жизнь» появилась на других телах? точнее, как появилась РНК

Алексей В. Лебедев
Алексей В. Лебедев
1 год назад
В ответ на:  Andrew

Вот интересная ссылка, выше приведена Борисовым — https://www.svoboda.org/a/440523.html

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Площадка ТрВН – удобное место для интеллектуальных упражнений без риска потерять работу или репутацию по месту жительства. :) Мне интересен творческий аспект темы – допустим, мы созданы по образу и подобию неких Творцов и сами продолжаем эту цепь – создаем интеллектуальных роботов, все более приближающихся к самовоспроизводящимся автоматам, о которых неотступно думал фон Нейман, немало сделавший для их зарождения. Удивительная личность — научный работник и инженер по призванию высочайшего уровня и, к тому же умевший, когда хотел, анекдотом рассмешить любую аудиторию. Одно только название его лекции в Калтехе в январе 1952г заставляет вибрировать позвоночник – «Вероятностная логика и синтез надёжных организмов из ненадежных компонент». Айзек Азимов изобразил его в изумительном рассказе «Остряк», Isaac Asimov «Jokester». http://lib.ru/FOUNDATION/r_ostryak.txt Сергей Попов, замечательно резонирующий на Мир в вселенском масштабе, дал осторожный эскизный набросок такого Будущего, оптимистично представив его коэволюцией, сосуществованием с небелковой формой жизни – «Маглы в мире андроидов». https://trv-science.ru/2018/08/28/muggly-v-mire-androidov/ Мне сейчас интересна обратная задача – допустим мы ничего не знаем о себе – это, похоже, недалеко от истины – и попробуем составить свой портрет по нашим небелковым детищам. Допустим, получится узнаваемо, тогда почему бы по такому же алгоритму не реконструировать портрет и цели наших творческих предшественников. :) Свои легкомысленные соображения я уже излагал… Подробнее »

res
res
1 год назад

IMHO оценка Кунина сильно упрощена. Процессы в таких системах нелинейные и далеки от равновесия. Тут нужна новая математика нелинейных систем со свойствами самоорганизации. И потом единственны ли мы физически. Ведь мы недалеки от момента, когда вычислительные системы с обучением научатся воспроизводить себе подобных да еще и с развитием. Терминатор не за горами ))

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  res

Бесконечно далеки. Нет в природе других столь же надёжных аритектур репликаторов кроме как на белково-нуклеиновой архитектуре даже близко.
Производственная инфраструктура воспроизводства макромашин чрезвычайно громоздка и хрупка и без живых организмов не сможет функционировать сколь-нибудь долго.
Дело не в «интеллекте», а в совокупности ограничений химии и термодинамики, преодолеть которые не сможет ни один интеллект, какой бы он ни был «семи пядей во лбу».

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Rattus: «Нет в природе других столь же надёжных аритектур репликаторов кроме как на белково-нуклеиновой архитектуре даже близко.»
А хоть какие-то есть? Хотелось бы узнать ваше мнение, хотя бы в виде интуитивных соображений, не подкрепленных «_конретными_расчётами_».
По мне, само слово «архитектура» подразумевает иерархичность, контекстность в пространстве и времени – неужели мы, белковая форма – единственный самовоспроизводящийся, самодостаточный венец творения в нашей вселенной? Ощущение исключительности трудно назвать неприятным, некоторые даже полагают — оно помогает в борьбе за выживание, убирает инстинктивные и социальные тормоза – в этом смысле ваши убеждения способствуют сознательному космологическому распространению нашей белковой формы как разновидности черного тела с максимумом теплового излучения на длине 9.378 мкм. :)

Rattus
Rattus
1 год назад

>А хоть какие-то есть?

Вот такие и есть из которых мы и состоим.

>По мне, само слово «архитектура» подразумевает иерархичность, контекстность в пространстве и времени — неужели мы, белковая форма — единственный самовоспроизводящийся, самодостаточный венец творения в нашей вселенной?

Весь корпус химических знаний склоняет именно к такому выводу. И чем дальше — тем больше.

>сознательному космологическому распространению нашей белковой формы как разновидности черного тела с максимумом теплового излучения на длине 9.378 мкм.

