Каждый биолог знает, и ты в том числе, что в первичном океане, не могло быть катализатора, и снова "самосоединение, самовоспроизведение и т.д" А опытные доказательства где?И почему всё "само" ?
... Сразу же после того, как сформировались планеты и на их поверхность попало первое «допланетное» органическое вещество (и даже если не попало), на Земле начались те самые физико-химические процессы, которые породили жизнь. Для научной корректности, а также для того, чтобы можно было подсказать геологам, где искать следы первичной протожизни, сформулируем задачу – договоримся, что именно мы понимаем под феноменом «жизнь» и что могло быть ее первым проявлением.
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. Например, рост кристаллов не что иное, как саморепликация подобных соединений и структур. Но это не жизнь. Простой обмен со средой веществом и энергией тоже не есть жизнь. К примеру, основной объект исследования Института катализа – каталитические химические процессы, в основе которых лежит именно обмен веществом объема с поверхностью катализатора. Но ведь и химический катализ – это тоже не жизнь.
Только тогда, когда появляется биологическая память, дающая возможность накапливать наследственную информацию и передавать ее дальше, можно говорить о жизни. Биологическая память – это основа для естественного отбора, в ходе которого организмы усложняются, адаптируются к окружающей среде и эволюционируют. Во всех живых организмах основой биологической памяти служат молекулы РНК и ДНК.
Мы задали себе вопрос: «А возможно ли, что существовали более простые предшественники РНК и ДНК, обладавшие тем не менее свойствами, сходными с молекулярной памятью?» На самом деле очень близки к биологическим автокаталитические системы. Это системы, в которых химическая реакция ускоряется собственными конечными продуктами реакции или предшественниками этих продуктов. Иными словами, в автокаталитических реакциях, как и в сообществе живых организмов, происходит размножение, то есть саморепликация молекул.
Простейшая автокаталитическая реакция может быть записана как R + X –> 2 X. После реакции молекулы автокатализатора Х с «молекулой пищи» R получаются две молекулы автокатализатора. При достаточном количестве пищи в системе такое удвоение приводит к лавинообразному росту количества автокатализатора в системе.
А теперь посмотрим, как будет вести себя такая автокаталитическая реакция в открытой системе, где есть обмен веществом с окружающей средой, но количество «пищи» ограничено. Расчеты показывают, что существуют два стационарных состояния такой системы. В первом (неустойчивом) количество автокатализатора точно равно нулю. Это понятно: для того чтобы его концентрация росла, необходима исходная затравка в виде хотя бы одной предшествующей молекулы автокатализатора. Во втором стационарном состоянии концентрация автокатализатора линейно увеличивается с увеличением количества пищи. Но при этом концентрация пищи должна превышать некий минимальный уровень, зависящий от свойств конкретного автокатализатора. Если этого не происходит, то количество автокатализатора также станет равным нулю. Таким образом, для автокаталитических реакций существует критический предел, при котором еда еще есть, а автокатализатор уже исчез, то есть вымер. Причем полностью, до единой молекулы.
Рис. 3. «Естественный» отбор автокатализаторов Xi при уменьшении и последующем увеличении концентрации «пищи» R. Выживает только автокатализатор Х3, у которого критическая концентрация пищи Rкр3 оказалась меньше, чем минимальный необходимый уровень пищи (светлая точка)
Теперь представим, что структура или состав молекулы могут как-то меняться. (Не будем пока называть это мутацией.) Изменение структуры и состава молекулы приводит к изменению ее свойств. Поэтому для каждой измененной молекулы будет своя критическая концентрация пищи. Если концентрация пищи будет уменьшаться до значений ниже критических, то сначала исчезнут те автокатализаторы, для которых эти критические значения количества пищи были максимальны. Если количество пищи снова увеличится, то исчезнувшие типы автокатализаторов не восстановятся уже никогда, потому что исчезли их затравки (рис. 3). Чем это не естественный отбор, аналогичный отбору в биологических популяциях?
