автор: kak сообщение 7821

«Бедные молекулярные биологи, генетики и селекционеры об этом не знают и продолжают успешно предсказывать (и я в том числе)». Это результат эмпирических данных, из которых вывели некоторые статистические данные, но никак не теоретические предсказания. Я и обратил внимание на твою статью, решив, что ты обнаружил не среднестатистическое отклонение, а именно нашел теоретическое обоснование эволюционных преобразований на уровне молбио. Извини, ошибся.

kak, ты выдвинул множество экстремальных нетрадиционных точек зрения: наподобие тех, как если отрицать существование атома. Я готов вникать в любое изложение, но с условием аргументации, чего ты так и не сделал. Последнее утверждение опять же неверно и просто свидетельствует о том, что ты статей не читал.

22.01.2011г. 8:49:09

Спасибо, крайне интересно, и выглядит слишком красивым, что бы не быть хотя бы частично верным. ))
Хочу уточнить, я правильно понимаю, что в этой модели после занятия соответствующей альфа- кета кислотой "правильной" позиции относительно динуклеотида неизбежно запускается последующая цепь химических реакций, которые приводят к синтезу строго определённой аминокислоты из "списка 14-ти", причём синтезируемая аминокислота однозначно задаётся видом альфа-кето кислоты и видом оснований бинуклеотида?


21.08.2011г. 21:11:46

автор: kak сообщение 7719

Справка: Код правило (алгоритм) сопоставления каждому конкретному сообщению строго определённой комбинации символов (знаков) (или сигналов). Кодом также называется отдельная комбинация таких символов (знаков) слово. Генетический код, для КОГО он, кто его составляет/читает? И в каких единицах, знаках он измеряется?

Постараюсь покороче, но вопрос затрагивает довольно большой массив информации, требуемой для изложения.
В живых системах выделяется несколько кодовых систем, они так и называются биологические кодовые системы.
В генетическом коде выделяются три алфавита - два нуклеотидных и один аминокислотный. Нуклеотидные алфавиты делятся на алфавиты ДНК и РНК.
На ДНК информация записывается в виде последовательностей из четырёх дезоксирибонуклеотидов в соответствии с различием в нуклеотидах азотистых оснований - аденина, гуанина, цитозина, тимина. (A,G,C,T)
На РНК информация записывается в виде последовательностей из четырёх рибонуклеотидов в соответсвии с четырьмя азотистыми основаниями - аденина, гуанина, цитозина и урацила (A,G,C,U).
На белках информация записывается обычно в алфавите из 20 символов, соответствующих 20 так называемым каноническим аминокислотам (иногда возможно присутствие и других символов, то есть аминокислот).
Долгое время следующее утверждение, носящее название ОСНОВНОЙ ДОГМЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ, которое характеризует направление передачи наследственной информации, считалось истинным:
ДНК↔РНК→белок, а также с ДНК на ДНК и с РНК на РНК.
которая означает, что возможна передача НАСЛЕДСТВЕННОЙ информации от ДНК к РНК, от ДНК к ДНК, от РНК к РНК, от РНК к белку, но информация не может передаваться от белка к ДНК или РНК, и не может с белка на белок (информация об аминокислотной последовательности).

Соответствие ДНК→ДНК является кодом репликации (воспроизведения ДВОЙНОЙ цепи ДНК, то есть воспроизводятся ОБЕ цепи ДНК), каждая цепь воспроизводится по принципу комплементарности, то есть соответствия нуклеотидов одной цепи нуклеотидам вновь копируемой цепи: A↔T, G↔C.
Это - передача кодовых сообщений с ДНК на ДНК.

Соответствие ДНК→РНК является кодом транскрипции.
Передача сообщений с ДНК на РНК (с ОДНОЙ ИЗ ЦЕПЕЙ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ ДНК НА ОДНУ ЦЕПЬ РНК) также по правилу комплементарности: с дезоксирибонуклеотида А на рибонуклеотид U, с дезоксирибонуклеотида Т на рибонуклеотид А, с дезоксирибонуклеотида С на рибонуклеотид G, с дезоксирибонуклеотида G на рибонуклеотид С. При этом в отличие от репликации сообщение передаётся только с одной цепи ДНК только на одну цепь РНК.

Соответствие РНК↔РНК является кодом репликации РНК (с ОДНОЙ цепи одноцепочечной РНК сообщение передаётся на НОВУЮ цепь РНК, которая называется комплементарной) также по приципу комплементарности: A↔U, G↔C.