Это вообще какая-то шизофазия не имеющая никакого отношения к физической реальности.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад
В ответ на:  Rattus

Rattus: Извините, пожалуйста, меня за мой неуклюжий пост. По строю вашей фразы, я подумал, что вы допускаете и другие «архитектуры репликаторов», пусть даже не столь же надежные.
Язык вашего текста незаурядный, для меня не из самых лёгких – например, конструкцию «корпус химических знаний» я увидел впервые.
Я допускаю – каждой форме жизни соответствует свой гомеостатический диапазон энергий, скоростей и температур. Белковой форме в виде человека – энергия химических реакций, скорость звука и температура 37 С. По закону смещения Вина этой температуре соответствует тепловое, инфракрасное излучение с максимумом при длине 9.378 мкм. Каждый из нас – живой теплогенератор, который удобно описывать в рамках модели черного тела Планка.
Нет принципиального запрета на звёздную форму жизни – для нее гомеостатический диапазон — это энергия термоядерных реакций, скорость света и температура тысячи градусов. Однако, вряд ли можно надеяться на разумный контакт с ней. Репликация, размножение однотипных дискретностей – делением, слиянием, присутствует на всех известных уровнях материи — от ядер атомов до галактик.

Rattus
Rattus
1 год назад

>Я допускаю — каждой форме жизни соответствует свой гомеостатический диапазон энергий, скоростей и температур. Белковой форме в виде человека — энергия химических реакций, скорость звука и температура 37 С.

В том-то и дело, что не только человека и даже не только белковой. Человек здесь вообще ни при чём почти. Диапазон температур известной активной жизни — от -18 до +122°С. Этот диапазон, доступный белкам — полиамидам — далеко не самым хилым полимерам среди всех по термостабильности (а по механической прочности — так вообще ведущим), при ближайшем рассмотрении также будет охватывать и бОльшую часть диапазона любого другого мыслимого нерегулярного гетерополимера.
Если же мы посмотрим на другие структуры — неполимерной природы — то сразу же видим их удручающе малое разнообразие, которое не позволит им быть носителями наследственной информации и функциональную пассивность, которая не позволит быть основой молекулярных машин, как, например, обстоит дело с кристаллами и прочей неорганикой. Или же ещё и чрезвычайную нестабильность, не позволяющую хоть сколь-нибудь долго хранить хоть сколь-нибудь заметный объём наследственной информации — как в случае метастабильных образований пылевой плазмы.

Только по одним простейшим информатическим критериям среди всей известной нам природы нужная сложность обеспечивается только в среде органических гетерополимеров, растворенных в ионизирующем растворителе с ионами различных металлов (т.е. водных растворах).

Вадим Грузинов
Вадим Грузинов
1 год назад

Наше Солнце это второе поколение и возле него появилась жизнь .И таких звёзд огромное количество . Очень сложно искать признаки жизни далеко от нашей системы . Намного проще , изучить свою солнечную систему.Ведь вероятность найти её , на Европе или Энцеладе намного больше .И возможно , многие вопросы отпадут сами собой . И микробы попали на МИР , теперь снаружи МКС найдены .Вероятно некоторые с Вояджерами уже вылетели за пределы солнечной системы . Человек уже начал распространять споры жизни .

Борис Штерн
ТрВ
1 год назад
В ответ на:  Вадим Грузинов

Те, что улетели с Вояджерами, стерилизуются космическими лучами. Надо побыстрей и в магнитной защите.

Vit Mats
Vit Mats
1 год назад
В ответ на:  Борис Штерн

Весьма огульное утверждение. Например, бактерия Deinococcus radiodurans преспокойно живет в ядерных реакторах, и обладает механизмом, восстанавливающим ДНК даже после миллиона повреждений, вызываемых излучением. А от ультрафиолета можно защититься кусочком бумаги.

Rattus
Rattus
1 год назад
В ответ на:  Vit Mats

Повреждения бывают разные. Миллион одноцепочечных далеко не только дейнококк пережить способен в принципе — для них есть стандартные механизмы репарации в любой клетке. И теперь известны и более радиостойкие микроорганизмы — например Thermococcus gammatolerans. Но в любом случае предел их радиостойкости — порядка 10^4 Грей. И ещё не следует забывать, что эти — далеко не самые вездесущие микроорганизмы — ещё вообще-то должны попасть в аппарат и далеко не в единичном экземпляре. А потом — попасть в благоприятную для жизни среду (голыми астероидами они ВНЕЗАПНО питаться не станут!)