//академик В. Н. Пармон
=====
... Я бы даже не спешил сейчас упоминать РНК или белки – хотя вообще говоря, как раз сама проблема происхождения жизни все время вращается вокруг выбора этих начальных субстанций, что это было – белки, РНК, сахара, липиды. Я думаю, что не в этом дело. Все-таки возвращаясь к проблеме упорядочения. Ясно, что нужна машина, которая бы это упорядочение рождала. И в принципе выясняется, что при определенных обстоятельствах, при определенных условиях такая машина есть. Ее можно назвать, можно понять, как она функционирует. С этим, в общем, легко даже согласиться, потому что там нет ничего напряженного. Это открытые системы, необратимые реакции, связанные в стационарную систему. Здесь насчет стационарности можно уже спорить, но тем не менее это тоже возможно. И если такая система сопряжена микроскопически с некоторой реакцией, где происходит диспропорционирование энтропии... Понятие микроскопического здесь очень важно. Потому что немикроскопического диспропорционирования энтропии не может быть. Так вот, если есть такая реакция, тогда такую машину, в принципе, можно показать. Я не хочу на этом останавливаться подробно, главное – она будет рождать упорядочение. А если она будет рождать упорядочение, за этим следует целый ряд очень важных выводов. Что за реакция возможна здесь? Оказывается, есть прекрасный кандидат на роль такой реакции, способной удовлетворить требованиям такой машины. А требования простые. Опять-таки, она должна быть энергоподающей, потому что надо заводить стационарную систему, которая должна потреблять энергию. Она должна энтропию отбирать в этом процессе. И она должна микроскопически сопрягаться с теми процессами, которые важны и типичны для первичной эволюции. И вот такой молекулой, с вашего разрешения, является аденезинтрифосфат. А если говорить о реакции – это гидролиз аденезинтрифосфата. Как раз все это происходит с данной молекулой. В частности, что такое химическое сопряжение, которое чаще всего вызывает вопросы? Дело в том, что большинство реакций, связанных с образованием полимеров, это реакции с отбором воды. Чтобы два нуклеиновых основания соединились между собой в какую-то цепочку, они выбрасывают воду и соединяются. Аминокислоты образуют пептитную цепь, они выбрасывают воду, соединяются и так далее. Это крайне характерно для любых реакций биосинтеза. А гидролиз АТФ – это как раз присоединение воды. То есть, иначе говоря, на воде, на молекуле воды осуществляется перекресток, где происходит микроскопическое сопряжение. И благодаря этому, если гидролиз АТФ идет с повышением энтропии, то он может с понижением энтропии заставить идти реакцию, которая с ним сопряжена. А если это стационарная система, то она низкоэнтропийный продукт будет рождать просто как с конвейера.
...
Аденозинтрифосфат содержит аденин, содержит рибозу и фосфат. Ну, фосфатные группы не представляют большого интереса. Но дело в том, и это как раз изумительная сторона дела, что эта сравнительно сложная молекула имеет сравнительно простой путь возникновения. Дело в том, что на первичной земле, а мы сейчас это точно видим, нет проблемы с определенным органическим фоном, Скажем, цианистый водород, формальдегид. Те же аминокислоты, они присутствуют в межзвездном пространстве, в метеоритах. И естественно, они могли быть на ранней земле тоже. Так вот аденин – это не что иное, как всего лишь конденсат пяти молекул цианистого водорода. Пять молекул цианистого водорода определенного вида – это аденин. А рибоза – это не что иное, как пять молекул формальдегида, опять-таки сложенных определенным образом. Ну, фосфат – это не представляет сложности. Но там есть определенные проблемы. Проблема состоит в том, что такая полимеризацию аденина или формальдегида, или цианистого водорода, воденина или формальдегида в рибозу, она проходит в определенных только условиях. Дело в том, что цианистый водород с формальдегидом раньше соединяются между собой, получается так называемая циангедриновая реакция...
...
важно представить ту обстановку на Земле, которая могла способствовать зарождению жизни. И вот эта модель, помимо всего прочего, она диктует нам выбор тех условий, которые мы должны версифицировать: могли быть такие условия или не могли быть такие условия. Так вот, такая возможность существует. Очень просто. Для этого должна быть восстановленная атмосфера, то есть атмосфера, в которой, скажем, углерод присутствует не в виде СО2, а в виде метана, азот не в виде молекулярного азота, а в виде аммиака, например. Так вот, в восстановленной атмосфере аденин может формироваться свободно. Там нет формальдегида. А формальдегид зато может прекрасно образовываться в водном бассейне. И вот когда аденин выпадает в этот водный бассейн, где рибоза уже может быть связана с фосфатами, там может возникнуть, в принципе, аденезинтрифосфат. Здесь есть очень интересный момент, Сергей Дмитриевич, как ни странно, даже проверки этой гипотезы. Дело в том, что циангидриновая реакция дает в качестве продуктов аминокислоты или гидроксикислоты. Аминокислота – это когда NH2-гpyппa присоединяется, а гидроксика – это когда на это место ОН-группа садится. Вот если вы соедините цианистый водород с формальдегидом, вы можете прийти к этим двум очень важным органическим соединениям. Так вот, на Земле возможно отдельное формирование аденина, отдельное формирование рибозы, и затем – образование аденезин-трифосфата. Есть метеориты. Там есть органические соединения в углистых андритах, и эти метеориты образовались в результате распада так называемых «родительских тел». А это небольшие первичные тела. Это очень ранний процесс, когда при возникновении Солнечной системы нагревалась первичная вода, и произошла гидротермальная обработка всего этого массива. Там ни о какой, естественно, атмосфере или же водной оболочке отдельной не может идти речь. Это всё некий конгломерат. Какие там соединения мы видим в углистых андритах? Мы видим обилие аминокислот и гидроксикис-лот из органических соединений.
...
И я хочу сказать о главном, что, по-видимому, вас смущает в более простой и приземленной модели происхождения жизни. Первое, на чем я остановился, это самый начальный момент. Начало. Это когда из ничего возникает некая машина, которая способна к упорядочению. То есть к производству полимеров, потому что полимеры это и есть нечто, что является упорядоченным. Потому что упорядочение – это ограничение степеней свободы, вообще-то говоря. И в дальнейшем, в ходе всей эволюции упорядочение – это ограничение свободы, это установление соответствий. В этом, собственно, и состоит смысл упорядочения. Так вот, данная машина это начинает делать, в том числе и полимеры. Я, чтобы быть очень быстрым, скажу только одну вещь. Дело в том, что та модель, которую я предложил, она включает два очень важных обстоятельства или параметра – это линейность и итеративность. Упорядочение, о котором я сказал, оно микроскопическое. Оно происходит на микроскопическом уровне. То есть достаточно одной молекулы. Не большой выход, не массовый, как в химии, где мы получаем много молекул как результат какого-то химического процесса – одной молекулы, вообще говоря, достаточно. Вот это и есть упорядочение. А следующее – это итеративность, это воспроизведение. Вся моя теория эволюции стоит на двух ножках – это микроскопическое упорядочение и затем многочисленные копии. Так вот, подходя к генетическому коду, – потому что здесь много о чем можно с интересом говорить, – но это самое любопытное. Дело в чем? Сергей Дмитриевич прав, катализаторы – это самое главное. Это самая главная возможность упорядочения. Потому что чем занимаются катализаторы? Они селективны. Они устанавливают очень точное соответствие. Поэтому упорядочение – это прежде всего рождение катализатора. Но катализаторы лучшие – это катализаторы из аминокислот. Вот что мы, собственно, и имеем, фермент сегодняшний. И они очень хороши в этой роли. Причем не обязательно иметь роскошный фермент, которым мы обладаем сегодня, в конце эволюции. 5 аминокислот, соединенных вместе – уже катализируют очень неплохо. Они в десятки раз могут ускорить определенную реакцию. То есть это с самого начала уже работающая некая вещь. Но они никуда не годятся с точки зрения репродуктивности. Аминокислотные цепочки не в состоянии себя воспроизвести. Есть другие молекулы – нуклеиновые основания. Нуклеиновые основания – плохие катализаторы. У них есть каталитические свойства. Нобелевскую премию дали за открытие каталитических свойств РНК, потому что очень важно, что РНК не только информационная молекула, но и каталитическая. Это очень важно. Но тем не менее как катализаторы они очень слабы. Но зато прекрасно умеют себя воспроизводить. Потому что те комплиментарные цепочки, которые они образуют, это великолепный путь к воспроизведению. Что произошло? Произошел автокатализ аминокислотных цепочек через цепочки нуклеиновых оснований. Эти умеют хорошо катализировать, атезато прекрасно могут репродуцироваться. И поэтому природа нашла, она не могла не найти в процессе упорядочения – ведь речь идет об упорядочении – эту машину, которая работает. Она не могла не найти этой возможности связать эти два качества, которые дальше вместе дали возможность развернуться уже эволюции в полном объеме, потому что есть катализатор и есть возможность его воспроизведения. ...
//Эрик Михайлович Галимов - академик РАН, директор Института геохомии и аналитической химии им. В. И. Вернадского