Соответствие РНК→ДНК является кодом обратной транскрипции.
Передача сообщений с ДНК на РНК (с ОДНОЙ ИЗ ЦЕПЕЙ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ ДНК НА ОДНУ ЦЕПЬ РНК) также по правилу комплементарности: с рибонуклеотида А на дезоксирибонуклеотид T, с рибонуклеотида U на дезоксирибонуклеотид А, с рибонуклеотида С на дезоксирибонуклеотид G, с рибонуклеотида G на дезоксирибонуклеотид С. При этом в отличие от репликации сообщение передаётся только с одной цепи РНК на ДВЕ комплементарные цепи ДНК.


Правило соответствия информации в направлении РНК→белок происходит по правилу почти однозначного соответствия упорядочённая тройка нуклеотидов→аминокилота (есть и ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОД между РНК и белком: код соответствия определённой последовательности на тРНК и аминоацилируемым белком - так называемый операционный код).
В последние 30 лет найден целый ряд нарушений этой догмы, иногда возможна передача информации от белка к РНК (явление редактирования РНК).

Длину кодового сообщения чаще всего измеряют для нуклеиновых кислот - в количестве нуклеотидов. Например, говорят, что длина гена составляет 1 килобазу - то есть 1000 нуклеотидов.
Длину кодового белкового сообщения измеряют в количестве аминокилот.

Устройства, ЧИТАЮЩИЕ, код:
Код репликации ДНК и РНК, транскрипции, обратной транскрипции и трансляции читается особыми (для каждой системы свой) аппаратами , представлеными специфическими белками и молекулами РНК, а также кофакторами).
Конкретнее для устройства, считывающее РНК-белковый генетический код:совокупность 23-41 транспортных РНК, 20-22 аминоацил-тРНК-синтетаз (АРСаз) и >70 компонентов рибосом - рРНК и белков, а также факторов трансляции (не считая АРСаз).

Для КОГО:

Код обеспечивает существование, размножение и эволюцию живых систем. Именно в рамках свойств ЖС, уместно говорить о значении биологических кодов наследственности.

Более подробно о биологических кодовых системах:
Здесь кратко на стр.15 http://www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBcQFjAA&url=http%3A%2F%2Frsmu.ru%2Ffileadmin%2Frsmu%2Fimg%2Fpf%2Fcb%2Fuchen_metod_rabota%2Flecture_yarygin_1k_lf_pf%2Flecture_yarygin_3.ppt&rct=j&q=%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%BA%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5%20%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D1%8B&ei=SzEwTcDRI8vAswaCpJCFCg&usg=AFQjCNGpG3RkAmbHyCB1B5JoW8MlSisXQA&sig2=NlS34i3pc6D_XdqwVB4WxQ&cad=rja
Здесь поподробнее и требует большего внимания. http://poznaisebya.com/content/view/3520/270/

14.01.2011г. 21:08:16

Для LUCA:
«Эволюцию ГК невозможно рассматривать в отрыве от эволюции метаболизма». Есть ли у тебя предположение о движущей силе (источник, механизм) изменения метаболизма?


11.01.2011г. 13:53:47

автор: kak сообщение 7691

«Эволюцию ГК невозможно рассматривать в отрыве от эволюции метаболизма». Есть ли у тебя предположение о движущей силе (источник, механизм) изменения метаболизма?

1. В самом общем смысле метаболизм может эволюционировать только с появлением новых ферментов. А начало кодирования этих ферментов какой-то воспроизводящейся и постепенно эволюционирующей матрицей - это и есть начало жизни - то есть метаболизм подпадает под контроль воспроизводящейся и эволюционирующей информации.
Один и интереснейших способов эволюции биохимических цепочек - это их ОБРАЩЕНИЕ, то есть поворот цепочки превращения (или цикла) в противоположную сторону. Так, согласно схеме, которую изложу в дальнейшем, современный цикл трикарбоновых кислот мог возникнуть в результате ОБРАЩЕНИЯ восстановительного цикла трикарбоновых кислот. Сам исходный восстановительный цикл трикарбоновых кислот мог возникнуть из ГЕОХИМИЧЕСКОГО цикла в результате появления новых катализаторов (которые впоследствие стали КОДИРОВАТЬСЯ - то есть началась жизнь) - для этого сценария существуют конкретные модели, правда пока с существенными пробелами (необъяснёнными явлениями).
Вот другой конкретный пример ОБРАТИМОСТИ цепочек превращения, которая опять же происходит вследствие появления новых ферментов http://elementy.ru/news/431293.

