Origin of Life?
May. 14th, 2017 11:49 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
andresolВ конце прошлого года, просматривая сайт Geektimes, я увидел удивительную картинку и не менее захватывающий заголовок "Кремниевую жизнь можно синтезировать на Земле”:
Картинка была нарисована не для обложки фантастического романа, а для пресс-релиза Калтеха о статье в журнале Science.
При ближайшем рассмотрении тревога, что на нас нападет червь из “Дюны”, исчезла. Профессор Frances Arnold продолжает свои исследования того, как мутации ферментов типа cytochrome P450 помогают катализировать внедрение карбеноидов в связи X-H. Дошли руки до X = Si.
Арнольд - тетка заслуженная. Пропихнуть в Science может, что захочет. Но какое отношение все это имеет к кремниевой жизни? Бормотания о том, что это первый пример искусственного фермента, катализирующего образование C-Si связи, не показались бы мне очень убедительными, если бы я уже не привык к подобным преувеличениям со стороны научных журналистов и вообще всех, кто занимается origin of life, astrobiology, arsenic life и прочими хайповыми вещами.
Здесь на базе University of Washington проходят регулярные серии коллоквиумов по астробиологии, которые спонсируются NASA. В теории ученые должны рассказывать о жизни во внеземном пространстве, но так как “есть ли жизнь на Марсе, науке неизвестно”, разношерстные лектора рассказывают, кто о чем горазд. Мы с братом в прошлом году послушали лекции про подсчет количества воды в порах земной коры, про возможные тектонические плиты на экзопланетах - не такие уж скучные лекции, но причем тут астробиология?
Вот и этой весной я пробежался по заголовкам семинаров, которые включают такую экзотику, как Xenolinguistics от профессорши-лингвиста из BGSU, и решил никуда больше не ходить. Как химик я разочарован. Это NASA нужно оправдание, почему им должны давать деньги, и они готовы поделиться куском с барского стола со всеми апологетами astrobiology в надежде, что уж они-то сумеют убедить публику, зачем нам нужен еще один марсоход или космический телескоп.
Несколько лет назад я прослушал астробиологический курс на курсере и прочитал книгу по той же теме, и уже тогда пришел к выводу, что это не мое. Это не то origin of life, которое я ищу. Давным-давно, когда я был амбициозным юношей, я читал эссе заслуженных химиков, что origin of life - чуть ли не единственная большая философская проблема, интересная широкой публике, которая существует в химии (в физике и биологии таких проблем больше). И если не хочешь всю жизнь заниматься карбен-боранами, важность которых нельзя объяснить даже коллегам-химикам, надо браться за самую главную задачу. Кто не хочет, как 28-летний Вёлер случайно синтезировать мочевину и войти в историю науки победителем витализма?
Шли годы, и я решил подарить философию философам, а себе оставить химию. Я стал лучше понимать важность финансирования для занятий наукой. И тема origin of life стала привлекать меня тем, что под нее очень сложно (если не невозможно) получить финансирование. Парадокс, но если у меня вдруг возьмутся собственные деньги на любой проект, то чем меньше в болоте конкуренции, тем проще мне стать в этом болоте царем. Origin of life казался уделом чудаковатых эмеритусов типа Szostak и Breslow, которые химичили в свое удовольствие.
Но чем больше я рассуждал о первом шаге, какие вещества надо смешать в колбе (а по-другому я не умею мыслить), тем лучше я понимал, почему никто не занимается origin of life серьезно. Получалось, что это не научный термин, а рекламная вывеска, за которой может скрываться, что угодно. От Miller-Urey experiment до Soai reaction - рутинная химия возводилась в ранг научных прорывов благодаря притягиванию за уши взаимосвязи с происхождением жизни.
И я рассуждал также: если изучать какой-нибудь coupling, катализируемый палладиевым комплексом, люди хмыкнут: “Все палладием катализируют, нашел, чем удивить”. А если использовать сульфиды железа, то все закричат: “Да это же может быть related to the origin of life!”. И если мне по большому счету все равно, над чем химичить: над связью бор-фтор или связью углерод-азот, то вторая со всех сторон предпочтительнее. Бог с ней с origin of life, мне бы сделать в науке нечто, что люди прочитают и мысленный лайк поставят.
