Концепция биогенеза - Форум
ENG Новый сайт

Расширенный поиск

[ Новые сообщения · Пользователи · Правила ]
Страница 1 из 41234»
Форум » SpaceEngine » Состояние разработки » Концепция биогенеза (Варианты внеземной жизни и условия их развития)
Концепция биогенеза
RattusДата: Понедельник, 24.08.2015, 16:45 | Сообщение # 1
Строитель Миров
Группа: Модераторы
Российская Федерация
Сообщений: 663
Награды: 4
Статус: Offline
Концепция биогенеза для Space Engine

Здесь описаны научно-незапрещенные варианты биогенеза - возникновения и развития внеземной жизни.

Введение
На сегодняшний день можно считать окончательно установленным, что живые организмы, сохраняющиеся в течение астрономически-значимых промежутков времени, должны иметь в основе аппарат наследственности, представляющий собой конечный (дискретный) автомат фон Неймана (скорее всего - Тьюринг-полный), способный к почти точной, но принципиально неограниченной (т.е. преодолевающей порог Эйгена) репликации своей одномерной (или, максимум, двумерной) физической матрицы и последующей Дарвиновской эволюции.

Самопроизвольное возникновение, сохранение и развитие таких систем в доступной наблюдению области Вселенной за время её существования (которыми и ограничена вселенная SE) возможно только на основе углерод-содержащих гетероатомных (т.е. обязательно содержащих в своем скелете и другие атомы кроме углерода - азот, кислород и другие достаточно распространенные неметаллы - фосфор и серу) нерегулярных полимеров и только в жидкой среде на основе высокополярного и стабильного растворителя при наличии достаточного количества ионов металлов валентностей +1 и +2 в концентрации не менее 10 ppm. В плотном соприкосновении с минеральной матрицей (в пористых породах), что возможно только при наличии на планете тектонической активности. И дополнительно - стабильной атмосферы достаточной плотности и магнитного поля.

Исходя из вышеуказанных твердо установленных (более чем поверхность Луны - С.П.Королевым) и поэтому не подлежащих обсуждению ограничений, накладываемых законами физики и химии на самовозникновение и эволюцию сложных структур (именуемые в дальнейшем "полярно-комбинаторный" или "-гетероорганический" "шовинизм", "догма" или "доктрина") предлагаются нижеследующие варианты биохимических основ экзобиоты.

Допустимые варианты экзобиохимии:

1. Углерод-азотные полимеры в водной среде
Соотношение главных многовалентных элементов в структуре биополимеров: 2С:1N:~2O.
Одновалентный элемент - почти только H.
Ключевые биогенные катионы: H+, NH4+ или его заменитель - K+; Fe2+/Mn2+/Mg2+/Zn2+. Анионы: главный - CO3-; вспомогательный, компенсирующий pH и растворимость - Cl- (или при его остром недостатке - SO42-).
Температурный диапазон - диапазон жидкой соленой воды при давлениях от 1 до 2 атм.: 255-395K (-18 - 122°C).
Пики вероятностей возникновения на планетах подходящего состава и температурного режима:
В системах с желтыми карликами (у звезд класса G2)
P<1:216 на планете земного типа
P<1:1296 на суперземле-океаниде с каменистым дном (глубина океана - не более 100 км).

2. Углерод-азотные полимеры в водно-аммиачной(2:1) среде
Соотношение главных многовалентных элементов в структуре биополимеров: 2С:1N:~1,5O.
Температурный диапазон в жидком подсоленном дигидрате аммония при 1-2 атм.: 175-315K (-98 - 42°C).
Пики вероятностей возникновения на планетах подходящего состава и температурного режима:
В системах с оранжевыми карликами (у звезд класса G9)
P<1:3888 на суперземле-океаниде с каменистым дном (глубина океана - не более 100 км).

3. Углерод-азотные полимеры в сверхкритической углекислоте (с поляризующими добавками)
Соотношение главных многовалентных элементов в структуре биополимеров: 2С:1N:~2,5O.
Температурный диапазон в сверхкритической углекислоте с примесью простых спиртов (метанола или этанола) от 79 атм.: 310-450K (37 - 177°C).
Пики вероятностей возникновения на планетах подходящего состава и температурного режима:
В системах с желтыми карликами (у звезд класса G0)
P<1:3888 на суперземле-океаниде с каменистым дном.