2. Не смотря на очень большую популярность гипотезы мира РНК, как самодостаточной системы, есть учёные (например, академик Спирин), посвятившие значительную часть жизни изучению РНК, которые ОТКАЗАЛИСЬ от самодостаточности этого мира, ввиду неспособности молекул РНК достаточно точно воспроизводиться и стабильно существовать. Немаловажно также то, что ВСЕ ИЗВЕСТНЫЕ РНК-ВИРУСЫ МОГУТ ВОСПРОИЗВОДИТЬСЯ ТОЛЬКО С ПОМОЩЬЮ БЕЛКОВ
Альтернативой может служить первичность мира, состоящего из моно-, ди-, тринуклеотидов (возможно больше), коэволюционирующих с аминокислотами в РНК-белковый мир. Фактически излагаемая статья хорошо сочетается с излагаемым взглядом.
Не смотря на то, что это предположение во многом умозрительно, есть определённые доводы в пользу такого предположения:
1)некоторое очень короткие олигонуклеотиды из 2-8 звеньев могут самовоспроизводиться в искусственных условиях.
2) они обладают очень широким спектром ферментативной активности, который мог бы быть достаточен для поддержания и эволюции гомеостаза таких систем.

После открытия ферментативной активности РНК было что-то вроде эйфории по поводу возможности самодостаточности мира РНК. Но до сих пор не удалось (не смотря на многочисленные попытки) экспериментально смоделировать ПРИЕМЛЕМОЕ самокопирование популяций РНК - он сверхнеточен
Академик Александр Спирин, долгое время предполагавший возможность существования самодостаточных популяций РНК, опубликовал статью в "Палеонтологическом журнале" (№ 5, Сентябрь-Октябрь 2007, С. 11-19).
"КОГДА, ГДЕ И В КАКИХ УСЛОВИЯХ МОГ ВОЗНИКНУТЬ И ЭВОЛЮЦИОНИРОВАТЬ МИР
РНК?"
Вот её аннотация:
Рассмотрены условия внешней среды, необходимые для существования, амплификации и эволюции мира РНК, трудности абиогенного синтеза РНК и парадоксальные ситуации, возникающие в отношении стабильности РНК, ее функционирования и места мира РНК в геологической истории Земли. Обсуждается, во-первых, несовместимость химической нестабильности ковалентной структуры РНК в водной среде и необходимости воды для формирования ее функционально активных конформаций (“водный парадокс”); во-вторых, несовместимость стабильной двуспиральной структуры РНК, требуемой для репликации РНК, и стабильных компактных конформаций одноцепочечных РНК, необходимых для каталитических функций (конформационный парадокс); в третьих, чересчур малый промежуток времени, или его отсутствие, в геологической истории Земли между окончанием массированной метеоритной бомбардировки (3.9 млрд. лет назад) и появлением первых свидетельств клеточной жизни (бактерий) в земных породах (3.8–3.85 млрд. лет назад или даже несколько ранее) (геологический парадокс). Сделан вывод о невозможности возникновения, существования и эволюции мира РНК в клеточные формы жизни на Земле. Кратко обсуждается проблема космического происхождения мира РНК и его внеземной эволюции, с последующим распространением в космосе, в основном с помощью комет, клеточной формы жизни как более устойчивой к внешним условиям по сравнению со свободной РНК.

Альтернатива? Жизнь начала эвоюционировать не с ПОЛИМЕРОВ, а с ОЛИГОМЕРОВ (популяций из НЕБОЛЬШИХ матриц). Здесь появился ПЕРВЫЙ КОД - код комплементарности.
Затем эти системы коэволюционировали до ВТОРОГО кода - РНК - белок. И только затем до ТРЕТЬЕГО - РНК-ДНК (через промежуточный этап уридинуклеиновой кислоты). Самовоспроизведение РНК-организмов как ПОЛИМЕРОВ (то есть уже достаточно длинных) могло возникнуть только после возникновения ВТОРОГО РНК-белкового кода.

11.01.2011г. 16:39:32

Для LUCA:
«…метаболизм может эволюционировать только с появлением новых ферментов…», «…ОБРАЩЕНИЕ, то есть поворот цепочки превращения…», «…появления новых катализаторов…», несомненно, это все важные условия (технологии). И как пример, не совсем удачной технологии, ты приводишь «…неспособности молекул РНК достаточно точно воспроизводиться и стабильно существовать». Но хотелось бы услышать, что является причиной (источником) появления этих технологий, их разнообразия и, возможно, тенденции, то есть механизма эволюции.