Егор
Егор
1 год назад

Во вселенной вероятность появления жизни равна 1, то есть ее появление было неизбежным. Но вот ее появление в локальных частях вселенной было вероятным. Просто надо понимать, что вселенная развивается по динамическому закону, а ее части по стозастическрму. Вообще стохастический законы низшего уровня являются способом реализации динамического закона высшего уровня.

Илья
Илья
1 год назад
В ответ на:  Егор

Кстати да, тоже давно это знал, только не мог выразить: вселенная как целое развивается детерминистически но ее локальные части развиваются стохастически поэтому так как части зависят от целого стохастические законы низшего уровня являются способом (механизмом) реализации динамического закона высшего уровня и именно поэтому вероятность появления жизни во вселенной равна 1 но в ее локальных частях она больше 0 но меньше 1.

Это как в квантовой физике: жизнь изначально существует в состоянии суперпозиции.

Валерий Анисимов
Валерий Анисимов
1 год назад

Думаю, условный «мир РНК» появился в результате постепеной эволюции «мира коферментов». В этом случае многие «непонятки» естественным образом снимаются.

Александр Букалов
Александр Букалов
1 год назад

1. Собственно, оценки вероятностей, даваемые Е. Куниным, известны еще с 60-х годов 20-го века. Но если это так, то жизнь в принципе невозможна. Однако это, как мы сами видим, совсем не так. 2. Мы можем обсуждать различные возможные частные механизмы, типа предлагаемых Шостаком, или другие. Но вопрос лучше рассматривать системно, в контексте всей планетарной эволюции. Еще более последовательно — в контексте эволюции всей Вселенной, в которой по мере течения времени появляются все более и более сложные формы организации вещества. Например, если рассматривать планетарную эволюцию, а феномен жизни — только ее подсистему, то вполне может оказаться, что в неравновесных потоках вещества — химических молекул, создаваемых поступающей в систему энергией развивался синергетический процесс с наличием ряда химических/биохимических циклов, в которых и начали синтезироваться и реплицироваться РНК/ДНК. То есть в такой системе вероятность перехода химической эволюции в биологическую могла быть близка к единице. Возникает же, например, когерентный лазерный луч при хаотической энергетической накачке атомов рабочего тела. И какова вероятность появления такого луча, если считать по классическим законам термодинамики? Вероятно Р=10-1000000….. Или ячеек Бенара в подогреваемом масле? Другое дело, как воспроизвести такую систему. Когда-то я предлагал знакомым химикам организовать подобный процесс, но как всегда — нашлись более актуальные и приземленные работы для отчетов. В… Подробнее »

Александр Букалов
Александр Букалов
1 год назад

Кстати, стойкость к радиации таких бактерий как Thermococcus gammatolerans или Deinococcus radiodurans, которая, как уже отмечалось выше, живет в ядерных реакторах, и обладает механизмом, восстанавливающим ДНК даже после миллиона повреждений, вызываемых излучением, говорит о довольно жестких внеших условиях, воздействовавших на протобиосистемы. То есть это значительные и тепловой, ультрафиолетовый, радиационный, химический потоки. При этом молекулы, и их взаимодействия, которые не выдерживали такого давления — воздействия внешней среды — просто распадались и утилизировались. По-видимому так и «закалялась сталь» :) .

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад

Давайте рассчитаем вероятность «спонтанного появления» вот этого текста Штерна Б.: «По оценке Кунина, для того, чтобы стартовало самовоспроизведение РНК, а с ним и эволюция, как минимум, необходимо спонтанное появление следующего. • Две рРНК с общим размером не менее 1000 нуклеотидов. • Примерно 10 примитивных адаптеров по 30 нуклеотидов каждый, в целом около 300 нуклеотидов. • По менышей мере одна РНК, кодирующая репликазу, размером примерно 500 нуклеотидов (оценка снизу). В принятой модели n = 1800, и в результате Е < 10**-1081". В приведенном фрагменте имеется в виду четырехбуквенная кодировка, число возможных комбинаций 4**1800 = 10**1081, если лишь немногие из них запускают процесс эволюции, то вероятность нужной сборки на одну «попытку» спонтанной сборки ~ 10**-1081. Но Вселенная огромна, и самая ничтожная вероятность где-то реализуется.» Следуем этой оценке. В отрывке текста примерно 700 знаков из 30 букв и символов. Число состояний (комбинаций) 30 **700 ~ 10**1000. Лишь немногие из них передают смысл текста, и вероятность нужной сборки на одну «попытку» спонтанной сборки ~ 10**-1000. Разберем эту оценку как решение стандартной задачки статистической физики по шагам, отвечая на вопросы. 1. Процесс случайный (стохастический) или детерминированный? Если случайный, есть ли в нем регулярный тренд? Если детерминированный, то каков уровень шума и его спектр? Принятый ответ… Подробнее »