Довольно давно уже я прочел миниобзор, где четко разделили богословское origin of life - изучение того, как и откуда произошла именно наша жизнь именно на нашей Земле - и секулярное origin of “life” - как смешать в колбе химикаты, чтобы из них сложилась некая сложная система, которую можно обозвать жизнью.
Я химик-синтетик, не историк, не биолог, не философ. Синтетики прошли долгий путь: синтезировали уксусную кислоту - потом стероиды - потом ДНК - теперь пора синтезировать жизнь? Но как? Согнать тысячу постдоков и собрать из аминокислот и нуклеиновых оснований - стадия за стадией - химического франкенштейна с выходом 0.0001%? Я оставлю эту работу Крейгу Вентеру :)
Неудивительно, что меня все больше стала интересовать иная область - автоматизация химического синтеза. Но насколько она иная? Живые организмы и есть такие эффективные роботы-синтетики. Без стеклянных колб, палладиевых катализаторов и силикагельных колонок. Бери и копируй - для начала. Может, статья Арнольд не так уж далека от “кремниевой жизни”, если посмотреть на нее под этим углом?
Картинка была нарисована не для обложки фантастического романа, а для пресс-релиза Калтеха о статье в журнале Science.
При ближайшем рассмотрении тревога, что на нас нападет червь из “Дюны”, исчезла. Профессор Frances Arnold продолжает свои исследования того, как мутации ферментов типа cytochrome P450 помогают катализировать внедрение карбеноидов в связи X-H. Дошли руки до X = Si.
Арнольд - тетка заслуженная. Пропихнуть в Science может, что захочет. Но какое отношение все это имеет к кремниевой жизни? Бормотания о том, что это первый пример искусственного фермента, катализирующего образование C-Si связи, не показались бы мне очень убедительными, если бы я уже не привык к подобным преувеличениям со стороны научных журналистов и вообще всех, кто занимается origin of life, astrobiology, arsenic life и прочими хайповыми вещами.
Здесь на базе University of Washington проходят регулярные серии коллоквиумов по астробиологии, которые спонсируются NASA. В теории ученые должны рассказывать о жизни во внеземном пространстве, но так как “есть ли жизнь на Марсе, науке неизвестно”, разношерстные лектора рассказывают, кто о чем горазд. Мы с братом в прошлом году послушали лекции про подсчет количества воды в порах земной коры, про возможные тектонические плиты на экзопланетах - не такие уж скучные лекции, но причем тут астробиология?
Вот и этой весной я пробежался по заголовкам семинаров, которые включают такую экзотику, как Xenolinguistics от профессорши-лингвиста из BGSU, и решил никуда больше не ходить. Как химик я разочарован. Это NASA нужно оправдание, почему им должны давать деньги, и они готовы поделиться куском с барского стола со всеми апологетами astrobiology в надежде, что уж они-то сумеют убедить публику, зачем нам нужен еще один марсоход или космический телескоп.
Несколько лет назад я прослушал астробиологический курс на курсере и прочитал книгу по той же теме, и уже тогда пришел к выводу, что это не мое. Это не то origin of life, которое я ищу. Давным-давно, когда я был амбициозным юношей, я читал эссе заслуженных химиков, что origin of life - чуть ли не единственная большая философская проблема, интересная широкой публике, которая существует в химии (в физике и биологии таких проблем больше). И если не хочешь всю жизнь заниматься карбен-боранами, важность которых нельзя объяснить даже коллегам-химикам, надо браться за самую главную задачу. Кто не хочет, как 28-летний Вёлер случайно синтезировать мочевину и войти в историю науки победителем витализма?