11.01.2011г. 15:21:24

автор: kak сообщение 7693

И как пример, не совсем удачной технологии, ты приводишь «неспособности молекул РНК достаточно точно воспроизводиться и стабильно существовать». Но хотелось бы услышать, что является причиной (источником) появления этих технологий, их разнообразия и, возможно, тенденции, то есть механизма эволюции.

Посмотрим, как делают арку из кирпичей. Её делают на подпорках, которые затем убирают. Арку без подпорок из кирпичей сделать нельзя.
Аналогичная ситуация происходит и с РНК. Подпорка - короткие олигонуклеотиды, которые (скажу честно, умозрительно) могли бы воспроизводиться - это показано только для некоторых вариантов и в весьма специфических условиях. Но главное, что для коротких последовательностей нуклеотидов проблем с воспроизвдением должно быть существенно меньше - это в первую очередь касается проблемы с точностью копирования.
Так вот - короткие фрагменты - это подпорка. Они могли обеспечить синтез не только новых аминокислот, но и коротких пептидов, а также, что очень важно - различных кофакторов. Мы сейчас на кофакторы иногда смотрим как на важные помощники ферментов, но в действительности нуклеотидные кофакторы (NAD, ATP, AMP, GMP, GMP, SAM и многие другие) обладают широчайшим спектром ферментативной активности, производство которых МОГЛО (я фиксирую умозрительность этого предположения) обеспечить ДАЛЬНЕЙШЕЕ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ КОПИРОВАНИЯ, а, значит, и роста размера молекулы РНК - то есть усложнения. Дальнейшее кардинальное усложнение - формирование РНК-белкового кода (еше ДО появления ДНК).
А подпорки не совсем исчезли, они остались как ключевой компонент большинства реакций в центральном биосинтезе. Эти нуклеотидные кофакторы - не просто реликт мира РНК, а реликт мира олигоРНК.
Вот статья о роли коферментов в эволюции мира РНК http://www.inbi.ras.ru/ubkh/44/kritsky.pdf


11.01.2011г. 15:37:26

В 1989 г., химик и специалист по молекулярной эволюции С.Беннер с коллегами рассмотрели современный молекулярный катализ как комплекс недавно возникших черт, наложенных на более древние свойства, останки предковой жизни [Benner S.A. 1989]. Свою работу они назвали "Современный метаболизм как палимпсест мира РНК". (Палимпсест означает то, что написано на месте прежнего текста). Древние процессы, доставшиеся современным организмам от РНК-мира, должны характеризоваться следующими признаками: 1) в процесс должна быть вовлечена РНК; 2) химические свойства РНК собственно не должны быть существенны для выполнения функции; 3) функция может выполняться и не содержащими РНК компонентами, причем более эффективно. Нуклеотидные кофакторы следует отнести к молекулярным ископаемым: эти вещества оказались «привязанными» к большому количеству ферментативных реакций, и поэтому не могут быть элиминированы естественным отбором.
Этим трём требованиям удовлетворяют некоторые кофакторы: никотинамиддинуклеотид (НАД+), S-аденозилметионин, кофермент А, флавин-адениннуклеотид (ФАД), АТФ и другие нуклеотидтрифосфаты. Эти кофакторы представлены во всех трех доменах жизни. Важно, что их РНК-овые составляющие не существенны для выполнения кофакторами своих функций [Benner S.A.et al. 1987] А, ЗНАЧИТ, ОНИ МОГЛИ ВЫПОЛНЯТЬ КОДИРУЮЩУЮ РОЛЬ, ТО ЕСТЬ МОГЛИ УЧАВСТВОВАТЬ В СЧИТЫВАНИИ КОДА ОЛИГОРНК. Так, в качестве кофактора АТФ является донором фосфата для некоторых ферментов-киназ, но эту же функцию выполняет пирофосфат, не содержащий нуклеотидов. Донорами метильной группы являются как S-аденозилметионин, так и S,S-диметилтиоацетат. Скорее всего, у общего предка существовали процессы, в которых участвовали перечисленные кофакторы, а наличие именно РНКовой составляющей обусловлено именно тем, что РНКовый метаболизм был основным в мире олигоРНК.
А различие между олигонуклеотидными матрицами и нуклеотидными кофакторами на самом начальном пути зарождения эволюционирующего по дарвиновски мира олигоРНК не было столь кардинальным. Но усложение в ходе эволюции могло происходить ТОЛЬКО ПРИ УСЛОВИИ УДЛИНЕНИЯ РНК-МАТРИЦ - и кардинальное различие между нуклеотидными кофакторами (как ТОЛЬКО носителей ферментативной активности) и более длинными молекуламии РНК (ставшими ГЛАВНЫМИ матрицами) увеличивалось.

