Жизнь на Земле была даже три с половиной миллиарда лет назад. Об этом утверждают ученые, которые нашли на одном из пляжей Австралии окаменелые следы микроорганизмов, способных существовать в экстремальных условиях, даже в космосе. По мнению обнаруживших находку специалистов, на Земле тогда было не многим лучше, чем в космосе, так как кислорода в то время почти не было, а извержения вулканов часто сопровождались падением метеоритов, провоцируя новые катаклизмы. Ученые считают найденные микроорганизмы одним из косвенных доказательств того, что жизнь попала на Землю извне. По их мнению, такие же одноклеточные организмы можно найти, например, на Марсе.
Две группы американских химиков смогли повторить два ключевых элемента процесса фотосинтеза у зеленых растений - разложение молекул углекислого газа и воды при помощи энергии света, используя недорогие и легко доступные катализаторы и солнечные батареи, говорится в двух статьях, опубликованных в журнале Science.
Многие химические реакции происходят только при благоприятных условиях - к примеру, в присутствии набора катализаторов или при постоянном притоке энергии. В частности, зеленые растения используют молекулы хлорофилла для поглощения энергии Солнца и преобразования ее в свободные электроны, которые в свою очередь расходуются на расщепление молекул воды и углекислого газа.
Ричард Мазель (Richard Masel) и его коллеги из исследовательской лаборатории Dioxide Materials в городе Шампэйн (штат Иллинойс) воспроизвели одну половину этого процесса - разложение молекулы углекислого газа.
Молекулу СО2 крайне сложно разложить при помощи электрического тока - оба атома кислорода прочно связаны с углеродом, и для отрыва хотя бы одного из них нужно много электричества. Из-за этого такая реакция крайне невыгодна с экономической точки зрения.
Мазель и его коллеги смогли умерить аппетиты молекулы CO2 при помощи специального катализатора - электролита из смеси соединений имидазола и тетрафторида бора. Эта соединение относится к классу так называемых ионных жидкостей - по сути обычных солей, температура плавления которых ниже комнатной.
Ученые собрали реактор из закрытой колбы, двух электродов - серебряного катода и платинового анода, и электролита, через который пропускался углекислый газ. В первых экспериментах платиновый электрод быстро портился из-за взаимодействия с молекулами углекислого газа, поэтому ученые обернули его в пленку из нафиона - полимера, который пропускает положительно заряженные катионы и не пропускает все остальное - нейтральные молекулы воды или отрицательно заряженные анионы.
Рабочая версия реактора Мазеля и его коллег вырабатывала только три типа газов - водород и угарный газ (СО) на катионе и кислород на анионе. Эффективность работы этого устройства - то есть доля электричества, которая была потрачена на расщепление углекислого газа - составляла 96% и она не уменьшалась с течением времени, что говорит о низком расходе катализатора.
С другой стороны, текущая производительность этой системы остается достаточно низкой, что мешает использовать ее в промышленных масштабах.
Другая группа ученых под руководством Томаса Ярви (Thomas Jarvi) из лаборатории Sun Catalytix в Кэмбридже (США) реализовала вторую половину искусственного фотосинтеза - расщепление воды на кислород и водород при помощи энергии света.
Ярви и его коллеги собрали специальную солнечную панель, которая повторяет в себе водную часть фотосинтезирующих структур. Полупроводниковая часть этого устройства собирает энергию Солнца и выделяет электроны, которые подхватываются молекулами умного катализатора из оксида кобальта и бора. Это вещество переносит электроны к молекуле воды и заставляет атомы кислорода отделиться от нее и образовать молекулу нейтрального газа. Для отделения молекул водорода ученые использовали еще один катализатор - тонкую сетку из сплава никеля, цинка и молибдена.
Ученые испытали работу своего устройства, осветив ее при помощи лампы мощностью в 1 киловатт на квадратный метр, что составляет примерно 1,5 светимости Солнца. Солнечная панель поглощала примерно 8% света и использовала 85% полученной энергии - примерно 5% от мощности прожектора - на расщепление воды. По современным оценкам, растения поглощают около 1-2% солнечного света - иначе говоря, батарея Ярви и его коллег оказалась эффективнее природных.
Химики полагают, что их изобретение станет первым шагом на пути создания дешевых и компактных систем преобразования солнечной энергии в водород и кислород.
И против второго начала термодинамики? То бишь, за эволюцию (в смысле самопроизвольного усложнения системы)?
Да, Крыс, неужели Вам неизвестно, что самопроизвольное усложнение системы как локального кармана вполне согласуется с 2-ым началом, которое продолжает себе действовать в глобальных масштабах?
Абиогенез (происхождение жизни)
16 Май 2012 04:34 #127
mittelspiel написал(а):
Вопрос в том, возможна ли самосборка ДНК и белков, несущих осмысленную информацию.
А ещё точнее - коротких олигоРНК, коротких пептидов, примитивного так называемого промежуточного метаболизма (ну наподобие цикла Кребса), а уж затем более сложных белков, и лишь затем ДНК.
Хайдук написал(а):
Вот интересно как в клетках или вокруг них всех этих кирпичей все время хватает, причем в подходящей химической форме, дабы под указанием триплетами генов могло немедленно просинтезироваться соответствующим аминокислотам и белкам
На эту тему написан десяток монографии и тысячи три статей. Часть ответа - см. ниже.
Vladimirovich написал(а):
называют его Лукой (Last Universal Common Ancestor, LUCA).
Абиогенез (происхождение жизни)
16 Май 2012 04:42 #128
Vladimirovich написал(а):
Аминокислоты могли возникнуть. Но далее тупик. Какова вероятность создания более сложных структур?
Вопрос поставлен неверно.
Задам встечный и такой же неадекватный вопрос - какова вероятность самосборки белков. Известно, что белок приобретает одну из самых энергетически выгодных конформаций (если не самую). Но, если ПРЯМЫМ ПЕРЕБОРОМ при сворачивании белка проверялась бы каждая конформация за миллионную долю секунды, то времени жизни вселенной не хватило бы, чтобы белок сформировал однозначную структуру, что он и делает?
Не чувствуете подвоха?
Таким же глупым выглядит вопрос про вероятности ПРЯМЫМ ПЕРЕБОРОМ случаев.
Абиогенез (происхождение жизни)
16 Май 2012 07:11 #130
Хайдук написал(а):
Как он это делает?
Хорошим приближением является утвреждение о том, что вся необходимая информация для установления нативной вторичной и третичной структуры белка находится в его первичной структуре и термодинамическая гипотеза, согласно которой нативной конформации белка соответствует наименьшая свободная энергия Гиббса системы. До конца механизм не выяснен. См. для примера дисер www.dissercat.com/content/teoreticheskoe...a-svorachivaniya-bel
Однако не вызывает сомнения тот факт, что сворачивание идёт неким последовательным приближением - опусканием в потенциальную яму последовательными изменением состояний - при этом выбор происходит не между всем структурами, а между всё более стабильными (кстати за время порядка сотой доли секунды). Хорошим приближением считается, что фолдинг происхождит не сразу весь, а путём последовательного прилипания к ней все новых и новых звеньев белковой цепи.
Возвращаясь к эволюции - сложные молекулы также собираются не сразу все, а последовательно - через серию отборов.
Пусть нужно выбрать одну молекулу РНК из 10^60 вариантов. Не будет столько молекул (чтобы собрать все варианты Земли не хватит). Но если последовательно обогащать руду, то сменой поколений это удастся достичь. Линейная шкала времени превратится в логарифмическую.
Абиогенез (происхождение жизни)
16 Май 2012 08:21 #131
Вот почему вариант автосборки цветной волчок даже на кластерах воды дает оригинальные сюжеты, если смотреть на него как на будущий скелет некой молекулы. .
Абиогенез (происхождение жизни)
17 Май 2012 16:03 #132
LUKA написал(а):
Но, если ПРЯМЫМ ПЕРЕБОРОМ при сворачивании белка проверялась бы каждая конформация за миллионную долю секунды, то времени жизни вселенной не хватило бы, чтобы белок сформировал однозначную структуру, что он и делает?
Не чувствуете подвоха?
Таким же глупым выглядит вопрос про вероятности ПРЯМЫМ ПЕРЕБОРОМ случаев.
Ну мы не говорим о прямом переборе, конечно, и вопрос так не ставится. Есть некий случайный процесс, условно дискретный, ибо число жизнеспособных конформаций белка счетно, по видимому. Впрочем, если Вы скажете что это не так, то я поверю на слово.
При этом вероятность перехода вверх, на уровень N+1 есть сильно убывающая функция от N. Насколько сильно, не знаю. Думаю, экспонента рядом не стояла.
Нужно прикинуть, можно попробовать создать и модельку, какова вероятность того, что траектория данного случайного процесса за период времени Т достигнет некоего уровня М, где уже можно будет говорить о создании примитивной жизни типа вируса.
Абиогенез (происхождение жизни)
17 Май 2012 18:50 #136
Vladimirovich написал(а):
на следующий уровень
я был бы рад, если бы не трезвел на сл утро
= абиогенез - это про Хайдука - он таким образом возник )
и не только пр него.
Евгений К. Мархинин - противополжность Юрию М. Дубику. Но факт что они понимают друг друга. Даже и их лошадки это понимали.
- но найдете там про абиогенез Мархинина. Они пеплы вулканов собирали так, что Сергей Булат переревенется. Но факт - там были и правовра АК. Т.е. - не сосовсем дурдом от сгоревших массивов елок вблизи Тяти.
Я же написал, что читать легко - текст наглядный, но далёк от вульгаризма изложения а ля Опарин. А ОДНА картинка мало что скажет.
Достаточно просто взглянуть и пролистать, чтобы примерно представить о чём.
Сформулированы наиболее обоснованные моменты и источники обоснования.
Происхождение промежуточного метаболизма.
Сходство природных кристаллов и активных центров металлосерных ферментов.
А что требуется для подобных переходов? В лаборатории.
Вопрос не совсем понял. Но вот воссоздать лабораторные условия даже для простейших этапов, мягко говоря, очень непросто.
Говоря об этом, люблю вспоминать, что даже 99 процентов штаммов прокариот не культивируются в лабораторных условиях - а в природе как-то ведь умудряются. Так что поиск условий in vitro - дело не столь простое, как иногда вульгарно понимают те, кто нажимают на то, что вот даже в лабораториях мудрые ученые...
Я именно про это и спрашивал. Насколько легко и вероятно все это можно воспроизвести?
Точно то, что это очень непросто.
Белые курильщики со своими особыми условиями были предсказаны в 90-х, открыты в 2000-х.
Выясняется, что есть множество разных типов курильщиков вообще. Не так давно по наивности думал, что это - только белые и чёрные курильщики, пока мне геологи не промыли мозги на примере Черного и других морей.
Наши знания даже о современном абиогенном синтезе простейшей органики весьма ограничены. А лабораторные возможности - и того меньше. Правда получилось таки фотоактивированными металло-серными минералами в искуственных условиях катализировать половину реакций восстановительного цикла Кребса - и то не факт, что таким минералом может быть сульфид цинка.
Это очень странно, что мы настолько исчерпательно и напролом НЕ знаем природных условий
Можете предложить к примеру своё видение происхождение нефти. Или верить мулькам про то, что нефть в России через 20 лет кончится (20 лет назад прогнозы были ТОЧНО ТАКИЕ ЖЕ).
Некоторые расчёты, связанные со свойствами генетического кода (а его свойства - это реликты, ибо каким он возник миллиарды лет назад, таким и остался) будут на ветке quantoforum.ru/mathematics/131-matematik...ov-2?start=600#98912 Математика для чайников.