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Валерий Снытников: Мне импонируют ваши рассуждения. Однако, похоже, Вы не листали книгу — Кунин Е.В. Логика случая (2014). Иначе обратили бы внимание на ключевую фразу во введении -… Мой главный тезис состоит в том, что ограниченная различными факторами случайность лежит в самой основе всей жизни. В его «различные факторы» вполне укладывается ваша логика, когда, например, говорите — …Ясно, что на шаге 3 нужна другая гипотеза с учетом влияния букв и их групп, слов и предложений друг на друга. Мне нравится его восприятие случайности – как признание принципиальной открытости бесконечно интересного Мира. Похоже, наш удел – изо всех сил и безостановочно искать и конструировать закономерности исключительно, как нам кажется, из своих жизненных интересов. Хотя многие эмоционально полагают – не только наших, и будут правы – хотя бы по отношению к каждой из 10^14 клеток тела каждого из нас. Но это – высший пилотаж, а меня, например, интересует – как можно экспериментально убедиться в собственном вращении нашего Солнца, кроме как по слежению за пятнами? :)

Валерий Снытников
Валерий Снытников
1 год назад

Пионерские работы по вопросу, как внутри детерминированной динамики возникает стохастичность, выполнены Чириковым Б.В. (ИЯФ СО РАН) в 60-х годах. Это относительно современная книга физиков-теоретиков Заславский, Сагдеев РЗ Введение в нелинейную физику.1988. Можно также посмотреть Лихтенберг и соавтор (…) Регулярная и стохастическая динамика. Обратно, как из стохастической динамики многих тел на микро уровне возникает регулярная динамика макроскопических тел, известная книга Ландау Лифшиц Статистическая физика, т.1.
Собственное движение даже локальной области на поверхности Солнца измеряется на солнечных телескопах по доплеровскому сдвигу в спектральных линиях.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
1 год назад

Валерий Снытников: Похоже, по вашим ссылкам, – у вас традиционное физическое видение динамических связей случая и закона в открытых системах. Евгений Кунин названием своей книги красиво подчеркнул парадоксальность их взаимоотношения в проблеме жизни. Ваше стремление использовать телевизионные изображения с Венеры для поиска жизни можно только приветствовать, даже если некоторым оно не кажется жизненно важным.
И еще, мне показалось – ваш ответ на вопрос о собственном вращении Солнца свелся к слежению за теми же пятнами – правда, Вы их назвали более красиво – «локальные области на поверхности Солнца». :) Я не увидел внятного ответа и в упомянутой вами, интересной, энциклопедической книге М.Я. Марова, 2016 г.и.

Афонюшкин Василий
1 год назад

у меня есть некие сомнения, по поводу концепции Кунина. 1 Почему сразу репликаза? Если мы имеем абиогенное появление РНК-олигонуклеотидов пусть коротких, что подразумевает последовательное присоединение новых нуклеотидов к имеющейся цепи, то накопление множества таких олигонуклеотидов рано или поздно должно сопровождаться присоединением не отдельных нуклеотидов, а отдельных фрагментов. В таком случае скорость процесса вырастет пропорционально увеличению средней длины фрагментов РНК 2. Надо полагать, изначально речь может идти о появлении новых типов полимеров в условиях значительно большего количества полимеров предыдущего типа. То есть более актуально не достраивание второй цепи РНК а ковалентное связывание двух одноцепочечных фрагментов РНК гибридизировавшихся на третьем фрагменте РНК по принципу комплементарности. Тогда первые прообразы ферментов или РНКа-зимов должны выполнять функции РНК лигаз, РНКаз. Первые варианты РНКполимераз скорее выполняли функцию «репарации» с предшествующим разрушением некомплементарной РНК или фиксации нуклеотидов на комплементарной цепи в ожидании прохождения химической реакции по формированию ковалентной связи между мононуклеотидом и полимером РНК. Впрочем, как ветеринар, я могу и что-то и упустить в своих рассуждениях. 3. в таком случае, отбор молекул может дойти до некой конкуренции между разными типами молекул, включая появления предшественников классических РНКаз (двух типов разрушающих некомплементарную более короткую цепь и разрушающие только связь между нуклеотидами комплементарного и некомплементарного участков цепи ). 4. Разница… Подробнее »