Шли годы, и я решил подарить философию философам, а себе оставить химию. Я стал лучше понимать важность финансирования для занятий наукой. И тема origin of life стала привлекать меня тем, что под нее очень сложно (если не невозможно) получить финансирование. Парадокс, но если у меня вдруг возьмутся собственные деньги на любой проект, то чем меньше в болоте конкуренции, тем проще мне стать в этом болоте царем. Origin of life казался уделом чудаковатых эмеритусов типа Szostak и Breslow, которые химичили в свое удовольствие.
Но чем больше я рассуждал о первом шаге, какие вещества надо смешать в колбе (а по-другому я не умею мыслить), тем лучше я понимал, почему никто не занимается origin of life серьезно. Получалось, что это не научный термин, а рекламная вывеска, за которой может скрываться, что угодно. От Miller-Urey experiment до Soai reaction - рутинная химия возводилась в ранг научных прорывов благодаря притягиванию за уши взаимосвязи с происхождением жизни.
И я рассуждал также: если изучать какой-нибудь coupling, катализируемый палладиевым комплексом, люди хмыкнут: “Все палладием катализируют, нашел, чем удивить”. А если использовать сульфиды железа, то все закричат: “Да это же может быть related to the origin of life!”. И если мне по большому счету все равно, над чем химичить: над связью бор-фтор или связью углерод-азот, то вторая со всех сторон предпочтительнее. Бог с ней с origin of life, мне бы сделать в науке нечто, что люди прочитают и мысленный лайк поставят.
Довольно давно уже я прочел миниобзор, где четко разделили богословское origin of life - изучение того, как и откуда произошла именно наша жизнь именно на нашей Земле - и секулярное origin of “life” - как смешать в колбе химикаты, чтобы из них сложилась некая сложная система, которую можно обозвать жизнью.
Я химик-синтетик, не историк, не биолог, не философ. Синтетики прошли долгий путь: синтезировали уксусную кислоту - потом стероиды - потом ДНК - теперь пора синтезировать жизнь? Но как? Согнать тысячу постдоков и собрать из аминокислот и нуклеиновых оснований - стадия за стадией - химического франкенштейна с выходом 0.0001%? Я оставлю эту работу Крейгу Вентеру :)
Неудивительно, что меня все больше стала интересовать иная область - автоматизация химического синтеза. Но насколько она иная? Живые организмы и есть такие эффективные роботы-синтетики. Без стеклянных колб, палладиевых катализаторов и силикагельных колонок. Бери и копируй - для начала. Может, статья Арнольд не так уж далека от “кремниевой жизни”, если посмотреть на нее под этим углом?
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2017-05-15 07:47 am (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 07:51 am (UTC)С какого-то момента появилась такая фигня. Если в отдельной вкладке открыть, то у меня все нормально выглядит.
no subject
Date: 2017-05-15 07:53 am (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 08:07 am (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 08:59 am (UTC)Хочу успокоить автора: дело химика, заниматься, как ни парадоксально, химией. Как дело штукатурщика - заниматься штукатуркой. Или дело милиционера - заниматься милиционированием.
Всяк сверчок знай свой шесток.
В этом нет ничего засорного.
no subject
Date: 2017-05-15 09:14 am (UTC)Я вот химик, который занимается не химией. И карьерно счастлив. Остался бы в химии -
страдал бы. И здесь простая философия не работает. Уж в молодости, если есть хоть немного таланта и амбиций, не стоит ограничивать себя ярлыком: "В дипломе у меня написано химик, надо заниматься химией".
no subject
Date: 2017-05-15 09:33 am (UTC)И не может, - поскольку есть метод науки, сводящийся к опыту, описанию и повторению опыта.
Вопросы же жизни и смерти принадлежат к области чистой мысли. Еще никто из ученых не представил чистую мысль как опыт. Опыт имеет дело с материей (вещью, понимаемой как нечто имеющее конкретное место в пространстве и времени, а мысль как таковая - не материя (не имеет материальных свойств).
Исследование мысли доступно нам только как изобретение понятий, чем занимаются философия и математика (в смысле, чистая математика), то есть такие области мысли, которые отвлечены от опыта. Поэтому они по-своему успешны.
Человек опытного знания (ученый) пользуется готовыми понятиями математики и философии. Если же такой человек хочет сам заниматься обнаружением новых понятий, он, к сожалению, должен забыть об опыте и перестать быть ученым.
no subject
Date: 2017-05-15 09:44 am (UTC)Мне-то давно стало понятно, что лезть не стоит. Но вот есть в науке понятие origin of life, и мне захотелось написать мой нынешний взгляд на то, что это за зверь - чистое шарлатанство, или есть тут рациональное зерно для серьезных ученых .
no subject
Date: 2017-05-15 10:00 am (UTC)Вот в математике вы абсолютно свободны в вашем творчестве. Никто у вас опытного знания не требует. Это чистая теория, сводимая к вычислению возможности просхождения жизни при таких-то начальных теоремах. Не нужно смешивать вещества.
Но как химик, как вы поставите такой опыт?
Допустим, вы получили органику из неорганики.
И математик (особенно, квантовый) и философ вам укажут, что вы получили жизнь не из веществ, а из живого разума - своего разума. Ваш опыт, если и не шарлатанство, то нечто вроде карточного фокуса. Вы есть живое, и вытащили из колоды тоже живое и, не исключено, при неких условиях даже разумное. Ваша жизнь есть произведение живого тела, являющегося носителем разума.
Так вы ничего не объяснили.
А построить логическую схему, доказывающую возможность происхождения жизни из неживого или опровергающую такую возможность, исключив полностью влияние разумного экспериментатора, можно только вне науки.
Пусть этим занимаются представители сфер познания, более фундаментального, чем наука. Вряд ли наука им что-то полезное подскажет. Скорее, ответ придет из математики или философии - сейчас уже сложно стало различать эти две области деятельности.
no subject
Date: 2017-05-16 03:41 am (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 11:25 am (UTC)Гомогенные реакции / автокаталитические системы вроде Miller-Urey или RNA World - это пребио. Био, судя по всему, начинает появляться с compartmentalization, когда возникает метаболизм как таковой - с разделением внутренней и внешней сред.
И окончательно появляется с цитоскелетом, обеспечивающим деление клетки.
А это уже не совсем химия в чистом виде...
no subject
Date: 2017-05-15 06:50 pm (UTC)Вот Jack Szostak изучает compartmentalization в приложении к origin of life, но все равно это простые модели по сравнению с тем многообразием, которое могло быть в природе.
no subject
Date: 2017-05-15 02:25 pm (UTC)а чем занимаетесь?
no subject
Date: 2017-05-15 06:54 pm (UTC)Счастлив я потому, что вместо десятка коллег, которые прочитали мои статьи и ничего из них для себя полезного не вынесли, теперь у меня миллионы пользователей, которые добровольно скачали мои приложения, изучили с их помощью новые для себя вещи, сдали экзамены или просто приятно провели время.
no subject
Date: 2017-05-15 05:25 pm (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 06:56 pm (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 07:44 pm (UTC)1) Есть состояние мира.
2) Есть законы физики (и химии есть в этом есть необходимость).
3) Последующее состояние мира получается из предыдущего по законам физики.
В рамках такой картины зарождение жизни не играет никакой роли и в ней нет места естественному отбору.
no subject
Date: 2017-05-15 05:53 pm (UTC)Одна надежда на креационистов, они своими вопросами провоцируют поддержание интереса, подкидывают, так сказать, дровишек в костер. Сложные проблемы они считают неразрешимыми, например, вот отличный примерчик, мне очень понравилось беседовать http://mns2012.livejournal.com/436812.html
Даже пришлось прерваться - чтобы подумать.
no subject
Date: 2017-05-15 06:59 pm (UTC)no subject
Date: 2017-05-27 01:48 pm (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 09:15 pm (UTC)no subject
Date: 2017-05-15 10:13 pm (UTC)no subject
Date: 2017-05-16 03:26 am (UTC)А ПЦР для химического синтеза - это такая прям мечта
ever since I was a little girl who learned about PCRсо времен бесконечных провальных синтезов с кучей продуктов и страданиями за делением всего этого на колонке. Может, эта вот возможность производить по темплате кучу новых таких же entities и есть признак живого (вроде по определению как раз и есть), то бишь биомолекулы - живые, а палладиевые комплексы - нет? Но тогда значит ли это, что самое живое, что есть, это роботыака следующий фундаментальный эволюционный скачок?no subject
Date: 2017-05-16 03:51 am (UTC)Вот мне тоже хочется смотреть на живые организмы, как на существующие автоматические синтезаторы. И если люди создали компьютер - аналог мозга для переработки информации, почему бы не создать аналог для переработки химикатов? ПЦР - это шаг на пути к копированию природы, но по той же аналогии это уровень арифмометра. А хочется миниатюрное дешевое устройство, которое может синтезировать любое заданное вещество. Я считаю, что это должно стать целью синтетической химии в 21 веке. Жалею, что у меня самого нет талантов к роботехнике и программированию, но поживем - увидим.
origin of life - эксперимент
Date: 2017-06-13 07:06 pm (UTC)Re: origin of life - эксперимент
Date: 2017-06-13 07:17 pm (UTC)Остались только историки науки и философы. Даже любители origin of life переключились на РНК и мембраны, а с аминокислотами решили, что вопрос закрыт: могут они самообразоваться, но аминокислоты - это не жизнь.
Re: origin of life - эксперимент
Date: 2017-06-13 09:05 pm (UTC)Поскольку очевидно, что сложное явление типа жизни крайне маловероятно в простой системе (как у Миллера - фактически в двухфазной, поскольку из твердой были только стекло и электроды - практически инертные :-( ...
Re: origin of life - эксперимент
Date: 2017-06-13 10:00 pm (UTC)А каким образом в лаборатории в колбе приблизить нынешнюю Землю? Разнообразие условий настолько велико, что и сотней колб не обойтись. Понятно, что жизнь возникла в особенном месте, а не в типичном, которое можно надежно реконструировать по геологическим данным.
Там в Figure 1 есть ссылки на эксперименты в самых разных условиях, включая добавление глины, облучение при других длинах волн, разные температуры. Но условий так много, что их тупо не перебрать. Увидели, что аминокислоты образуются в широком спектре условий, и на этом успокоились. Занялись следующими этапами. Никто не ожидает, что можно нагреть смесь газов и получится живая клетка. Сколько ни перебирай условия.
Re: origin of life - эксперимент
Date: 2017-06-14 05:38 pm (UTC)Возможно, эта Сила имеет свое поле, пронизывающее Вселенную ( в виде, например, «темной энергии» или «темной материи»), но мы пока не способны его регистрировать непосредственно – а только в виде результата, как «противовеса» второму началу термодинамики.
Поэтому можно предположить, что эксперимент по абиогенезу должен происходить в системе, обеспечивающей трехфазное (твердой, жидкой и газообразной) взаимодействие с циклами высушивания – растворения, таяния – замораживания – испарения при воздействии света с непрерывным спектром абсолютно черного тела с Т=6000К в присутствии как постоянного электрического и магнитных полей, так и импульсных электрических разрядов на фоне циркуляции как жидкой, так и газовой фаз и обеспечения процесса пенообразования на их границе...
Для обеспечения необходимых потоков воды и "ветра" при исключении возможности загрязнений мы полагаем необходимым использовать конвекцию, так же как и для осушения воздуха в "сухой комнате". Расчет мощностей соответствующих нагревателей и холодильников, по-видимому, должен учесть долю мощностей ветров и океанских течений в получаемой от Солнца Землей энергии
При этом соотношение длительностей различных циклов должно представлять существенно не кратные числа для обеспечения максимально широкого диапазона их наложений вроде 5:17:43, причем длительность минимального полуцикла должна превосходить время установления процесса в системе в несколько раз.
Хиральность биомолекул, возможно, была вызвана анизотропией электромагнитных полей в месте их возникновения, поэтому мы считаем не лишним включить в состав "свитыка" источники скрещенных постоянных электрического и магнитного поля, взаимная ориентация которых относительно потоков жидкости и "ветра" не должна меняться в течение всего эксперимента.
Тогда в подобной системе, «пронизанной» градиентами и перемешиванием найдется множество мест с различными комбинациями условий для протекания разнообразных реакций и распространения их продуктов по всему ограниченному объему установки. Эта ограниченность объема «модели Земли» за счет исключения сильного разбавления и увеличения градиентов позволяет надеяться на «сжатие» временной шкалы на несколько (5-7?) порядков, так же как и уменьшение периода циклов с дневных и годовых до, например, минут и часов (еще 2-3 порядка), что в сумме может дать требуемые 7-10 порядков для «превращения» или «сжатия» 2-3 миллиардов лет до приемлемых месяцев и единиц лет" У каждой открытой системы есть свой предел сложности структур, которые эта система способна "организовать" под действием протока энергии, в опыте Миллера - это смола, для жизни надо что-то посложнее.
no subject
Date: 2017-06-05 08:40 am (UTC)2. "У людей в двадцатом веке сложилось ошибочное впечатление, что наука может объяснить все" - это у каких-таких людей? ;) Я не могу представить ни одного PhD, который бы так про свою область думал. Ну, органики-синтетики полагают, что могут синтезировать любую стабильную small molecule, если дать достаточно денег и времени, и то есть нюансы.
3. Секвенирование генома как раз очень быстро и хорошо подхватили частные компании. Та же Илюмина достигла впечатляющих результатов по скорости и дешевизне секвенирования. Мне как химику знание геномов не очень-то нужно, но биологи: от эволюционистов до 23andme -
развлекаются во всю.
4. Финансирование науки - тема отдельная. Главное, не полагаться на одно только государство. Если лаборатория развалится без очередного госгранта, то это unsustainable, и надо срочно искать запасной вариант, пока гранты не закончились. Эту мысль я и пытаюсь до всех донести.
5. Понять, как возникла жизнь на Земле, или научиться синтезировать похожую жизнь на заказ в пробирке мы еще, может, 100-200 лет не сможем. Даже если очень напряжемся и ничем другим заниматься не будем. Поэтому цели на обозримое будущее должны быть скромнее. И Вентер тут один из немногих, кто хоть куда-то продвинулся. Пусть и самым экстенсивным путем. Но кто-то и такое должен был сделать.
no subject
Date: 2017-06-05 09:15 am (UTC)Вот про открытия 100-летней давности сейчас можно довольно смело рассуждать, что оказалось ценным, а что было пустой тратой времени и денег. У меня одно время было подобное развлечение - полистать журналы по химии 100-летней давности. В плане эффективности современная наука оказалась ничуть не хуже.
Пока люди будут бояться смерти, наука религию полностью не вытеснит. Но если измерять опросами "Верите ли вы в библейское сотворение животных в один день или в дарвиновскую теорию эволюции", то за 20 век наука религию потеснила кардинально. Но этот пост как раз о моем выводе, что интерес широких общественных масс к конкретной научной теме - еще не повод этой темой заниматься. Скорее, наоборот, хороший повод заняться чем-то более далеким от философских споров.
no subject
Date: 2017-06-05 11:39 pm (UTC)Вот и шаттлы - в космос слетали, теперь в музеях стоят, а к ним стоят очереди (сам видел). Конечно, изначально они не для музеев придумывались, но что получилось, то получилось. Хоть какое-то утешение, иначе надо радикально требовать, чтобы ни копейки денег налогоплательщиков на науку не шло. Только рынок, только хардкор. Трамп попробовал заикнуться о сокращении научных бюджетов, сразу получил несколько протестных маршей. Отказаться от госфинансирования будет посложнее, чем объяснить происхождение жизни.
no subject
Date: 2017-06-06 02:29 am (UTC)