Сходная тенденция проявилась и в дальнейшем. Дело в том, что сами молекулы РНК могут быть и матрицами, и ферментами. Но как матрицы они неидеальны (точность копирования, и, как следствие, размер генома должны быть ограничены всего несколькими т.п.н.). Поэтому в дальнейшем произошел переход к ДНК - матрица и фермент полностью разделились.


11.01.2011г. 16:36:33

Для LUCA:
Попробую несколько с другой стороны подойти. Есть эволюционный конвейер: абиотические процессы – интеллект. В нем множество технологий. Об некоторых известно достаточно, а о некоторых или очень мало или неизвестно ничего. Но, в любом случае все эти технологии связаны между собой в параллельных и/или последовательных процессах и подчиняются одним и тем же законам. Так вот, если бы можно было выделить источник и механизм движения этого конвейера, то это дало бы в руки исследователей не только возможность прогноза на дальнейшее продвижение этого конвейера, но и помогло бы правильно интерпретировать неизвестные и мало известные технологии в нем. Поэтому у меня и возник вопрос, что, возможно, у тебя есть предположение о движущей силе хотя бы изучаемого участка этого конвейера.


11.01.2011г. 16:38:25

автор: kak сообщение 7696

Попробую несколько с другой стороны подойти. Есть эволюционный конвейер: абиотические процессы интеллект. В нем множество технологий. Об некоторых известно достаточно, а о некоторых или очень мало или неизвестно ничего. Но, в любом случае все эти технологии связаны между собой в параллельных и/или последовательных процессах и подчиняются одним и тем же законам. Так вот, если бы можно было выделить источник и механизм движения этого конвейера, то это дало бы в руки исследователей не только возможность прогноза на дальнейшее продвижение этого конвейера, но и помогло бы правильно интерпретировать неизвестные и мало известные технологии в нем. Поэтому у меня и возник вопрос, что, возможно, у тебя есть предположение о движущей силе хотя бы изучаемого участка этого конвейера.

1) В самом общем понятии движущая сила одна - естественный отбор. Есть альтернативные технологии - происходит отбор более успешных. Но это - механизм в самом общем описании.
2) Есть конкретные ньюансы этого механизма - развитие одной технологии ускоряет другие (автокаталитичность) - развитие технологии олигоРНК привело ускорило развитие технологии олигопептидов - новых ферментов. Последняя вновь позволила усовершенствовать технологию воспроизведения РНК - их удлинить.
3) Ключевой сдвиг - своего рода главный ароморфоз - происходит при создании НОВОЙ КОДИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ. Для начальной эволюции жизни видение этого уже изложил. Человеческий интеллект - это новая кодирующая система, обеспечившая возможность существования и дарвиновской эволюции нового типа информации, имеющую обратную связь с выживанием. Эта система намного больше по размеру, а, значит, появилась потенциальная возможность для эволюции ещё более сложных систем, в будущем НЕ СОПОПОСТАВИМЫХ ПО СЛОЖНОСТИ с живыми классическими системами.
Эта система сейчас также напоминает прогенот - форму коллективной жизни без видовой дифференцировки ТИПОВ ИНТЕЛЛЕКТА - причина этого обусловлена спецификой наследования знаний - через социальное общение, которое НЕ ДАЁТ ТОЧНОЕ копирование, НО ДАЁТ копирование СЛОЖНОГО. А для дивергенции необходима передача информации от СТРОГО ОГРАНИЧЕННОГО количества предков (в живых системах их обычно 1-2, реже несколько).
Возникают вопросы, ответить на которые я сразу даже не решусь.
1. Возможна ли дивергенция интеллекта на основе мозга? (Пока кажется, что скорее нет, точно также, как в РНК-прогеноте).
2. Возможен ли переход к новой кодирующей системе? (Пока кажется скорее да, то есть создание искусственного разума возможно).

Да, действительно формализм феномена жизни и разума необычайно сходен!
Можно говорить о возможности дивергенции (в смысле создания ветвящейся, но без анастомозов, цепочки "предок-потомок" на одном уровне кодирования, который может сосуществовать с коллективной формой информационной (и тоже живой) системы на другом уровне кодирования.
И каков возможен предел возрастания этих уровней кодирования трудно представить.


11.01.2011г. 17:03:50