Борис
Борис
1 год назад

На самом деле, зарождение жизни регулиуется лишь элементным составом, температурными и радиационными условиями. Кинетика образования определенных соединений?… Как выпускник кафедры химкинетики МГУ, считаю, что «пуля дырочку найдет». Тот или иной механизм будет реализован, если за миллиард лет условия будут сканироваться. Так что пессимистичные оценки 10 в минус сколько-там тысяч — ерунда полная. Серьезно не воспринимайте. Вот что правильно говорит специалист: «Таким образом, сейчас всё зависит от успехов специалистов в области пребиотической химии. Если они найдут реалистичные условия, в которых хорошо идет НР РНК, то у нас есть шанс обнаружить жизнь на других планетах. А если нет, то… НАДО ИСКАТЬ ДАЛЬШЕ»

Александр Букалов
Александр Букалов
1 год назад

К вопросу о вероятности появления жизни. Если взять корень квадратный из обратного произведения минимального временного интервала — планковского времени и максимального прошедшего — т. е. хаббловского времени (т. е. из среднегеометического интервала, умножить на постоянную Планка и разделить на постоянную Больцмана, то мы получим некую температуру. Она составляет около 310 градусов Кельвина, или…37 градусов Цельсия: https://www.researchgate.net/publication/272417434_On_dependence_of_the_characteristic_temperature_of_alive_organisms_on_the_geometric_mean_temperature_of_vacuum_of_the_Universe . И здесь возникает интересный вопрос: почему она практически равна температуре сложных живых организмов, и какова вероятность такого совпадения? Или почему cуммарная длина всей спирализованной (in vivo) ДНК земной биосферы практически равна причинному радиусу Хаббла — то есть радиусу наблюдаемой Вселенной? И ряд других «совпадений». В рамках концепции «случайной вселенной» — это просто чрезвычайно маловероятно. А в рамках теории Вселенной, как квантового конденсата особого поля, в котором вещество и его структуры, в том числе живые — являются просто возбуждениями (как фононы и ротоны в сверхтекучем гелии) — связь параметров живого и космологических параметров — совершенно естественна. Потому что 37 градусов Цельсия — это эффективная температура этого поля (кстати, 4,5 млрд лет назад — в момент формирования Земли она составляла около 100 градусов Цельсия). Поэтому возникновение и эволюция жизни в таком рассмотрении не является очень маловероятным событием. Более подробное рассмотрение с применение голографического принципа дает… Подробнее »

Георгий Рязанцев
1 год назад

«два важных оргвывода. Первый: Развитая жизнь — редчайший и ценнейший феномен во Вселенной.
Второй оргвывод: уничтожение этой жизни станет невосполнимой потерей галактического или даже космологического масштаба» и «Это следует учитывать в собственной оценке «ястребов» и политиков, готовых прибегнуть к ядерному шантажу ради надувания собственного «величия». То же самое относится к цивилизации безудержного потребления» — это архиважно! Но есть еще один момент: Тема глобальной безопасности будет подниматься вновь и вновь с каждым запуском нового коллайдера или усовершенствованием старого. Даже из отчета ЦЕРН следует, что опасность реальна, но слишком маловероятна (по их оценкам, но именно из Вашей работы можно оценить настоящий уровень риска!). С каждым новым коллайдером (мощность возрастает примерно на порядок) вероятность КАТАСТРОФЫ только растет! Если все обошлось на Теватроне и БАК — еще не значит, что так будет на новом Коллайдере. Нельзя слишком долго играть в «русскую рулетку» https://www.proza.ru/2012/12/12/1364

Борис Новиков
1 год назад

Ради поддержки «правильных» гуманистических выводов о ценности жизни человечества на Земле, можно и не обращать внимание на явную слабость их «научной» аргументации. Ещё 100 лет назад мы (люди) не знали практически всего, о чём идет речь в этом тексте. Соответственно, можно предположить, что через ещё 100 лет наши «научные знания» также изменятся КОРЕННЫМ ОБРАЗОМ. Поэтому все эти «расчёты» имеют только пропагандистскую ценность. Даже если Человечество дойдёт до самоуничтожения, то жизнь на Земле будет продолжаться, и цивилизация может быть и возникнет снова. Но для меня это ничего НЕ меняет: нужно ЦЕНИТЬ НАШЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО, просто потому, что мы его часть. И Смысл Жизни личности в поддержании жизни Человечества! (См. https://yadi.sk/i/fktyDqAZ3W2woj )