Дискутабельный вариант:
4. Кремний-кислород-углеродные (силиконовые) полимеры в серной кислоте (безводной)
Соотношение главных многовалентных элементов в структуре биополимеров: 1Si:1O:2С.
Температурный диапазон в жидкой серной кислоте при 1-10 атм.: 335-475K (62 - 202°C).
Пики вероятностей возникновения на планетах подходящего состава и температурного режима:
В системах с оранжевыми карликами (у звезд класса G9)
P<1:7776 на "прохладных венерах", где возможно существование жидкой и практически безводной серной кислоты на поверхности.

Хиральные варианты экзобиополимеров:
Гомохиральность биомолекул, очевидно, имеет ключевое значение на добиологическом этапе эволюции, становясь первичным разделителем копируемой и копирующей молекулы, но выбор того или иного варианта скорее всего случаен. Таким образом может существовать всего два зеркальных варианта биоты:
+ с правыми (D-) мономерами молекул наследственности и левыми (L-) мономерами биокатализаторов (земной)
- с L-мономерами молекул наследственности и D-мономерами молекул биокатализаторов

Уровни развития планетарной биоты:

1. Доклеточный - макромолекулярные самореплицирующиеся биохимические гиперциклы
Время существования: ~от 0 до 0,8 млрд. лет от завершения формирования планетной системы.

2. Прокариотический ("клеточный") - сообщество просто устроенных (некомпартментализированных) клеточных организмов и их вирусов, объединенное в единую генную сеть широким горизонтальным переносом генов.
Время существования: от 0,5 млрд. лет от завершения формирования планетной системы.

3. Эукариотический ("суперклеточный") - широкое распространение сложных (с определенного этапа эволюции - и многоклеточных) клеточных организмов, генетически высокоизолированных и способных к половому размножению.
Время существования: не ранее 2 млрд. лет от завершения формирования планетной системы. Срок возникновения находится в прямой зависимости от объема атмосферы, океана и "восстановительного буфера" из Fe (i.е. пока в атмосфере не накопится достаточное количество сильнейшего из широко доступных окислителя - молекулярного кислорода O2).
На основе углерод-азотных полимеров в водной среде - с вероятностью 1:216
На основе углерод-азотных полимеров в гидроаммониевой среде - с вероятностью 1:1296


"Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ астануцца нашшы погадкиъ!" (ЙожЪ)
AerospacefagДата: Понедельник, 24.08.2015, 18:50 | Сообщение # 2
Строитель Миров
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 1019
Награды: 3
Статус: Offline
Это все конечно просто отлично, но неплохо бы тогда климатические условия довести до ума, а то не понятно совсем, с чем иметь дело приходится.

Как на счет организмов в атмосферах газовых гигантов, а так же ледяных мирах с водяной мантией?

Цитата
P<1:216 на планете земного типа
P<1:1296 на суперземле-океаниде с каменистым дном (глубина океана - не более 100 км).

Откуда такие цифры, кстати?


Win7
Intel Core i5-2310 2.9 Ghz
4 Gb DIMM DDR3
Asus GeForce GTX760, 2 Gb GDDR-5


Сообщение отредактировал Aerospacefag - Понедельник, 24.08.2015, 18:52
RattusДата: Понедельник, 24.08.2015, 20:00 | Сообщение # 3
Строитель Миров
Группа: Модераторы
Российская Федерация
Сообщений: 663
Награды: 4
Статус: Offline
От балды biggrin (это - степенные числа, а вот основание степени пусть пытливый читатель угадает сам wink ) - в виде баланса "на глазок" между редкостью и доступностью для ползателя.

А максимальная глубина океана взята из Википузии.

Цитата Aerospacefag ()
но неплохо бы тогда климатические условия довести до ума
Мы об этом уже давно думал. А вот этим уже пусть займется кто-нибудь другой, кому более доступны фазовые диаграммы веществ и понятна физика атмосфер. Нам и химии уже более чем достаточно. tongue А для жизни как таковой, существующей в жидкой среде, все же главный параметр - это температура. Диапазон давлений для самой жидкости пусть подбирают другие.

Цитата Aerospacefag ()
Как на счет организмов в атмосферах газовых гигантов
Только при наличии там достаточного количества металлов, например падающих с космической пылью. И только не более чем в виде прокариот. И появляющихся минимум на порядок (того же основания степени) дольше и реже, чем в других местах. Капельки в облаках - куда боле разреженная среда чем поры в минералах. А значит химические взаимодействия там происходят с существенно меньшей частотой.


"Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ астануцца нашшы погадкиъ!" (ЙожЪ)
Serega_strДата: Понедельник, 24.08.2015, 20:26 | Сообщение # 4
Космический пилот
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 86
Награды: 2
Статус: Offline
Rattus, скажите, как с Вашей позиции выглядит вероятность зарождения жизни в системе красного карлика?

Cпециалист по чтению тысяч строк числовой информации :D
Пробная версия каталога химических элементов и соединений для Space Engine:
https://bitbucket.org/Sergey_iL/elementsse
RattusДата: Понедельник, 24.08.2015, 21:15 | Сообщение # 5
Строитель Миров
Группа: Модераторы
Российская Федерация
Сообщений: 663
Награды: 4
Статус: Offline
Поскольку практически все обитаемые зоны там находятся уже за границей приливной синхронизации вращений, то разве что некоторые крупные гидроаммониевые и на спутниках теплых гигантов. Но кроме того для них характерны мощные УФ-вспышки, которые будут и аммиак фотолизировать на прочный азот и очень летучий водород и для почти всякой другой жизни (кроме, может быть, экстремальной силиконовой) крайне малополезны. Короче - очень сурово-контрастные условия они порождают, чтобы там что-то могло зародиться и более-менее долго развиваться. А то, что по этому поводу пишут в Википузии - не более чем попытка натянуть сову на глобусъ.

Именно поэтому в Концепции присутствуют только желтые и оранжевые карлики. Кстати важный вопрос к астрономам (прежде всего, конечно, Инженеру): до какого класса оранжевый карлик остается спокойным и не порождает мощных вспышек? Только последних G или начальных K тоже?


"Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ астануцца нашшы погадкиъ!" (ЙожЪ)
isotericДата: Понедельник, 14.09.2015, 20:02 | Сообщение # 6
Первооткрыватель
Группа: Пользователи
Французская Полинезия
Сообщений: 372
Награды: 1
Статус: Offline
Кстати радиацию было бы неплохо включить в факторы абиогенеза
Цитата Rattus ()
Концепция биогенеза

Хоть подправьте


То что мы живем в реальном мире, это ненаучная теория. Её нельзя ни доказать ни опровергнуть.
RattusДата: Понедельник, 14.09.2015, 21:41 | Сообщение # 7
Строитель Миров
Группа: Модераторы
Российская Федерация
Сообщений: 663
Награды: 4
Статус: Offline
Цитата isoteric ()
Кстати радиацию было бы неплохо включить в факторы абиогенеза
Как запрещающий фактор? Тут надо отдельно считать - Мы в радиобиологии не специалист.
А если учитывать УФ как необходимый фактор (на что, кстати уже есть немало намёков), то тогда придётся вообще исключить даже неглубокие океаниды как возможный источник жизни в системе.

Цитата isoteric ()
Хоть подправьте
Если тут подправить, то последний раздел придётся выкинуть. Термин без "а-" был выбран специально, чтобы охватывать не только начальную химическую эволюцию, но и описывать возможности для дальнейшего усложнения получившихся организмов. Всё уже продумано. wink

Тут всплыла гораздо более иная проблема: по мере того, как Мы окончательно (в который раз, хехе) разобрался в роли различных ионов, стало понятно, что пресловутая потребность клеток в калии на самом деле ниразу не эссенциальная, а ровно наоборот, ибо калий и в бесклеточных системах рибосом и у современных прокариот вполне невозбранно полностью заменяется... аммонием! Очень похоже, что калий (отчасти даже хлорид калия - для компенсации pH), будучи очень близким аналогом аммония наоборот стал заменителем последнего, когда весь легкодоступный аммиак израсходовался на синтез органики.
Но ион аммония - не очень сильное основание, поэтому для компенсации pH ему в пару требуется также не очень сильная кислота. Такая как угольная - и это самый распространенный ион в клетках. А в свободном виде он - ни что иное как углекислый газ (если вдруг кто ещё не знает).
Таким образом, ионный состав первичных организмов определяли прежде всего... аммиак и углекислый газ. Причём в гораздо больших количествах, чем возможно в совресенной атмосфере - как по парциальному, так и по суммарному давлению.

Короче говоря: эта наша земная, якобы "чисто-водная" жизнь в основе своей не многим более водная, чем аммиачная и углекислотная! Она УЖЕ задействовала все эти вышеприведенные полярные растворители и в немалых количествах.
Если кто ещё не понял, тогда прямым текстом: из всего этого следует очень простой вывод:
не существует никакой качественно-альтернативной ("аммиачной" или "углекислотной") биохимии, а только количественно расходящиеся варианты в зависимости от соотношения доступных веществ.

Поэтому центральный раздел исходной концепции требует переписывания сквозь наверх, где второй и третий варианты просто станут пределами, между которыми будет непрерывная гауссиана вероятностей, где первый вариант будет представлять собой среднее.


"Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ астануцца нашшы погадкиъ!" (ЙожЪ)
RattusДата: Понедельник, 14.09.2015, 21:41 | Сообщение # 8
Строитель Миров
Группа: Модераторы
Российская Федерация
Сообщений: 663
Награды: 4
Статус: Offline
Цитата isoteric
Знаете тут кто то предлагал брать бактерии, которые можно найти на планете, и рассматривать их в микроскоп
В этом, кстати, большого смысла нет: морфологически (в микросокопе) прокариоты, даже столь разные как бактерии и археи (в принципе они могли бы даже образоваться на разных планетах) друг от друга практически не отличаются. Даже в электронном. Увидел вот это - считай видел всех прокариот, за исключением небольших вариаций в форме (шарик, палочка, спиралька), оболочке (толстая однослойная или тонкая многослойная), отдельных наружных гаджетов (крючков-фимбрий, половых пилей и штопоров-жгутиков) и редких внутренних (спор, щитов от УФ - пигментов, запасов еды - включений или мембранных девайсов для какой-то специальной биохимии - вакуолей/тилакоидов). Ну ещё группироваться шарообразные (кокки) могут в аморфные гроздья или ровные штабеля, порой становясь даже довольно квадратными. Или цепочки, иногда даже в общем чехле и со специализацией отдельных клеток, как цианобактерии.
Но этими вариациями скорее всего исчерпывается всё морфологическое разнообразие клеток прокариот - ничего принципиально нового тут не открывается уже лет 10 - после открытия подмембранного белкового цитоскелета у палочек, поэтому в современной микробиологии микроскоп уже не особо и нужен - разве что только уже в патологической морфологии - смотреть где и как бактерий корёжит от антибиотиков и антисептиков.
Исходя из этих фактов, сделать в игре микроскопию будет, с одной стороны, не так уж сложно, с другой - не так уж и интересно. Хотя это, наверное, специалисту уже неинтересно, потому что он всё это давно знает, а простому игроку - может и да.

Друое дело - эукариоты (простейшие, грибы, водоросли и т.п.) - там разнообразие растёт на порядки. Но эукариогенез скорее всего очень маловероятен, поэтому мы его пока даже особенно не рассматриваем в концепции биогенеза.


"Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ астануцца нашшы погадкиъ!" (ЙожЪ)
isotericДата: Понедельник, 14.09.2015, 21:42 | Сообщение # 9
Первооткрыватель
Группа: Пользователи
Французская Полинезия
Сообщений: 372
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата Rattus ()
Но эукариогенез скорее всего очень маловероятен, поэтому мы его пока даже особенно не рассматриваем в концепции биогенеза.

ЭхЪ как хочется пригласить сюда Вольвокса он бы вам всё объяснил). А я хочу сказать что эукариогенез (хотя бы вирусный) не такой уж маловероятный, сколько планет земного типа было уже найдено!


То что мы живем в реальном мире, это ненаучная теория. Её нельзя ни доказать ни опровергнуть.

Сообщение отредактировал isoteric - Воскресенье, 13.09.2015, 11:07
isotericДата: Вторник, 15.09.2015, 04:33 | Сообщение # 10
Первооткрыватель
Группа: Пользователи
Французская Полинезия
Сообщений: 372
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата Rattus ()
А если учитывать УФ как необходимый фактор (на что, кстати уже есть немало намёков)

есть тут один намёкЪ от вас между прочим


То что мы живем в реальном мире, это ненаучная теория. Её нельзя ни доказать ни опровергнуть.
isotericДата: Вторник, 15.09.2015, 04:41 | Сообщение # 11
Первооткрыватель
Группа: Пользователи
Французская Полинезия
Сообщений: 372
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата Rattus ()
ибо калий и в бесклеточных системах рибосом и у современных прокариот вполне невозбранно полностью заменяется... аммонием!

Э что ж получается, на планете Земля живут существа которые даже не достойны называться той самой канонiчной углеродной формой жизни? wacko
Цитата Rattus ()
не существует никакой качественно-альтернативной ("аммиачной" или "углекислотной") биохимии, а только количественно расходящиеся варианты в зависимости от соотношения доступных веществ.

Поэтому центральный раздел исходной концепции требует переписывания сквозь наверх, где второй и третий варианты просто станут пределами, между которыми будет непрерывная гауссиана вероятностей, где первый вариант будет представлять собой среднее.


Это ж получается вы вывели концепцию универсальной жизни! Вам бы это где нибудь опубликовать, авось и премию дадут нобелевскую.


То что мы живем в реальном мире, это ненаучная теория. Её нельзя ни доказать ни опровергнуть.
RattusДата: Вторник, 15.09.2015, 05:42 | Сообщение # 12
Строитель Миров
Группа: Модераторы
Российская Федерация
Сообщений: 663
Награды: 4
Статус: Offline
Цитата isoteric ()
Э что ж получается, на планете Земля живут существа которые даже не достойны называться той самой канонiчной углеродной формой жизни?
Доброго Вам утра! Соотношение элементов в биополимерах для кого приведено?

Цитата isoteric ()
Это ж получается вы вывели концепцию универсальной жизни!
Мы просто аккуратно привел старую интерпретацию в соответствие с известными на сегодня данными.


"Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ астануцца нашшы погадкиъ!" (ЙожЪ)
isotericДата: Вторник, 15.09.2015, 15:12 | Сообщение # 13
Первооткрыватель
Группа: Пользователи
Французская Полинезия
Сообщений: 372
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата Rattus ()
Соотношение элементов в биополимерах для кого приведено?

Ну просмотрел бывает)
Цитата Rattus ()
Мы просто аккуратно привел старую интерпретацию в соответствие с известными на сегодня данными.

Даже не скромничайте)


То что мы живем в реальном мире, это ненаучная теория. Её нельзя ни доказать ни опровергнуть.
isotericДата: Вторник, 15.09.2015, 15:14 | Сообщение # 14
Первооткрыватель
Группа: Пользователи
Французская Полинезия
Сообщений: 372
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата Rattus ()
Доброго Вам утра!

Кстати запостил утром biggrin , Так что доброго вам дня! smile


То что мы живем в реальном мире, это ненаучная теория. Её нельзя ни доказать ни опровергнуть.
RandomPlanetInTheGalaxyДата: Пятница, 01.01.2016, 00:51 | Сообщение # 15
Нет аватара
Наблюдатель
Группа: Пользователи
Израиль
Сообщений: 16
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата Aerospacefag ()
Как на счет организмов в атмосферах газовых гигантов

В газовых гигантов не может быть жизнь, не знаю где вы взяли это.


Сообщение отредактировал RandomPlanetInTheGalaxy - Пятница, 01.01.2016, 00:53
Форум » SpaceEngine » Состояние разработки » Концепция биогенеза (Варианты внеземной жизни и условия их развития)
Страница 1 из 41234»
Поиск:

>