Почему мы не видим форму жизни снова и снова?

Если жизнь образовалась на Земле по законам природы, то почему сегодня мы не можем наблюдать образование жизни из материи? Не потому ли, что это редкое явление? Кажется, сразу после образования земной жизни на земле зародилась жизнь и прошло около 2-3 миллиардов лет. Должно хватить времени, чтобы жизнь несколько раз сформировалась на пустом месте.

Эволюция занимает много времени, и за эти миллиарды лет было много эволюции… Также не кажется логичным начинать эволюцию заново. адаптируйте их снова и снова, как вы думаете, почему это начнется снова?
Приходит очень разговорный комментарий. en.wikipedia.org/wiki/Абиогенез Обратитесь к абиогенезу. Крайне редко происходит абиогенез. Это, конечно, произошло один раз и только один раз в нашем мире. Но только потому, что мы живы, должен был произойти абиогенез. Так что ничтожного шанса на абиогенез для нас нет. Учитывая, что вы выиграли в лотерею, какова вероятность того, что вы выиграли в лотерею? 100%. Тогда повторение этого события крайне маловероятно.
2-3 миллиарда лет, честно говоря, ничто по шкале абиогенеза. 10^(10^99) лет, может быть. Жду Реми, чтобы дать законный ответ на этот вопрос.
Я думаю, что одной важной проблемой будет конкуренция. Если бы новый вид примитивной формы жизни образовался сегодня из неодушевленной материи, он, вероятно, был бы быстро уничтожен («съеден») подавляющим присутствием нынешних (более продвинутых) форм жизни. Другая проблема заключается в том, что условия на Земле в то время, когда происходил абиогенез, могли сильно отличаться от сегодняшних условий, поскольку живые организмы резко изменили окружающую среду на Земле.
@LiuTianyi: Мы понятия не имеем, сколько раз на Земле происходил абиогенез, все, что мы знаем, это то, что вся жизнь на Земле восходит к одному общему предку, но этот предок не обязательно должен быть единственным временем возникновения жизни. Возможно, существовали конкурирующие формы жизни, которые проиграли нашему предку.
@LiuTianyi «Абиогенез происходит крайне редко». Это совсем не ясно. Нет никаких доказательств того, что это маловероятно в условиях, которые действительно привели к абиогенезу (которые неизвестны).
@LiuTianyi Given that you struck the lottery, what is the chance that you have struck the lottery? 100%. To have it occur again is then extremely unlikely.Поскольку вы представляете это как статистический аргумент, имейте в виду, что вероятность того, что событие произойдет снова, такое же, как и в первый раз, если только происходящее событие не влияет на условия для события, происходящего во второй раз. в статистическом смысле. (если вы только что подбросили решку, решка не становится «более вероятной» для будущего подбрасывания).
@James И я не говорил, что это будет. Я хочу сказать, что если условие уже задано, P (хвост | хвост) составляет 100%. Таким образом, как бы ни были малы шансы на P (хвост), это не имеет значения. Что будет иметь значение, так это другое событие хвоста. На этот раз она приобретет свою первоначальную вероятность. Я больше склоняюсь к философии в смысле детерминизма, чем статистики.
@LiuTianyi Неясно, какое отношение это имеет к детерминизму. Пожалуйста, дополните.
Никто не знает, как возникла жизнь.
Откуда вы знаете, что их не было? Имеем ли мы возможность найти и наблюдать это — такой же вопрос, как и то, произошло ли это.

Ответы (4)

Первая жизнь, вероятно, была настолько хрупкой и простой, что мы, вероятно, даже не узнали бы ее, если бы она появилась. Мы точно не знаем, как и где впервые появилась жизнь, но почти все теории предполагают наличие простых наборов ферментов в защищенной среде, которые со временем медленно собирают механизмы, необходимые для свободной жизни.

Это работает в древнем мире, потому что здесь нет конкуренции, поэтому даже самый простой и неэффективный репликатор способен воспроизводить, распространяться и развиваться. Сегодня любая новая жизнь должна конкурировать с существующей жизнью, у которой были миллиарды лет, чтобы развиться в высокоэффективные формы. Новое событие абиогенеза просто пройдет незамеченным, краткая вспышка быстро погаснет современной жизнью.

Это не работает в древнем мире, моделирование в лаборатории может прекрасно имитировать стерильные пребиотические условия.
@CountIblis Поэтому нам все еще чего-то не хватает в симуляциях. Наверное время.
Время не решает проблемы, в принципе важно количество шагов репликации самовоспроизводящейся системы. Если ничего не происходит, то можно подождать, пока коровы вернутся домой, ничего не произойдет, потому что ни один из шагов, необходимых для получения результата, не выполняется. Моделирование дало интересные результаты, как я указываю в своем ответе, азотистые основания, рибоза, аминокислоты были синтезированы в лаборатории из простых неорганических химических веществ, но в криогенных условиях и интенсивном УФ-облучении.
@CountIblis: я не могу согласиться с вашим утверждением, что лаборатории могут прекрасно имитировать пробиотические условия. Мы даже не знаем, где впервые возникла жизнь, и даже если бы знали, наши знания о Земле в столь далеком прошлом не обязательно позволяют нам точно моделировать эти условия. Даже в этом случае мы не знаем шкалу времени, в течение которой возникла жизнь, лабораторный эксперимент, продолжающийся в течение нескольких дней, недель или даже лет, не обязательно в достаточной степени отражает процесс, который мог занять сотни, сотни тысяч или даже миллионы лет.
@CountIblis у нас есть РНК, которая спонтанно возникает в лабораторных условиях, мы знаем, что есть нити РНК, которые могут самореплицироваться, поэтому все, что вам нужно, это лабораторные условия в достаточно большом масштабе (например, океан вместо стакана), чтобы получить один из самовоспроизводящихся нитей. см. обзор исследования здесь, оказывается, мы очень старались. nature.com/news/2009/090513/full/news.2009.471.html
@John Это интересное исследование, но я всегда буду скептически относиться к «достаточно крупномасштабным» или «достаточному количеству времени» подстановочным знакам, которые разбрасываются, чтобы компенсировать пробелы. Привлекаемые более крупные масштабы должны основываться на строгой науке.
@CountIblis это не большой пробел, последовательность сформированной РНК по существу случайна, самая короткая известная самореплицирующаяся РНК имеет длину 165 оснований, хотя, вероятно, существует более короткая. Но это означает, что вам придется провести лабораторный эксперимент десятки миллиардов раз, чтобы получить одну из этих самовоспроизводящихся нитей. но если бы в природе не было другой жизни, которая могла бы конкурировать с ней, естественный эксперимент происходил бы триллионы раз в неделю на протяжении миллионов лет. Природа могла наткнуться на правильный код последовательности с помощью чистой грубой силы.
@John Обратите внимание, что фундаментальная проблема с объяснением абиогенеза заключается в объяснении того, как развилась химия жизни, а не в том, как возникли биомолекулы. Объяснение последнего также было большой проблемой, но именно первое считается основным предметом теоретических дебатов, например, Лесли Оргель несколько десятилетий назад уже предположил, что вы можете добраться до молекул РНК в сценариях, подобных описанным в той статье в Nature. но он продемонстрировал, что это не приведет вас к все более и более крупным функциональным биомолекулам.
Я нахожу это исследование особенно интересным из-за того, как мало они сделали, чтобы это произошло, оказывается, дистилляция и разделение, которые делали все остальные, чтобы ускорить процесс, были проблемой, которую вам нужно было оставить «суп» вместе, потому что некоторые из ранних химические вещества, которые образуются, действуют как катализаторы и буферизируют более поздние.
Что вам действительно нужно, так это реализовать химию жизни в более примитивной форме еще до того, как у вас появятся молекулы РНК. В значительной степени это то, что говорит Эдди Просс , хотя он отвергает идею о том, что жизнь могла не возникнуть на Земле, его основной посыл состоит в том, чтобы серьезно отнестись к автокаталитическим свойствам более простых систем.
Почему бы и нет, РНК — это то, из чего строятся все остальные биомолекулы. РНК делает белок, ДНК, РНК и т. Д. как только у вас есть что-то, что самовоспроизводится, Evolution берет на себя подталкивание его к созданию более качественных копий, более эффективному сбору и использованию ресурсов. ЭСТ. То, что я хочу увидеть, — это попытка создать функциональную клетку, используя только РНК и ее продукты.
@CountIblis Что вы подразумеваете под «химией жизни», он хорошо объясняет образование предшественников, они сохраняются, потому что их нечего потреблять, глина не нужна в эксперименте, который я связал. Я запутался, ваш оратор хорошо объясняет, как могло произойти полностью земное формирование жизни, так в чем проблема?
@John С термодинамической точки зрения я не понимаю, как вы можете, с одной стороны, избежать проблемы ОП и начать жизнь на Земле. Живой организм в конечном счете представляет собой машину, которая может, например, использовать разность химических потенциалов для функционирования и создания копий самого себя. Таким образом, в изолированной системе, где необходимо использовать такие разности химических потенциалов, живой организм является катализатором не только для того, чтобы делать копии для себя, но и для выравнивания разностей химических потенциалов, так что это просто способ для системы получить ближе к тепловому равновесию.
Но если бы система могла приблизиться к тепловому равновесию без присутствия форм жизни с самого начала, то формы жизни вообще не возникли бы. То, что делают формы жизни, в конце концов, используют тот факт, что существует метастабильное состояние вдали от равновесия, и позволяя системе приблизиться к равновесию немного ближе, чем намного ближе, это дает некоторое пространство для самого живого организма. живут далеко от теплового равновесия. Ясно, что это требует, чтобы организмы возникли в другом месте, где были условия, еще более далекие от теплового равновесия.
Тепловое равновесие не имеет большого значения в биологии, по крайней мере, на уровне микроорганизмов, они действуют при температуре окружающей среды. Энергия — это то, что использует жизнь, очень немногие вещи в природе находятся в самом низком энергетическом состоянии: солнце, ветры, вулканические образования и сотни других вещей выкачивают энергию на поверхность планеты. Это причина, по которой на Земле много молекул с высоким энергетическим потенциалом. Жизнь по большей части использует свободную энергию Гиббса, поскольку температура и давление имеют тенденцию быть более или менее постоянными в жизни.
с жизнью или без нее Земля далеко не близка к энергетическому равновесию, там есть что использовать для жизни, а поверхность планеты не является закрытой системой, и в любой момент в нее поступает много энергии. жизнь не немного увеличивает энтропию системы, она увеличивает ее сильно, чтобы уменьшить ее на небольшую величину саму по себе. Это немного похоже на горообразование в геологии: подталкивание горы вверх — это увеличение ее потенциальной энергии, но основная система, которая вызывает это, высвобождает столько энергии, что небольшой локальный разворот не имеет значения.

Ну... подумайте... раз жизнь уже существует... и спонтанно возникла новая форма жизни, какова вероятность того, что новичок сможет конкурировать с нынешним претендентом, у которого теперь есть время развить все? видов способностей от участия в гонке вооружений между членами своей группы. (Что-то вроде того, насколько вероятно, что только что прибывшая группа пещерных людей пойдет против нации, вооруженной танками Abrams)

Также обратите внимание... первая группа земных организмов начала загрязнять море и атмосферу высокотоксичным и опасным химическим веществом... кислородом (Великое событие насыщения кислородом @The Oxygen Holocaust 2,5 миллиарда лет назад). А кислород повреждает реактивную химическую группу, необходимую для катализа химических реакций, а кислород также в значительной степени разрушил богатый химический суп, в котором впервые возникла жизнь. Даже сегодня есть много групп бактерий и архей, которые не переносят кислород.

Как только жизнь развилась, она уничтожила среду, которая позволила ей зародиться. Разрушение окружающей среды — давняя традиция земной жизни.

Кроме того, бесплатный для всех химический буфет, который был на ранней Земле ... первая возникшая жизнь съела бы все это. Ничего не оставляя, никаких строительных блоков для последующей жизни, чтобы появиться форма.

Для начала вам нужна асептическая среда для новой, беззащитной жизни. Все водные среды на нашей планете, способствующие зарождению новой жизни, являются септическими.

Примитивные формы жизни редки и менее конкурентоспособны и менее эффективны. Новые формы жизни будут похожи на червей, которые не умеют копать, а нынешние микробы будут похожи на цыплят, смешавшихся вместе в одной комнате.

Если бы у вас была стабильная теплая среда пещеры/морского дна, богатая C/H/N/O, которая оставалась защищенной в течение миллионов лет, вы могли бы получить там первые виды организмов. У них было бы на 4 миллиарда лет меньше генетической сложности, чем у нынешних микробов и грибков для нападения, защиты, быстрой адаптации, диверсификации, видообразования, устойчивости к pH, мобильности, выбора пищи, процессов пищеварения, которые сегодня пронизывают и питают каждую среду на Земле.

Новая жизнь, которая очень долго развивалась, должна защищаться от множества видов грибов, прокариот, эукариот, животных и растений, пока она находится в пещере и после того, как покидает ее.

Если бы вы вернули сегодня все странные эдиакарские виды типа медуз и пустили их в море, то рыбы и продвинутые медузы уничтожили бы их и съели. их примитивный дизайн делает их только источником пищи.

Улучшение современного прокариота по сравнению с возрастной формой жизни как разница между калькулятором 1970-х годов и айфоном с точки зрения производительности.

Ответ может заключаться в том, что жизнь не зародилась на Земле. Нет даже малейшего намека на то, что жизнь зародилась на Земле. Известные факты о ранних формах жизни на Земле из окаменелостей и все, что мы знаем о геологии ранней Земли и ранней Солнечной системы, расходятся с абиогенезом, имевшим место на Земле. Одним из аргументов против абиогенеза на Земле является именно поставленный вопрос.

Проблема не только в том, что мы не наблюдаем формирование жизни в естественной среде, поскольку это можно легко объяснить, призвав конкуренцию со стороны других форм жизни. Также можно отметить, что условия на Земле сегодня отличаются от условий на ранней Земле (кислород ядовит для ранних форм жизни). Более фундаментальная проблема заключается в том, что мы не можем воспроизвести некоторые фундаментальные химические процессы, необходимые для абиогенеза, в лаборатории в условиях, которые существовали на нашей планете в то время, когда могла возникнуть жизнь.

Например, синтез рибозы, являющейся основой РНК, из неорганических химических веществ представляется невозможным в земных условиях. Недавний эксперимент показал, что при интенсивном ультрафиолетовом облучении воды, метанола и аммиака в криогенных условиях при крайне низких давлениях в лаборатории может образовываться рибоза. Точно так же мы не можем заставить аминокислоты образовываться в земных условиях, нам снова нужно прибегать к облучению аналогов межзвездного льда в условиях, близких к вакууму.

Нам также необходимо подумать, как мы можем получить только левосторонние или правосторонние молекулы каждого типа, встречающиеся в природе. Было продемонстрировано, что репликация систем, в которых присутствуют оба варианта, приведет к конечному состоянию, в котором выживет только один тип. Но тогда мы получаем образование доменов, где в разных несвязанных пуках симметрия будет нарушена случайным образом. Этого может быть достаточно, чтобы объяснить, почему сегодня на Земле существует только левосторонняя жизнь.

Альтернативная идея состоит в том, чтобы ссылаться на тот факт, что слабое взаимодействие не соблюдает симметрию по четности. Теперь слабое взаимодействие слишком слабое, чтобы иметь отношение к молекулярной динамике. Но в радиоактивном бета-распаде это взаимодействие играет доминирующую роль, бета-излучение состоит только из левых электронов. Тогда можно постулировать, что абиогенез происходил в среде, где имело место облучение космическим бета-излучением, что привело бы к асимметрии в распаде хиральных молекул, которые затем еще больше усиливались бы автокаталитическими процессами. Это гипотеза Вестера-Ульбрикта, которую недавно успешно проверили в лаборатории .

Еще один аргумент против абиогенеза на Земле заключается в том, что требуемых условий, далеких от теплового равновесия, на Земле никогда не существовало, а в таких объектах, как кометы и протопланеты, они существуют. Это более общий аргумент, чем приведенные выше примеры. По сути, вы хотите получить набор самовоспроизводящихся молекулярных машин из их простых строительных блоков, без каких-либо машин для их создания с нуля.

Молекулы в живых организмах синтезируются с использованием чрезвычайно сложных молекулярных механизмов, таких как рибосомы . Без такой техники природная среда должна играть роль агентов, участвующих в строительстве. Необходимы как условия, далекие от теплового равновесия, так и места, где наполовину построенные, нестабильные молекулы могут быть метастабильными, позволяя появиться полной молекуле. Это говорит о том, что здесь должны играть роль криогенные условия.

Мы также можем отметить здесь, что жизнь на Земле существует в разделенной форме, вся химия происходит внутри липидной мембраны (клетки). Многие из основных молекул не были бы стабильными в гипотетической среде, которая могла существовать в геологической истории Земли. Тогда точно так же, как жизнь сегодня существует в основном в условиях, которые были враждебны ранним формам жизни (кислород в нашей атмосфере убил бы их), точно так же вполне может быть так, что условия на Земле всегда были враждебны процессам, которые могли привести к абиогенезу.

Молекулы, необходимые для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, могли развиться без какой-либо компартментализации внутри комет или протопланет (это можно было бы квалифицировать как жизнь в смысле автокаталитического процесса, способного эволюционировать). возникшие там позже.

Другой аргумент исходит из условий ранней Солнечной системы и того, что мы знаем о жизни на Земле из геологических летописей. Самые ранние свидетельства существования жизни на Земле датируются 3,7 миллиардами лет назад . Это строматолиты, которые тогда показывают, что 3,7 миллиарда лет назад на Земле существовали очень сложные формы жизни.

Почти все чрезвычайно сложные молекулярные механизмы, обнаруженные в современных клетках, должны были уже присутствовать в бактериях, образовавших эти строматолиты. Таким образом, абиогенез должен был произойти намного раньше. Однако от 4,1 до 3,8 миллиарда лет назад внутренняя часть Солнечной системы подверглась так называемой поздней тяжелой бомбардировке (LHB). В этот период условия на Земле были весьма негостеприимны для жизни. Вопрос о том, могла ли жизнь пережить настолько сильные удары, что океаны на Земле испарились, является предметом постоянных дискуссий.

Здесь следует отметить, что люди, которые утверждают, что жизнь на Земле развивалась в этот период, склонны отдавать предпочтение сценариям LHB, которые являются одним из крайних пределов геологических сценариев. например, самые большие воздействия могли быть меньше, чем думает большинство геологов. Однако последние геологические данные указывают на обратное. Недавно было обнаружено, что размер ударника, сформировавшего Mare Imbrium на Луне, был намного больше, чем предполагалось ранее . Диаметр ударника оценивается в 250 км.

Принимая во внимание, что Земля является гораздо более крупной целью, чем Луна, поэтому в нее попадали бы чаще, чем в Луну, и самые большие объекты, столкнувшиеся с Землей, также были бы больше, чем самые большие объекты, столкнувшиеся с Луной, идея о том, что возможно, LHB был не так уж и плох, поскольку жизнь на Земле становится довольно проблематичной.

Но главный аргумент против абиогенеза на Земле — это просто отсутствие доказательств в его пользу; не должно быть сюрпризом, что вещи не складываются, когда кто-то предполагает истинность гипотезы, которая не подтверждается никакими фактами.

Это ваше личное мнение или оригинальная идея? Если нет, подскажите, откуда вы это взяли.
@James Есть целые журналы, посвященные этой теме . Мое личное мнение состоит в том, что жизнь, вероятно, не зародилась на Земле, но это не личное мнение, если сказать, что есть аргументы в пользу этой идеи, а затем развивать эти аргументы.
Журнал астробиологии - это широкий журнал, который варьируется от образовательных стратегий до абиотической химии. Пожалуйста, направьте меня на статью, в которой говорится, что «жизнь пришла из космоса». Я слышал подобные аргументы раньше, и мне любопытно узнать больше по этой теме. Например, когда люди говорят о внеземной роли в биогенезе, они обычно имеют в виду следовые количества соединений, необходимых для нуклеиновых кислот, которые были обнаружены в метеорах. Они не обсуждают сложную жизнь (что следует из вашего ответа - интересно, если это правда!).
Некоторое время назад была мета-дискуссия о цитировании . У вас есть много цитат, но не ключевые люди / я хотел бы продолжить.
@James Я попытаюсь найти несколько таких статей. Но главное здесь не химикаты, а полная работающая система. Эдди Просс объясняет здесь важность такой точки зрения . Хотя он отмахивается от возможного внеземного происхождения жизни, главное состоит в том, что химия должна была эволюционировать в химию, происходящую в живых организмах. Он объясняет решающее значение экспоненциального роста самокаталитических систем. Недостаточно получить молекулы на Земле из космоса, нужны еще и химические процессы
Думаю вторая часть интереснее: youtube.com/watch?v=zkGb12xBKlM
Хотя я думаю, что вы поднимаете ряд интересных моментов, я думаю, что вы сильно преувеличиваете свой вывод и игнорируете основные проблемы с любой моделью, согласно которой жизнь возникла где-то еще. В лучшем случае утверждение, что жизнь возникла внеземно, смещает проблему, но оставляет ее нерешенной.
@JackAidley, и даже больше, поднимает новый вопрос: если жизнь возникла за пределами Земли, почему мы не видим, как жизнь возвращается на Землю снова и снова? Но кроме этого, я не думаю, что этот ответ настолько плох, чтобы иметь -4. Отдельные утверждения снабжены ссылками (даже если они немного преувеличены — но обратите внимание на более осторожные утверждения «может» — это просто вопрос стиля), подробно объяснены и не относятся к теме. Вопросу присуще основываться на гипотезах (не говоря уже о мнениях...), так как просто недостаточно данных для объяснения явления. +1
Это интересный и хорошо проработанный ответ... но на неправильный вопрос. Здесь много говорится о том, что часто называют «панспермией», но речь, безусловно, идет о «непрерывном порождении» Земли. Хотя возможное внеземное происхождение жизни имеет значение, это лишь часть ответа — можно ли его пересмотреть, чтобы приблизить к вопросу?
Оказывается, вам не нужно производить рибозу, другие более легко образующиеся сахара будут превращаться в рибозу при связывании с фосфатами. РНК может быть получена из легко образующихся фидерных химических веществ. nature.com/nature/journal/v459/n7244/abs/nature08013.html
В настоящее время нет достаточных доказательств, чтобы опровергнуть идею о том, что жизнь зародилась на Марсе, а не в предыдущей Солнечной системе. Первая жизнь на Земле на данный момент — это гренландские строматолиты возрастом 3,7 миллиарда лет. Если бы жизнь образовалась на планетах за 9 миллиардов лет последовательности звезд i/ii с менее тяжелыми элементами, ей также пришлось бы избегать сверхновых и излучения более крупных и быстро горящих более агрессивных звезд, искать убежища во льду и скалах. , и приземлиться на землю в благоприятных условиях. Это так же вероятно, как наличие планеты с гигантской луной.
Почему мы не видим форму жизни снова и снова?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v