Андрей Никитин
Андрей Никитин
1 год назад

Мне кажется, название статьи некорректное. Вот что констатировал по этому поводу В.Н.Пармон: «Сегодня ученые считают, что нечто, называемое жизнью, должно отвечать нескольким условиям. Жизнь — это обязательно процесс, то есть функционирование за счет обмена веществом и энергией с окружающей средой. Живые объекты способны к размножению и воспроизведению себе подобных. Наконец, все живые объекты способны к прогрессивной эволюции в сообществе таких же объектов, благодаря наличию у них биологической памяти, способной запоминать признаки, благоприобретенные в ходе естественного отбора по Ч. Дарвину. Причем должна выполняться вся совокупность условий — любое из них в отдельности не делает объект живым. Таким образом, несмотря на то, что все процессы в живых организмах — химические, однако взятая отдельно химическая реакция не является жизнью, так же как и «воспроизведение» себе подобных». Так о чем Вы все здесь говорите? Пока весь разговор идет о том: — с какой вероятностью могут произойти какие-то биохимические реакции. — что привелок тому, что эти комплексы реакций идут на Земле. — как это повлияло на то, что результат оказался такой…. Ну как-то так, если совсем «в общем». А где тут Начало Жизни, хотя бы в том комплексном понимании, о котором говорит В.Н.Пармон? Кто из участников статьи говорит о зарождении Жизни, как явлении? Например, так:… Подробнее »

Борис
Борис
1 год назад

Простите, не понял почему «подходящий «бульон» может существовать только на молодой планете»?
Может кто-то поделиться ссылкой на «историю» о вирусах: «Эукариотная клетка появилась как химера из архейной клетки, поселившейся внутри нее симбиотической бактерии и, возможно, заразившего их вируса (а то и не одного)»?

Андрей Никитин
Андрей Никитин
1 год назад
В ответ на:  Борис

«Недавно прогремевшее открытие асгардархеот, безусловно, является замечательным достижением эволюционной биологии. Теперь мы знаем точный «адрес», по которому на эволюционном древе можно найти архейного предка эукариот. Но значит ли это, что проблема происхождения эукариот полностью решена? Конечно, нет.
Итак, чем эукариотная клетка отличается от прокариотной? Во-первых, в ней есть сложная система внутренних мембран, непременно образующая ядро — ту самую структуру, которой эукариоты обязаны своим названием. Во-вторых, в ней обязательно есть митохондрии (или хотя бы их остатки). В-третьих, в эукариотной клетке смешаны компоненты, имеющие совершенно разное происхождение — как бактериальное, так и архейное. Проще говоря, все эукариоты являются генетическими химерами. Любой состоятельный сценарий происхождения эукариот должен внятно объяснить эти три особенности их клеток. Причем желательно все разом — так, чтобы не приходилось вводить дополнительные предположения ad hoc». https://caenogenesis.livejournal.com/116094.html

Афонюшкин Василий
1 год назад
В ответ на:  Андрей Никитин

Если вспомнить что у грамотрицательных бактерий две мембраны с периплазматическим пространством между ними, то чем принципиально они отличаются от эукариот? Генетический материал заключен в отдельный компартмент в виде цитоплазматической мембраны.. Допустим некая бактерия залезла через внешнюю мембрану и стала митохондрией. Или допустим что имело место нарушение деления клетки и она стала сначала полиплоидной а потом часть генома оказалась разделена внутренней мембраной (похожий тип деления у бактерий бывает) и со временем произошло разделение функций с формированием некоего аналога митохондрии. А если еще вспомнить что значительная часть бактерий существует в виде консорциумов и синтрофных ассоциаций, то архейных генов можно было нахвататься и позднее. Ну или тесное сосуществование такой двуххромосомной клетки с археем привело к утрате кучи функций и это сделало эволюционно выгодным интеграцию части его генома путем горизонтального переноса генов.

Андрей Никитин
Андрей Никитин
1 год назад
В ответ на:  Борис

Новооткрытый микроб заполняет брешь между прокариотами и эукариотами https://elementy.ru/novosti_nauki/432477/Novootkrytyy_mikrob_zapolnyaet_bresh_mezhdu_

«В донных осадках на глубине 3283 м в Северном Ледовитом океане обнаружены микроорганизмы из надцарства архей, более близкие к эукариотам, чем любые другие прокариоты. Судя по набору генов, новая группа микробов, получившая название локиархей, обладает многими важными признаками эукариот, включая актиновый цитоскелет и способность к фагоцитозу. Скорее всего, именно благодаря этой способности предкам эукариот удалось захватить бактериального симбионта, давшего начало митохондриям. Открытие подтвердило, что эукариоты не просто имели общего предка с современными археями (что соответствует «трехдоменному» древу жизни), а произошли от одной, вполне определенной, группы архей, что соответствует «двухдоменному» древу и формально (с точки зрения кладистической систематики) заставляет считать эукариот подгруппой архей».

Alexander
Alexander
1 год назад

Коллеги или сожители по планете Земля, не будем забывать, что говоря о жизни, мы говорим о сотнях миллионов лет. Мне очень понравился второй комментарий (остальные тоже), так как содержал конкретную физико-химическую информацию, которая важна для понимания появления жизни.. Только не надо иметь семи пядей во лбу, чтобы понимать, что без углерода, азота , и главное, воды (а это уже великая планетарная случайность) ничего бы не состоялось. Но раз уж состоялось, то не нужно простых средневзвешенных оценок по «больнице», то бишь планете Земля. Если реакция принципиальна, то вероятность ее реализации в «среднем» маловероятна, а вот где-то локально может быть много больше , где соответствующий набор участников (элементов) не только много больше, но и еще и в нужной пропорции. Именно конкретизация факторов, которое сообщество способно выделить способно дать возможность посчитать всякие там вероятности. Но раз уж состоялись, выражу и пессимизм, с другими не встретимся, даже если они есть, были или будут. Это действительно намного мало вероятнее, чем какая-то реакция с 4-мя фотонами. Наверно, что-то подобное земной жизни состоялось где-то и когда-то (в кремниевую жизнь не верю, а другие «измерения» обсуждать нет смысла), но в рамках времени развития вселенной нам пересечься не дано, просто не долетим до друг друга, да и некуда лететь.… Подробнее »

Михаил Родкин
Михаил Родкин
1 год назад

Последовательность как бы этапов детерминированных и скачкообразных изменений — типичная черта развития динамических систем — называется «русла» и «джокеры». И вокруг невероятных событий много больше чем кажется. я уже приводил в ТрВ пример «невероятного» закручивания воды в ванне в водоворот — но выньте пробку и дождитесь «джокера». Обращу также внимание, что точная подстройка тепловой системы планеты под жидкую воду может осуществляться развитой экосистемой (и только ею?). На Марсе БЫЛИ водоемы и реки. Наличие авторитарных режимов — закономерность развития цивилизации. Во многих ситуациях они чрезвычайно успешны (как колонии общественных насекомых в биоте). Политика шантажа Бомбой — естественная тактика более слабого авторитарного партнера (как в КНДР — дайте риса, мне терять нечего, голодные массы меня распнут, а я перед этим вас поубиваю) … и давали. Ситуация санкций и «развития» под 1% при 4% роста ВВП по планете столь же обреченная. А про Ядерную ночь и ее последствия чай все наслышаны? Господь любит пошутить, помните пример практической бесполезности науки — «Есть ли жизнь на Марсе, нету жизни на Марсе — науке неизвестно». Ан может выйти, что этот вопрос окажется самым важным для Человечества. Кстати, Путин пропагандирует решительный прорыв в использовании искусственного интеллекта — можно представить, что искусственный интеллект обманет командование и предотвратит ядерную… Подробнее »

Михаил
Михаил
1 год назад

Начав пару лет назад смотреть лекции антропологов — понял что человек не вершина эволюции и сама эволюция к этой «вершине» и не стремится в плане появления разумной жизни
Начав изучать астрономию, астрофизику , космологию — понял что наша вселенная конечна в своем масштабе и во времени, и что звезды недосягаемы в рамках жизни одного человека
Начав изучать биологию — понял, что ДНК и само устройство живых многоклеточных организмов не недостижимое человеку совершенство, а куча «заплаток» и придумок «на ходу» и в каких то моментах даже нелепых и неэффективных.

Осталось узнать, что деда мороза не существует и до свидания)

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (14 оценок, среднее: 4,57 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: