Астробиология

Форум » Естественные науки » Астробиология » Ответить

Астробиология

Джигар: В этой теме будут размещаться материалы по астробиологии.

Ответов - 30

Джигар: В пятницу прошла 1-я лекция. Наш преподаватель, оказывается, русская, из Эстонии. Зовут Татьяна Паулин. Правда она уехала оттуда в 13-тилетнем возрасте и с тех пор в Эстонии ни разу не была. Она влюблена в свой предмет как настоящая фанатка. Когда в классе разгорелся спор о размерах планет Солнечной системы, Татьяна с легкостью оперировала цифрами этих размеров. Что, кстати, для канадцев нехарактерно. Они все подобные детали предпочитают брать из интернета и справочников. В голове не держат. Из прозвучавшего на лекции интересного: 1. Вода. Как я уже писал ранее, ученые в настоящее время пересмотрели свои взгляды на наличие воды в космосе. Считается, что воды – много. В Солнечной системе, большая часть воды сосредоточена за астероидным поясом. Она испарилась из более близкого к Солнцу пространства во время образования внутренних планет. Считается, что вода есть на Марсе в замороженном виде под поверхностью почвы от 1 метра и глубже. Вода (в виде изморози) есть даже на Луне. На теневых стенках кратеров в полярных зонах. 2. Европа. Самым большим кандидатом на наличие жизни в Солнечной системе считается Европа. Воды там находится вдвое больше, чем на Земле. Учитывая, что Европа намного меньше Земли, получается, что она вся покрыта одним океаном. Причем, довольно глубоким. Европа, практически, состоит из ядра и покрывающей его огромной массы воды. Учитывая, что ядро – горячее, оно греет воду вокруг себя и в гигантском всепланетном океане Европы постоянно происходит конвекция водных масс – горячих от ядра и холодных – к ядру. А тут ещё и притяжение Юпитера действует, вызывая гигантские приливо-отливные эффекты. Учитывая, что даже маленькая Луна довольно эффективно генерирует приливо-отливные эффекты на Земле, можно только представить себе, какой высоты бывают «приливы» и «отливы» на маленькой Европе. Поверхность Европы покрыта сетью гигантских трещин. Это порождение приливо-отливного воздействия гравитации Юпитера. Вода Европы безпрерывно взламывает лед, сковывающий океан маленькой планетки. Горячее ядро, вода, её перемещение под воздействием конвекции и гравитации Юпитера, как источники энергии, выступающие низшим звеном для организмов в цепи питания, вполне дают основание утверждать о высокой вероятности наличия жизни на Европе. 3. Титан. После того, как «Гюйгенс» опустился на Титан и люди увидели быстроменяющийся пезаж Титана, появились все основания утверждать и о высокой вероятности возникновения жизни на Титане. Поскольку условия на Титане слишком отличны от земных, никто не берется сказать, что именно там может быть. Метан и аммиак, - основные элементы Титана формируют там не только атмосферу, но и холмы, реки, озера и прочие знакомые нам черты рельефа. Причем, всё это быстро замораживается, размораживается, двигается, течет и т. п. А движение – как известно, жизнь. 4. Энцелад. Достаточно неожиданно (по крайней мере, для меня) прозвучала информация о том, что у ученых появились интересные наблюдения Энцелада (это ещё один спутник Сатурна). Там зафиксирована необычайно интенсивная вулканическая активность. Причем, вместо лавы, там извергается соленая вода. Причем, Татьяна показывала нам один снимок, где извержение заснято «в профиль», на фоне диска планеты. Если сопоставить размеры Энцелада с земными, то на Земле такое извержение было бы на высоту пары десятков километров. Нет сомнения, что куски льда от таких извержений свободно вылетают в космос и начинают свое путешествие сначала по системе Сатурна, а потом могут её покидать и летать по всей Солнечной системе. И если предположить, что вместе со льдом путешествуют какие-нибудь микроорганизмы, то вот вам готовый пример панспермии. 5. Интересные цифры. Ученые в настоящий момент увеличили в 4 раза количество звезд в нашей галактике. Оно оценивается в 400 млрд. Количество планет в нашей галактике оценивается в 1 миллиард. Учебный материал, в основном будет в виде статей на соответствующую тему из научных журналов, которых нет в бесплатном доступе, но, поскольку, библиотека нашего колледжа оплачивает подписку на эти журналы, то всем студентам они достаются бесплатно. Поэтому хотелось бы явить взору и разуму форумчан эти статьи. Я скачал уже первую статью для следующего занятия и имею вопрос – куда её можно выложить или прислать? Также позже выложу некоторое количество полезных ссылок, которые Татьяна обещала мне предоставить.

A.K.: Джигар, большое спасибо! Статьи можно выкладывать на файлообменнике Яндекса или присылать мне, чтобы я выкладывал сам.

A.K.: Выкладываю первую статью, присланную Джигаром. Steven A. Benner. Defining Life // Astrobiology. 2010. Vol. 10. # 10. P. 1021-1030: http://narod.ru/disk/38341909001/Defining%20life%20Art.%2001%20ast.2010.pdf.html

Джигар: В предлагаемой выше по ссылке статье, несмотря на её тривиальное название: Defining Life («Определение жизни» или «Определяя жизнь»), содержатся интересные факты и гипотезы. Например, указано, что ещё «Викингами» проводились эксперименты по обнаружению жизни на Марсе. Брались пробы грунта и проводились опыты на предмет обнаружения и подсчета углерода и углекислого газа в марсианской почве, как конечных предметов метаболизма жизни, основанной на углероде (подобной земной). Результаты привели всех в уныние, так как оказалось, что марсианская почва была крайне окислена и лишена всяких остатков продуктов метаболизма жизни. Некоторые надежды дала находка марсианского метеорита в Антарктиде, где под микроскопом обнаружились образования в форме червячков, явно не естественного происхождения. Тогда были выдвинуты гипотезы, объясняющие, почему, если на Марсе жизнь была/есть, она не оставила продуктов метаболизма, как на Земле. Первая группа гипотез основана на предположении, что предполагаемая марсианская жизнь основана не на клеточном строении, как на Земле (напомню, что на Земле любые формы жизни состоят из клеток, от одноклеточных (амеба) до китов. Существуют, правда вирусы, которые меньше, чем клетки, но они паразиты и не могут жить без клетки-хозяина). Вторая группа гипотез, что жизнь на Марсе основана не на углероде. Тогда и продукты её метаболизма будут химически другими. Третья группа гипотез, что марсианские формы жизни имеют клетки, но они существенно меньше земных и не вырабатывают протеин. В этом случае продукты марсианского метаболизма также не будут иметь ничего общего с земными. Кстати, третья группа гипотез, кореллирует с гипотезой, что первые формы жизни на Земле были основаны на РНК, а не на ДНК. Ведь ДНК слишком сложна, чтобы появиться из неживой материи. РНК же, значительно проще по своему строению и она никак не связана с протеином. (А ДНК произошла позднее из РНК). Там ещё много чего интересного написано. Читайте статью. На 2-й лекции у нас была довольно интересная внутриклассная лабораторная работа, где мы выясняли признаки, которые характеризуют жизнь. Признаков таких оказалось всего несколько: - жизнь вопроизводит саму себя; - потребляет энергию, необходимую ей для самовоспроизводства; - имеет внутреннюю структуру (разнообразные органы, которые отличаются друг от друга по функциям), а не представляет собой однородный кусок вещества; - все жизненные формы, что мы знаем, растут и развиваются; - имеет реакцию на неблагоприятные внешние условия (простейший пример – когда нам становится жарко, мы – потеем). После этого нам были предложены к рассмотрению некоторые формы неживой материи, у которых присутствовало большинство вышеперечисленных признаков. Это – кристаллы и огонь. И кристаллы и огонь должны для своего возникновения иметь внешний источник энергии, они его потребляют и растут. Они воспроизводят себя и реагируют на неблагоприятные условия внешней среды. Затем есть такая форма жизни, как мул, который не может давать потомства. Так что, мул – нежизнь? И наконец, роботы. Имеют все признаки жизни. Но жизнью не являются. А кто они тогда? Наконец, разговор опять зашел о биологии. Мы стали анализировать состав клетки. Физический и химический. 70 % клетки (а значит и всего нашего тела) состоит из воды. Значит, теоретически, жидкая вода является маркерным признаком жизни. Поскольку воды во Вселенной обнаружилось много, значит, надежда на то, что жизнь сущестует где-то ещё, кроме Земли, ОЧЕНЬ высока. Но является ли вода единственной жидкостью, призванной быть этакой купелью жизни? Как насчет жидкого метана, как на Титане? – Легко. И напоследок было рассказано и показан фильм о чудесном открыии, сделанном в конце 2010 года. Как известно, простейшая химическая единица ДНК во ВСЕХ клетках ВСЕХ живых организмов на Земле, состоит из 3-колец – азотного, сахарного и фосфатного (фосфорного). Так вот, были найдены простейшие, живущие в мышьяке (который, как известно является ядом, для всего живого; чем его концентрация выше, тем сильнее ядовитые свойства). Нашла их молоденькая девочка-лаборантка из Англии, которая как-то захотела посмотреть в микроскоп мышьячные природные выделения, недалеко от своего родного городка. И каково же была её удивление, когда она обнаружила резвящихся там маленьких червячков. Вначале она подумала, что это обыкновенные существа, попавшие в этот раствор случайно. Но через некоторое время, зачерпнув природного мышьяка, она их вновь обнаружила. Она заинтересновалась этим, потому что во всех учебниках написано, что никто в мышьяке жить не может. Она подумала, что эти существа каким-то образом приспособились жить в слабом растворе мышьяка. Тогда она усилила концентрацию мышьяка. Оказалось, что им это очень нравится и существа резвились ещё сильнее. После этого она опубликовала статью со своим открытием и проснулась на следующее утро знаменитой. Это был переворот в мироздании. Весь ученый мир заинтересовался её открытием и стали исследовать сами создания – ЧТО позволяет им жить в мышьяке. Так вот то, что обнаружили исследователи, повергло ученый мир в ещё больший шок. Эти малюсенькие микробы имели отличия от всего живущего на Земле. Их ДНК также состояла из 3-х колец, но вместо фосфорного кольца она имела мышьячное кольцо. Это отличие и позволяло им комфортно существовать в мышьяке. А поскольку на первоначальной Земле, ещё до появления кислорода были озера из мышьяка, то возможно, эти существа являются потомками тех первоначальных форм жизни, существовавших на самой заре мироздания. Тут сразу же встал вопрос – наши формы жизни (с фосфорным кольцом) происходят от мышьячных существ, или мы просто 2 большие ветви имевшие общего предка? Сейчас ученые склоняются ко второй гипотезе. В БиБиСишном фильме девочка рассказала историю своего открытия и ученые поделились своими мыслями. Ещё Татьяна дала 2 интересные ссылки: www.astrobio.net – самый лучший сайт посвященный астробиологии. Особый интерес вызывает то, что сайт расчитан на непрофессионалов и язык очень простой, не наукообразный. planetquest.jpl.nasa.gov – сайт посвященный экзопланетам. С началом полноценной работы миссии «Кеплер» их число увеличилось почти на порядок. Сейчас открыто 700+ подтвержденных экзопланет и 2,000+ кандидатов. Из них в обитаемой зоне (или близких к ней) – 400+ и планет в обитаемой зоне, типа Сверхземля около 30+.

С. Паттерман: Джигар пишет: Эти малюсенькие микробы имели отличия от всего живущего на Земле. Их ДНК также состояла из 3-х колец, но вместо фосфорного кольца она имела мышьячное кольцо. Это отличие и позволяло им комфортно существовать в мышьяке. Если бы жизнь была изобретательной только в таких фокусах! Ув. Джигар, жизнь к чему только не приспосабливается! Были ли бы благоприятные условия для зарождения, а дальше чуть ли не к любым условиям приспособится. Например, такой факт: Океанологи нашли морских обитателей, из которых очень сложно сварить суп. На дне Тихого океана, в окружающем «чёрные курильщики» кипятке, поселились невиданные ранее медузы. Отличаются они от своих родственников не только средой обитания, но и цветом. В глубоководных гидротермальных источниках Тихого океана живут медузы, которые совершенно не боятся свариться. Как сообщает National Science Foundation (NSF), новый вид ученые нашли поблизости от открытых ими «черных курильщиков» (глубоководные гидротермальные источники) на глубине более 2600 метров. По предварительной оценке, новый вид принадлежит к известному отряду медуз Stauromedusae из класса сцифоидных медуз (Scyphozo). От своих родственников он отличается цветом. По словам исследователей, розовый цвет медуз у этого рода животных зафиксирован впервые. Кроме того, как сообщила геолог Карен фон Дамм из Университета Нью-Хэмпшира, другие медузы никогда не появляются так близко от горячих источников, они предпочитают более прохладные воды. А новый вид, похоже, жить не может без парилки: температура воды в центре первого же обнаруженного кратера, который оказался облюбованным медузами, составила 330° С. Как отметила руководитель экспедиции Эмили Клейн, геолог из Университета Дьюка, эти розоватые морские животные чем-то напоминают Медузу Горгону из мифов Древней Греции. Кроме медуз ученые смогли обнаружить червей из семейства Alvinellidae, а также вестиментиферы Tevnia и Riftia. Впрочем, этих животных часто встречают вблизи «чёрных курильщиков», так что большого удивления находки не вызвали. Однако стоит помнить, что «каждый источник выбрасывает уникальный по химическому составу кипяток, и это отличие помогает нам понять химические процессы, происходящие в коре океана. И каждый источник помогает подобраться все ближе к решению загадки», сообщила фон Дамм. Стоит отметить, что с 1977 года ученые нашли более 500 морских животных, обитавших близ горячих глубоководных источников. Участники В работе участвовали сотрудники из Университета Дьюка, Университетов Нью Хэмпшира и Южной Каролины и Института океанографии (Вудс Хоул, Массачусетс). В ходе экспедиции ученые находились на борту исследовательского судна Atlantis, для измерения температуры воды в кратерах "черного курильщика" и забора биологических образцов ученые использовали роботизированный аппарат Jason II. Чёрные курильщики «Черные» курильщики - глубоководные гидротермальные источники, приуроченные, как правило, к рифтовым зонам срединно - океанических хребтов. Над жерлами, из которых выделяются струи горячей воды, насыщенной раствореными газами (водородом, углекислым газом), поднимаются облака из тонкодисперсных сульфидов, сульфатов и окислов металлов, имеющие обычно черный цвет. При ином составе выделяемых соединений цвет подводных облаков может быть белым («белые курильщики»). Отложения сульфидов и других соединений достигают мощности в десятки метров и являются примером современного вулканогенно - осадочного рудообразования. Благодаря высокой концентрации сероводорода вокруг гидротерм, бурно развиваются бактерии, служащие пищей для более высокоорганизованных организмов, в том числе весьма своеобразных, ранее неизвестных науке. Погонофоры Погонофоры - червеобразные животные, которые обитают в трубках из хитина и белка. Длина их от 5 см до 2.5 м. Встречаются на глубине от 100 до 9000 м, обычно - более 1000 м. Широко распространены в Мировом Океане, однако первый представитель описан лишь в 1914 г., а в середине 20 века погонофоры были выделены в самостоятельный тип. Трубка погонофор открыта с одного конца, а другим прикрепляется к субстрату. Обычно трубки образуют сплетения, состоящие из многих сотен или даже тысяч особей. Из переднего конца трубки торчит щупальцевый отдел, напоминающий «бороду» (поэтому так и назвали этих животных - погонофоры по-гречески означает «несущие бороду»), который при малейшей опасности стремительно втягивается внутрь. Хитиновые крышечки могут плотно заткнуть вход в трубку. Вестиментиферы - недавно открытый класс типа погонофор. Вестиментиферы характеризуются отсутствием кишечника и рта, имеют специфический орган - трофосому, содержащую внутриклеточные симбиотические бактерии. Бактерии окисляют сероводород и используют полученную энергию для синтеза органических веществ. Таким образом, вестиментиферы оказываются автотрофными членами биоценоза. Источник: www.gazeta.ru Разместил: Volchenkov | Дата: 30.04.2007 После таких открытий можно подозревать существование жизни даже на Венере.

Коллега Пруль: Ну, вот как раз и объявили об этом самом существовании. http://jankoy.org.ua/bolee-30-let-ucheny-e-zamalchivali-otkry-tie-zhizni-na-venere/

С. Паттерман: Жаль, что нет неопровержимых доказательств! "Безводная" жизнь на Венере (если она есть) должна сильно отличаться от земной, немыслимой без воды. У поверхности Венеры - СО2 в сверхкритическом сос тоянии (не газ и не жидкость, а нечто среднее). Жизнь в "псевдоокеане"!!!

С. Паттерман: И еще о том же. Большинство космических аппаратов, посланных на Венеру, совершили посадку на ее возвышенностях. Но спускаемый аппарат "Венера-9", передавший первые кадры в Центр дальней космической связи 22 октября 1975 года, угодил в "низину" на склоне горы. В этой "яме" скопление тяжелых газов венерианской атмосферы создало своеобразный микроклимат с температурой выше 465 градусов по Цельсию. Переданное "Венерой-9" изображение в корне отличается от того, что видно на плоскогорье. Во-первых, до самого горизонта наблюдаются большие камни разнообразной формы и резко различающиеся по размерам. А в левой части панорамы находятся "раковины", чем-то напоминающие земные ракушки ужовки или каури. Конечно же, на эти "раковины" многие исследователи обратили внимание, но посчитали их тоже камнями. Ни в какие логические рамки не укладывалось, что при такой высокой температуре, давлении и атмосфере, наполненной химически активными соединениями, может существовать что-то живое. Л. В. Ксанфомалити в книге "Планеты, открытые заново", так их и называет: "камни, напоминающие раковины, очевидно, со слоистой структурой". Однако уже тогда возникли предположения, что получены изображения образований, не укладывающихся в категорию камней. Известный морфолог профессор А. А. Зубов первым обратил внимание на эти странные "камни", как только панорама изображения попала к нему в руки. Но кто мог согласиться тогда с ученым, что однотипно устроенные структуры, повернутые щелью к спускаемому аппарату, можно рассматривать как живые организмы? Гипотезу о наличии живых форм на раскаленной планете четверть века назад ученые принять не могли. В середине 1983 года обнаружилось, что на Земле есть бактерии, способные жить при очень высоких температурах и давлении. Эти белковые формы жизни были обнаружены в жерлах подводных вулканов. Ученые из штата Орегон определили в лабораторных условиях, что "огненные" жители из кратеров подводных вулканов лучше всего размножаются при температуре 250 градусов и давлении 250 атмосфер. Эти бактерии питаются серой и магнием, которые им в избытке доставляет подводный вулкан. Они неплохо себя чувствуют и при 400 - 450 градусах, а вот холода не выносят и уже при 80 градусах замерзают. Факты же таковы: в левой части панорамы, переданной с "Венеры-9", видны одинаковые по строению, напоминающие огурцы странные "камни". Их четыре, два на переднем плане, один выглядывает из-за большого камня, но уже настоящего, а четвертая "ракушка" вообще раскрылась и выпустила из себя какую-то массу с шариком впереди. Вот теперь и посмотрим, чем же отличаются эти образования от окружающих камней. Все четыре "ракушки" имеют одинаковую форму и одинаковые размеры, что характерно для живых существ. Рассматриваемые ракушки — округлые, эллипсовидные образования, следовательно, к природным кристаллам их отнести нельзя. Еще одна особенность, наиболее четко выраженная у двух передних "раковин", - одинаковая по строению щель, которой они повернуты к спускаемому аппарату. Почему эти "камни" со слоистой структурой не лежат щелью вверх или вниз? И строение щели тоже у всех одинаково: с левой стороны она шире, чем с правой, и на трех "раковинах", по крайней мере, виден характерный изгиб, а над широкой ее частью - небольшой выступ. Подобных одинаковых по строению и размерам структур нет больше на всей панораме до самого горизонта. Там действительно видны только одни камни. Автор книги "Возникновение биологической организации" Г. Кастлер рассчитал объем характерной информации для бактерии, то есть, возможно, той формы жизни, к которой относятся рассматриваемые нами "ракушки" с Венеры. По его данным, вероятность случайной встречи повторной для бактерий формы необычайно мала. Но с учетом всех особенностей "раковин" - одинаковой по морфологическому строению щели у каждой "раковины", возможности поворота щели в сторону спускаемого аппарата, наличия у каждой "ракушки" ближе к правому концу внизу своеобразного шарика - вероятность, что мы имеем дело с живыми существами, значительно возрастает. Любопытно, что чем ближе "раковины" находятся к спускаемому аппарату, тем плотнее у них прикрыта щель. Изображение имеет и некоторые другие особенности, говорящие о загадочности природы "раковин" с Венеры, например, все они находятся как бы в примитивном "жилище" из камней. Хорошо видно и углубление, окаймленное плоскими плитами, образующими подобие квадрата. Однако это единичное образование, и оно могло получиться случайно. Внимательное изучение снимка показывает, что все венерианские "раковины" не присыпаны щебенкой в отличие от камней, которые окружают их. Это довод в пользу того, что они способны передвигаться. Такое предположение подтверждается тем, что все щели раковин обращены к спускаемому аппарату. Здесь можно возразить: почему же тогда время передачи изображения все "ракушки были неподвижны? Время, за которое объектив телекамеры двигался вдоль панорамы обратно, составило восемь минут. То есть в течение этого времени "ракушки" не двигались. Но ведь и у нас на Земле различные звери или насекомые, испуганные появлением человека, как бы застывают на время. Некоторые животные вообще могут долго пребывать в неподвижном состоянии. Никаких предположений относительно классификации "раковин" делать пока нельзя. Возможно, это огромные разросшиеся бактерии или остатки прежней жизни, некогда бушевавшей на поверхности раскаленной теперь планеты. Подтверждение факта существования любых форм жизни на планетах Солнечной системы внесет революционный переворот в наши представления о Вселенной. Изучение Венеры продолжается. Не исключено, что новые спускаемые на поверхность этой планеты аппараты окажутся не только на плоскогорьях, но и в низинах, где совершенно другие условия и где, возможно, есть жизнь, пока необъяснимая для нас. Но не надо забывать шутки, придуманной самими же землянами от имени инопланетян: разве может быть жизнь на планете, в атмосфере которой содержится кислород?

С. Паттерман: Но самыми выдающимися экстремофилами являются, видимо, тихоходки. Тело у тихоходок имеет размер 0,1—1,5 мм, полупрозрачное, из четырёх сегментов и головы. Снабжено 4 парами коротких и толстых ног с 4—8 длинными щетинковидными коготками на конце, причём последняя пара ног направлена назад. Передвигаются тихоходки действительно очень медленно — со скоростью всего 2—3 мм в минуту. Ротовые органы — пара острых «стилетов», служащих для прокалывания оболочек клеток водорослей и мхов, которыми тихоходки питаются. Тихоходки имеют пищеварительную, выделительную, нервную и половую системы; однако у них отсутствуют дыхательная и кровеносная системы — дыхание кожное, а роль крови выполняет заполняющая полость тела жидкость. Систематическое положение тихоходок дискуссионно. Большинство авторов сближают их с настоящими членистоногими (Euarthropoda). Помимо этого, их могут сближать либо с нематодами (Nematoda), либо с кольчатыми червями (Annelida). Раздельнополы. Самцы тихоходок мельче самок и встречаются редко, поэтому возможен партеногенез, то есть размножение самок без оплодотворения. Во время периода размножения у самки созревает от 1 до 30 яиц. Оплодотворение внутреннее или внешнее, когда самец откладывает сперму на кладку яиц. У одних видов яйца откладываются в грунт, в мох или воду, у других — в сброшенную при линьке шкурку. Развитие прямое, молодая тихоходка отличается от взрослой только меньшими размерами. В настоящее время известно более 900 видов тихоходок (в России — 120 видов). Из-за микроскопических размеров и способности переносить неблагоприятные условия распространены они повсеместно, от Гималаев (до 6000 м) до морских глубин (ниже 4000 м). Тихоходок находили в горячих источниках, подо льдом (например, на Шпицбергене) и на дне океана. Распространяются они пассивно — ветром, водой, различными животными. Все тихоходки в некоторой степени являются водными животными. Примерно 10 % — морские обитатели, другие встречаются в пресноводных водоёмах, однако большинство населяет моховые и лишайниковые подушки на земле, деревьях, скалах и каменных стенах. Количество тихоходок во мхе может быть очень велико — сотни, даже тысячи особей в 1 г высушенного мха. Питаются тихоходки жидкостями растений и водорослей, на которых обитают. Некоторые виды поедают мелких животных — коловраток, нематод, других тихоходок. В свою очередь служат добычей для клещей и ногохвосток. Тихоходки привлекли внимание уже первых исследователей своей поразительной выносливостью. При наступлении неблагоприятных условий они способны на годы впадать в состояние анабиоза; а при наступлении благоприятных условий довольно быстро оживать. Выживают тихоходки в основном за счёт т. н. ангидробиоза, высушивания. При высыхании они втягивают в тело конечности, уменьшаются в объёме и принимают форму бочонка. Поверхность покрывается восковой оболочкой, препятствующей испарению. При анабиозе их метаболизм падает до 0,01 %, а содержание воды способно доходить до 1 % от нормального. В состоянии анабиоза тихоходки выносят невероятные нагрузки. * Температура. Выдерживают пребывание в течение 20 мес. в жидком воздухе при −193 °C, восьмичасовое охлаждение жидким гелием до −271 °С; нагрев до 60—65 °С в течение 10 ч и до 100 °С в течение часа. * Ионизирующее излучение в 570 000 рентген убивает примерно 50 % облучаемых тихоходок. Для человека смертельная доза радиации составляет всего 500 рентген. * Атмосфера: Оживали после получасового пребывания в вакууме. Довольно долго могут находиться в атмосфере сероводорода, углекислого газа. * Давление: При эксперименте японских биофизиков «спящих» тихоходок помещали в герметичный пластиковый контейнер и погружали его в заполненную водой камеру высокого давления, постепенно доведя его до 600 МПа (ок. 6000 атмосфер), что почти в 6 раз выше уровня давления в самой низкой точке Марианской впадины. При этом неважно, какой жидкостью был заполнен контейнер: водой или нетоксичным слабым растворителем перфторуглеродом — результаты по выживаемости совпадали. * Открытый космос: При эксперименте шведских учёных тихоходок видов Richtersius coronifer и Milnesium tardigradum разделили на три группы. Одна из них по прибытии на орбиту оказалась в условиях вакуума и была подвергнута воздействию космической радиации. Другая группа, кроме этого, также подверглась облучению ультрафиолетом A и B (280—400 нм). Третья группа животных испытала воздействие полного спектра ультрафиолета (116–400 нм). Все тихоходки находились в состоянии анабиоза. После 10 дней, проведённых в открытом космосе, практически все организмы были иссушены, но на борту космического аппарата тихоходки вернулись к нормальному состоянию. Большинство животных, подвергшихся облучению ультрафиолетом с длиной волны 280—400 нм, выжили и оказались способны к воспроизводству. Однако ультрафиолетовое облучение оказало критическое воздействие, лишь 12% животных второй группы выжили, все они принадлежали к виду Milnesium tardigradum. Тем не менее, выжившие смогли дать нормальное потомство, хотя их плодовитость оказалась ниже, чем у контрольной группы, находившейся на Земле. Все животные из третьей группы погибли через несколько дней после возвращения на Землю. * Влажность: известен случай, когда мох, взятый из пустыни спустя приблизительно 120 лет после его иссушения, поместили в воду, и находившиеся в нём тихоходки ожили и были способны к размножению.

Коллега Пруль: Можно ссылку на текст статьи о «ракушках»?

С. Паттерман: http://spacesecrets.chat.ru/venus/#m1

Коллега Пруль: За ссылку благодарю искренне.

С. Паттерман: Ксанфомалити критики не боится и готовит новую публикацию. В настоящий момент Леонид Ксанфомалити готовит новую публикацию в журнал «Астрономический вестник». В ней будут представлены еще несколько необычных объектов, которые удовлетворяют выбранным критериям. На один из таких объектов Ксанфомалити обратил внимание еще в 1975 г., о чем было сказано в его первой научно-популярной книге «Планеты, открытые заново». В этой книге так рассказывается про этот «предмет диковинной формы размером около 30 см». «Вся его поверхность покрыта странными наростами, причем в их положении можно увидеть какую-то симметрию. Влево от предмета выступает длинный прямой белый отросток, под которым, повторяя его форму, видна глубокая тень. Белый отросток очень похож на прямой хвост. С противоположной стороны предмет оканчивается большим белым округлым выступом, похожим на голову… В книге рассказ про данный объект завершается такими словами: «Неужели «Венера-9» опустилась рядом с живым обитателем планеты? В это уж очень трудно поверить… Это просто вулканическая бомба. С хвостом». Еще один объект, о котором, вероятно, пойдет речь в новой статье Ксанфомалити, может представлять собой останки попавшего под аппарат «Венера» «местного жителя» – то есть то, что на Земле было бы «кровавым пятном». Ксанфоматили в своем докладе в шутку назвал этот объект «первой жертвой земной агрессии на Венере». При этом неизбежно возникает вопрос: а может ли на Венере при такой высокой температуре (500 градусов Цельсия) и таком высоком давлении (100 атмосфер) существовать жидкая среда – то есть «кровь»? Ответ на этот вопрос положительный: сотрудники академика Юрия Бубнова составили для Леонида Ксанфомалити список веществ и соединений, которые могут быть на Венере в жидком состоянии. Ксанфомалити предполагает, что на Венере может существовать жизнь, которая может иметь другую основу, чем жизнь на Земле, а также обладать фотосинтезом особого типа. «С учетом ограниченных энергетических возможностей объекты биосферы Венеры, по-видимому, живут в мире очень медленных перемещений», – такой вывод делает Ксанфомалити на основе своего анализа. Главный редактор «Астрономического вестника» Михаил Маров, заместитель директора Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского, напоминает, что статья Ксанфомалити была опубликована в «порядке дискуссии». Другая статья Ксанфомалити будет сопровождаться развернутыми комментариями других ученых. «Мы привлекаем геологов, которые хорошо понимают в морфологии поверхности, мы привлекаем специалистов, которые создавали эту аппаратуру – телефотометры, линии связи, – для того, чтобы передать это все на Землю. Я буду публиковать отзывы выдающихся наших биологов, которые в принципе четкого табу на это (возможность жизни на Венере) не налагают», – заявил главный редактор журнала «Астрономический вестник». http://www.gazeta.ru/science/2012/01/31_a_3980905.shtml И еще. Сам Ксанфомалити не спешит признавать поражение. Версию о том, что его «скорпион» оказался просто шумом, возникшим из-за различий в типах модуляций, он отвергает: «Это затуманивание мозгов радиотехнической терминологией. Какую модуляцию ни используй, точка остается точкой». Что касается «диска», который «не двигался» — так американцы, по словам Ксанфомалити, обсуждали не тот диск. Ученый объясняет, что он имел в виду не крышку объектива, отвалившуюся от зонда и попавшую в кадр, а совершенно иной объект. И его нет на тех снимках, что западные эксперты приводили в качестве иллюстрации к своим рассуждениям. Он напомнил, что опубликовал еще не все свои материалы — помимо трех объектов, о которых идет речь в первой статье, ученый располагает данными еще о восьми-десяти таких же загадочных предметах. Главред «Астрономического вестника» не исключил, что новая статья Ксанфомалити может выйти уже в следующем номере издания.

Джигар: Ну, что .... «продолжаем разговор», как говорил Карлсон. Очередная, 3-я лекция была посвящена происхождению жизни на Земле и её раннем стадиям и формам. Что касается ссылок на соответствующие статьи, предоставленные преподавателем, то я их, пожалуй, не буду выкладывать, потому что их все (и даже больше) заменяет прекрасная книга Кирилла Еськова «История жизни на Земле и жизни на ней», http://www.paleo.ru/paleonet/publications/eskov3.html ссылкой на которую меня в своё время обрадовал Алекс. Очень рекомендую читать всем интересующимся. А я пока прокомментирую моменты, которые мне показались новыми и любопытными: 1. В англоязычной литературе эон Катархей почему-то называется Hadean. Почему это выглядит странным? Потому что обычно названия геологических эпох в русском и английском – одни и те же. Пример – Архей (рус.) – он же Archaean (англ.). 2. Любопытно, что в катархее, когда поверхность молодой Земли представляла собой тонкую корочку застывшей магмы, которая то и дело взламывалась то тут то там вновь начинающимися извержениями и атмосфера представляла собой смесь вулканических газов (это было доказано исследованиями пузырьков с катархейским воздухом, найдеными в древних породах (кварцитах) с соответствующим возрастом) и была тонюсенькой-тонюсенькой, температура на поверхности Земли была равна температуре лучистого равновесия, получающейся при выравнивании потока солнечного тепла, поглощаемого поверхностью, с потоком тепла, излучаемым ею; и эта температура была равна +15 С. Что, на мой взгляд – удивительно комфортная температура! 3. По образованию гидросферы. Когда Еськов говорил об образовании гидросферы, он упоминал только один её источник – вулканические газы, которые на самом деле состоят на 75 % из водяного пара. Однако за время прошедшее после выхода его книги (свыше 10 лет назад), ученые подсчитали, что одного этого будет недостаточно для образования современного объема гидросферы, значительная часть которой заморожена льдами Арктики, включая Гренландию, и Антарктики. Таким образом, напрашивается вывод о ещё одном источнике образования гидросферы. Считается, что им стали астероиды и иные крупные космические объекты, состоящие изо льда. Это вполне естественная причина, потому что в катархее земля подвергалась постоянной бомбардировке из космоса. Считается, что астероид упавший на Землю в конце Мезозойской эры и положивший конец господству динозавров был 100 км в поперечнике, так вот, в Катархее, Землю еженедельно (расчитанная компьютерная модель) бомбили из космоса астероиды с поперечником в 300 км. Солнечная система была ещё не устоявшимся образованием и хотя основные массы льда были вытеснены на её окраины, в пояс Оорта, какие-нибудь залетные гости оттуда нет, нет, да и наведовались во внутренние области. И, кстати, именно постоянное наличие на Земле гидросферы отличает Землю от других планет Солнечной системы. Такая случайность не может быть простой случайностью. Это признак того, что гидросфера на Земле – не её внутреннее достижение, ну, или не совсем внутреннее. Иными словами – роль внешнего фактора (каким был (а может и не один) огромный ледяной астероид) – предопределяющая. 4. Когда пытались синтезировать «жизнь» опытным путем (проверка теории академика Опарина), то успеха не достигли, однако было установлено, что если в некоем объеме (колбе) воспроизвести первичную атмосферу (аналогичную атмосфере вулканических газов и проверенную воздухом из пузырьков древнейших пород) и часто воспроизводить в ней электрические разряды, имитирующие электрические грозы (коих на Земле в Катархее было предостаточное количество), то довольно легко появляется ряд органических соединений, включая аминокислоты. Что наводит на мысль, что первичной органики, являющейся пищей для первых одноклеточных прокариотов было навалом. Учитывая скорость размножения этих бактерий в благоприятной среде, можно предположить, что а) раз где-то появившись, жизнь сразу же (за мгновенный по геологическим меркам срок – возможно измеряемый веком-двум) охватывала всю Землю и б) получается, что сама Землю «порождала» Жизнь, давая ей достаточно пищи для её развития. В) и даже больше, чем «сама Земля»: Через некоторое время С. Фоксу удалось соединить последние (аминокислоты - Джигар) в короткие нерегулярные цепи - безматричный синтез полипептидов; подобные полипептидные цепи были потом реально найдены, среди прочей простой органики, в метеоритном веществе. Поэтому, ещё раз хочу напомнить (в том числе Алексу, в рамках нашего с ним спора) мою позицию (совпадающую с позициями занимаемыми учеными в последнее время) – Жизни во Вселенной должно быть много. Потому что а) во Вселенной много воды и б) сама Природа порождает для неё первичную пищу. В) она же даёт и источники энергии. 5. Кстати, сам Еськов высказывает интересную мысль о неизбежности Жизни (ну, или, по крайней мере, о её неслучайности: Наш подход к проблеме жизни на Земле будет сугубо функциональным, и в его рамках нам следует принять одно аксиоматическое утверждение: эволюция биосферы и составляющих ее экосистем идет в целом в сторону возникновения все более совершенных, т.е. устойчивых и экономных, круговоротов вещества и энергии. Совершенствование циклов направлено на то, чтобы минимизировать безвозвратные потери биологических систем: экосистема стремится препятствовать вымыванию микроэлементов и захоронению неокисленного углерода, переводить воду из поверхностного стока в подземный, и т.д. Поэтому с общепланетарной точки зрения жизнь следует рассматривать как способ стабилизации существующих на планете геохимических циклов. 6. Достаточно новое (по-крайней мере для меня ) преположение о возникновении жизни на основе теории самоорганизующихся систем. Определение: Самоорганизующейся называют такую систему, которая обладает способностью корректировать свое поведение на основе предшествующего опыта Суть в том, что Жизнь – это новая ступень материи в борьбе с энтропией. В неживой материи существует много локальных систем, которые представляют собой самоорганизующиеся системы, которые черпают свою силу из определенного источника энергии и «живут» довольно длятельное время. Причем такие системы, встречаясь друг с другом либо конкурируют за источник энергии, либо «сотрудничают» (вступают в симбиотическое сотрудничество), что, кстати, более сложный этап, чем простая конкуренция. Самым простым примером таких систем являются вихри – водовороты, смерчи и пр. Кстати, ЕМНИП, Крапивин наделяет вихри-ветерки живыми свойствами и интересно обыгрывает эту тему. Так вот, из множества этих самоорганизующихся систем, по мнению Еськова, в один прекрасный день появились не просто обычные органические молекулы, которые были получены в колбе опытным путем, и которые, несомненно, во множестве существовали в начале архея (или даже раньше), а с более «продвинутыми» свойствами. Впрочем – читайте Еськова, гл. 4, он очень много интересных мыслей и обоснований приводит на этот счёт. Например, вот такая цитата: жизнь можно рассматривать как частный случай в ряду процессов химической самоорганизации в неравновесных условиях, происходящих на основе автокатализа. Интересно, однако, при этом сопоставить функционирование живых объектов и самоорганизующихся неорганических систем. В примерах самоорганизации, известных из неорганической химии, участвующие в реакциях молекулы просты, тогда как механизмы реакций сложны. Например, в реакции Белоусова-Жаботинского (окисление малоновой кислоты броматом калия, катализируемое солями церия) насчитывается около тридцати промежуточных продуктов. В примерах же самоорганизации, известных из биологии, схема реакции, как правило, проста, тогда как участвующие в ней молекулы (белки, нуклеиновые кислоты) очень сложны и специфичны. Это различие представляется Пригожину чрезвычайно важным, соответствующим фундаментальному различию между биологией и физикой: "У биологических систем [в отличие от физических - К.Е.] есть прошлое. Образующие их молекулы - итог предшествующей эволюции, они были отобраны для участия в автокаталитических механизмах". Этот вывод впрямую перекликается с известными нам по Главе 4 построениями М. Эйгена о самоорганизации молекул на основе матричной репродукции и естественного отбора. Думаю, не будет ошибкой сказать, что бурно развивающаяся неравновесная термодинамика буквально на наших глазах меняет всю картину Мира, в котором мы живем. Например, второе начало термодинамики приобретает в ней совершенно иной философский смысл, ибо именно энтропия является тем самым "сырьем", из которого диссипативные структуры могут создать (а могут и не создать - это дело случая!) более высокую, чем прежде, упорядоченность. Для нас же здесь наиболее существенно то, что в ее рамках процесс происхождения жизни теряет свою абсолютную уникальность (а вместе с нею - и сопутствующий мистический ореол) и становится обычной, хотя и чрезвычайно сложной, научной проблемой. Как пишет Пригожин, "старая проблема происхождения жизни предстает в новом свете. Заведомо ясно, что жизнь несовместима с принципом порядка Больцмана, но не противоречит тому типу поведения, который устанавливается в сильно неравновесных условиях", и далее: "Разумеется, проблема происхождения жизни по-прежнему остается весьма трудной, и мы не ожидаем в ближайшем будущем сколько-нибудь простого ее решения. Тем не менее, при нашем подходе жизнь перестает противостоять "обычным" законам физики, бороться против них, чтобы избежать предуготованной ей судьбы - гибели." 7. Очень любопытные мысли о времени зарождения жизни: Как известно, осадочные породы можно разделить по их происхождению на биогенные, т.е. образующиеся при непосредственном участии живых организмов (например, писчий мел), и абиогенные (например, песчаник). В 1922 г. В.И.Вернадский, исходя из структуры и геохимических особенностей различных осадочных пород, пришел к такому заключению: в геологической истории Земли не удается обнаружить периода - сколь угодно древнего - когда образование всех известных для него осадков происходило бы заведомо абиогенным путем. Следовательно, заключал он, если мы будем твердо стоять на почве эмпирических обобщений (а не всякого рода "общих соображений"), то нам придется признать, что жизнь существовала на Земле всегда - "биосфера геологически вечна". Этот несколько ошарашивающий вывод можно строго переформулировать в виде презумпции (см. главу 1-а): "следует считать, что жизнь на Земле существовала изначально - до тех пор, пока не доказано обратное" (до того презумпция была противоположной). Так вот, в последние десятилетия в области изучения древнейших форм жизни произошла подлиная революция, в ходе которой точка зрения Вернадского получила весьма весомые фактические подтверждения. Как мы помним из главы 1, древнейшие из известных минералов имеют возраст 4,2 млрд. лет (оценка возраста Земли в 4,5-4,6 млрд лет основана на анализе вещества метеоритов и лунного грунта). Возраст же древнейших пород, в которых найден углерод заведомо органического происхождения (в углероде, принимавшем когда-либо участие в реакциях фотосинтеза, необратимо меняется соотношение изотопов 12C и 13C) составляет... 3,8 млрд. лет. Цифра, согласитесь, неслабая и сама по себе, однако тут есть еще важное дополнительное обстоятельство. Дело в том, что формация Исуа в Гренландии, где были обнаружены эти углеродистые прослои, одновременно является вообще древнейшими на Земле осадочными породами. Таким образом, первые достоверные следы жизни появляются на Земле одновременно с первыми достоверными следами воды. А поскольку ископаемые могут сохраняться только в осадочных породах (за редчайшими исключениями, вроде захоронений под вулканическими пеплопадами и т.п.), то можно сформулировать и так: достоверные следы жизни известны в геологической летописи Земли с того самого момента, когда возникает принципиальная возможность их фиксации. Таким образом, "презумпция Вернадского" стала теперь фактически неуязвимой. 8. Прокариоты – безядерные одноклеточные господствовав в течении 3.5 млрд лет, так и не создали многоклеточность (скорее всего, на прокариотной основе многоклеточность невозможна в принципе; уж за такой-то срок могли бы и реализовать что-нибудь), но они создали много оригинальных симбиотических колоний, в самых известных – строматолитах, одновременно симбиотически существовали аэробные и анаэробные организмы (!), занимая каждые – свою нишу. Я сразу же вспомнил мою историю с миксомицетами. Ведь фактически, миксомицеты – это ведь тоже гигантские колонии. А вдруг где-то в глубинах космоса, эукариотность так и не возникла. Сможет ли тогда пойти эволюция не на основе многоклеточности, а на основе таких вот симбиотических колоний, начало которым положили строматолиты, а самой сложной формой стали миксомицеты? Вот ещё цитата: уровень интеграции, достигнутый составляющими мат микроорганизмами, превосходит уровень, наблюдаемый в обычных экосистемах, и как минимум не уступает тому, что наблюдается у лишайников. И уж коль скоро мы считаем "организмами" лишайники, то такое определение с полным основанием можно отнести и к мату. А поскольку следы жизнедеятельности матов - строматолиты - достоверно появляются в геологической летописи все в тех же самых древнейших осадочных формациях Варравуна и Онфервахт (3,5-3,4 млрд лет), то приходится признать следующее. Жизнь, похоже, появляется на Земле сразу в виде экосистемы, целостность которой вполне сопоставима с целостностью многоклеточного организма. 9. О происхождении эукариотности. По поводу происхождения эукариотов большинство исследователей придерживается гипотезы симбиогенеза. Идея о том, что растительная и животная клетки являют собой "симбиотический комплекс" была впервые высказана К.С.Мережковским (1909) и затем обоснована А.С.Фаминцыным (тем самым, который ранее, в 1867 г, доказал симбиотическую природу лишайников); автором же концепции в ее современном виде считают Л.Маргулис. Концепция состоит в том, что органеллы, наличие которых отличает эукариотную клетку от прокариотной - митохондрии, хлоропласты и жгутики с базальным телом и микротрубочками - являются результатом эволюции некогда независимых прокариотных клеток, которые были захвачены клеткой-хозяином (тоже прокариотной) и не "съедены", а превращены ею в симбионтов. Предполагается, что роль клетки-хозяина выполняла крупная факультативно-анаэробная бактерия-гетеротроф. Проглотив однажды мелких аэробных бактерий-гетеротрофов, она начала использовать их в качестве "энергетических станций", перерабатывая с их помощью свою органику по более совершенной технологии (дыхание вместо брожения), что позволило ей получать из каждой молекулы глюкозы 38 молекул АТФ вместо двух. Союз был выгоден и для "рабов"-аэробов, получивших взамен гораздо более совершенный источник "топлива": органику, добываемую крупным хищным хозяином. Далее к поверхности хозяина прикрепилась другая группа симбионтов - жгутикоподобные бактерии (Маргулис полагает, что это было нечто вроде современных спирохет), которые резко увеличили подвижность хозяина - в обмен на возможность "подсоединиться к единой энергосистеме". Поглотив же затем подходящих мелких фотоавтотрофов - цианобактерий, хозяин получил возможность получать органику не путем активного поиска ее во внешней среде, а просто, так сказать, посидев немного на солнышке. Этот переход до некоторой степени аналогичен происходившему в человеческой истории переходу от охоты и собирательства к скотоводству и земледелию. Гипотеза эта выглядит достаточно фантастично, однако имеет серьезные обоснования. Дело в том, что аналогичные процессы происходят и в современном мире. Например, инфузория-туфелька может содержать в качестве "домашнего животного" зеленую водоросль хлореллу. Инфузория не трогает "домашнюю" хлореллу, но немедленно переваривает любую "дикую" клетку того же вида. Хлорелла же образует внутри хозяина строго фиксированное число клеток, и через несколько поколений теряет способность к самостоятельному существованию. 10. Ещё один пример избыточного разнообразия: Сравнив эукариотную клетку с матом, можно заключить, что здесь мы имеем дело со второй (и столь же успешной) попыткой прокариот создать высокоинтегрированную колонию, на этот раз не между различными клетками, а внутри одной из них. Похоже, что, не имея возможности выработать истиную многоклеточность, прокариоты выжали все, что можно, из симбиоза: раз нельзя наладить должную дифференцировку собственных клеток, то почему бы не использовать в качестве строительного материала клетки разных организмов? При этом не исключено, что по крайней мере "конструкторские разработки" по обоим "проектам" - мат и эукариотность - первые прокариоты начали одновременно. Такое предположение может хорошо объяснить тот парадоксальный результат, к которому пришли в последние годы К.Вёзе и ряд других исследователей: сопоставив нуклеотидные последовательности различных групп организмов методом молекулярных часов, [13] они заключили, что эукариоты должны были возникнуть столь же давно, как и прокариоты. Скорее всего, различные варианты эукариотности - т.е. внутриклеточных колоний - возникали многократно (например, есть основания полагать, красные водоросли, резко отличающиеся от всех прочих растений по множеству ключевых признаков, являются результатом такой "независимой эукариотизации" цианобактерий), однако все эти варианты, видимо, не имели в тогдашних условиях должного преимущества перед прокариотным типом организации и "не выходили в серию". Ведь эукариотам приходится платить за свою сложность весьма дорогую цену: они потеряли присущие прокариотам "бессмертие" (видовую неизменность на протяжении миллиардов лет) и "неуязвимость" (способность жить в кипятке или в ядерном реакторе, питаться любыми ядами или чистым водородом, и т.д.); какой же смысл после этого выполнять в биосфере те функции, для которых достаточно и прокариот? Если компьютер нужен вам лишь для печатания текстов и игры в "Тетрис", то вы, надо думать, не станете покупать Пентиум со всеми "наворотами", а ограничитесь чем попроще. Ситуация, однако, радикально изменилась именно около двух миллиардов лет назад, когда появление одного из возможных вариантов эукариотности - "аэробный фотоавтотроф" - совпало с другим событием: концентрация кислорода в атмосфере Земли достигла, в результате деятельности цианобактерий, точки Пастера, и в этих условиях эукариотная "модель" оказалась, наконец, "конкурентоспособной". Именно эукариоты-аэробы со временем оттеснят прокариотные сообщества в "резервации" (пересоленые водоемы, горячие источникии т.д.), или превратят их в эфемеров (сине-зеленые водоросли, стремительно размножающиеся в луже - и тут же исчезающие вместе с ней). Это выглядит, если вдуматься, вопиющей исторической несправедливостью. Здесь мы в первый - но далеко не в последний - раз сталкиваемся с ситуацией, когда некая группа живых организмов постепенно изменяет окружающий Мир "под себя" - а плодами этих изменений в итоге пользуются другие, причем с достаточно печальным для "инициаторов реформ" результатом. Увы! Блестяще сформулированный Стругацкими принцип: "Будущее создается тобой, но не для тебя" проявляется в эволюции биосферы как одна из фундаментальнейших закономерностей. Впрочем, эукариоты начали свое триумфальное шествие далеко не сразу. Появившсь почти 2 млрд лет назад, они на протяжении почти миллиарда лет не играли сколь-нибудь заметной роли в экосистемах, а все разнообразие этих органихмов было ограничено фитопланктонными формами - акритархами. Создается впечатление, что сама по себе эукариотность еще не создает решающего преимущества; до тех пор, пока эукариоты остаются одноклеточными, они лишь конкурентоспособны (относительно прокариот) - но не более того. Мир продолжает оставаться прокариотным вплоть до конца протерозоя. 11. О многоклеточности. Прежде чем непосредственно приступать к изучению древнейших многоклеточных организмов, давайте задумаемся: а зачем, собственно говоря, эта многоклеточность нужна? Какие преимущества она дает? На эту проблему можно посмотреть с разных точек зрения, но мы для начала посмотрим - с экологической. Иными словами: что многоклеточность дает не самому организму, а экосистеме, и - в конечном счете - биосфере. Малоразмерные фитопланктонные организмы (прежде всего - прокариотные) сталкиваются с одной проблемой, на которую впервые обратил внимание гидробиолог Б.В.Виленкин. Снабжение этих одноклеточных биогенами и растворенными газами происходит за счет диффузии сквозь клеточную стенку; это, казалось бы, должно благоприятствовать миниатюризации клеток - чтобы максимально увеличить отношение ее поверхности к объему. Однако очень мелкий организм неспособен выделиться из окружающей его водной массы: пассивно паря в толще воды (и оставаясь неподвижным относительно нее), он быстро создает вокруг себя "пустыню" - выедает из непосредственно окружающего его водного слоя все биогены. При этом он насыщает воду диффундирующей наружу органикой, которую не в силах удерживать внутри клетки из-за того же самого - высокого - соотношения поверхность/объем. То, что при этом безвозвратно теряется более трети клеточной продукции - полбеды; хуже то, что на окисление этой органики расходуется кислород, и водный слой, окружающий организм, эвтрофицируется. Одним словом, незабвенный Пятачок был прав: жизнь "очень маленького существа" полна неприятностей. Неприятностей этих можно избежать, лишь заставив организм перемещаться относительно вмещающей его воды. Этого можно добиться двумя способами: либо начать самому активно двигаться в ее толще, либо, наоборот, прикрепиться к неподвижному субстрату - чтобы вода двигалась относительно тебя. Второй способ прокариоты реализовали немедленно, сконструировав мат. А вот с первым способом (казалось бы, более простым и очевидным) у них возникли крупные проблемы - ибо эффективных органов движения, подобных жгутикам и ресничкам эукариотных одноклеточных, у прокариот не возникает, а создание клеточных агрегаций, способных к согласованным движениям (например, волнообразным) затруднено из-за крайней слабости межклеточных взаимодействий (см. Главу 5). Поэтому "генеральной линией" этот способ становится лишь при появлении эукариот, способных к образованию высокоинтегрированных клеточных агрегаций, т.е. к настоящей многоклеточности. Многоклеточность привела, среди прочего, к резкому повышению способности организмов создавать в своем теле запас питательных веществ. Практически лишенные этих запасов одноклеточные (в особенности - прокариоты) обречены реагировать на изменения содержания биогенов в окружающей среде единственным способом - изменением плотности популяций. (Примером такого их поведения может служить "цветение" водоемов, когда стремительное размножение одноклеточных и нитчатых водорослей быстро приводит к исчерпанию ресурса экосистемы; в результате безмерно разросшаяся популяция в одночасье вымирает, а на окисление этой мертвой органики расходуется затем почти весь кислород водоема - "замор"). Запасные вещества и резервная биомасса крупных организмов делают их популяции более независимыми от колебаний ресурса и стабилизируют их плотность. В свою очередь, существующие в экосистеме геохимические круговороты обретают в лице этих организмов крупное резервное депо [14], оказывающее на все эти циклы мощное стабилизирующее воздействие. Такая "взаимная стабилизация" кажется одним из главных экологических следствий возникновения многоклеточных (хотя правильнее сказать - макроскопических, т.е. видимых невооруженным глазом) организмов. Последняя оговорка не случайна. Если же мы от вопроса "для чего возникла многоклеточность" перейдем к вопросу "как и когда она возникла", то нам прежде всего придется определить - какой организм следует считать многоклеточным? Если даже не брать в расчет чисто терминологические проблемы (следует ли называть "колонией" Volvox, у которого есть дифференциация между клетками переднего и заднего полушарий, зародыша, возникающие путем палинтомии - деления без последующего увеличения размеров клеток, и который к тому же смертен), здесь существует и проблема вполне объективная. А именно: соответствует ли строгим критериям многоклеточности строение тела макроскопических водорослей и грибов? Большинство биологов ныне отвечают на этот вопрос отрицательно, оставляя термин "многоклеточные" лишь за зелеными растениями (Metaphyta) и животными (Metazoa); Дж.Корлисс (1983) ввел для этих двух групп удачный термин - многотканевые организмы. Таким образом, достижение живыми организмами макроскопических размеров может происходить различными способами, а истиная многоклеточность (многотканевость) - лишь один из них. (Выделено мной – Джигар) В любом случае, многоклеточность (в широком смысле) почти наверняка возникала в процессе эволюции многократно и независимо: во многих типах водорослей - красных (Rhodophyta), зеленых (Chlorophyta), золотистых (Chrysophyta) - или высших грибов-аскомицетов (Ascomyceta) можно выявить преемственные ряды от одноклеточных форм через колонии (например, нитчатые формы) к макроскопическим организмам с аналогами тканевой дифференцировки. Эта гипотетическая эволюционная картина хорошо соответствует современным палеонтологическим даным (рисунок 19). Первые эукариоты появились (как мы помним из главы 5) около двух миллиардов лет назад среди фитопланктонных акритарх; вскоре к ним добавились и нитчатые формы с эукариотными параметрами клеток. Замечательно, что они никогда не встречаются в прокариотных бентосных сообществах (цианобактериальных матах), а с самого начала формируют свой собственный тип растительности, названный В.Шенборном (1987) "водорослевыми лугами". Ныне сообщества такого типа известны лишь в некоторых антарктических внутренних водоемах; в докембрии же они, судя по характеру осадков, были широко распространены в морях за пределами мелководий (которые были заняты матами). Продолжение следует.

С. Паттерман: Джигар пишет: Жизни во Вселенной должно быть много Джигар, жизни, конечно, может быть и много, но, очевидно, с преобладанием жизни примитивной, над жизнью сложной. Джигар пишет: некая группа живых организмов постепенно изменяет окружающий Мир "под себя" - а плодами этих изменений в итоге пользуются другие, причем с достаточно печальным для "инициаторов реформ" результатом. Замечательное наблюдение! В природе и в человеческом обществе многое происходит в полном соответствии с этим законом.

helenrokken: Спасибо огромное, Джигар! Прочитала на одном дыхании как приключенческий роман, несмотря на сложность для меня этого языка. Особенно внимательно прочла о самоорганизации и о многоклеточных организмах. Я сейчас разрабатываю тему интегральных сообществ в эволюции сознания, и мне было очень радостно читать такой прекрасный образец процесса интеграции. Какие-либо конструктивные реплики я дать, увы, не в состоянии, но множество полезных зерен вошло в мое поле сознания :)

Джигар: helenrokken пишет: Какие-либо конструктивные реплики я дать, увы, не в состоянии, но множество полезных зерен вошло в мое поле сознания :) Нет проблем! Главное - что бы появился хороший урожай.

anton_: Помимо чистой биологии у Еськова хоррошо про изменеия климата написано. В 9 главе, где про криоэры и термоэры. В частности, показано, что в современной науке проблема более теплого климата в мезозое решена и модели изменеиня климата построены. А интересно тут то, что Ефремов, описывая Торманс для решения проблем низкой зональности "положил" его набок. Низкая зональность нужна была для того, чтобы на планете сформировалась моноцивилизация (знолаьные различия дадут достаточный графиент в необходимом поведении людей для "отчужденной" цивилизации, что приведет к сепаретизму) Инетересно, была ли это идея, господствующая во время написания романа или хотя бы во время активного занятия Ефремова наукой? Имеется в виду, что термоэры определялись наклоном земной оси. Или Ефремов принял эту гипотезу ad hoc, потому что не имел ничего лучшего. В любом случае, это главный астрономический "ляп" романа (невзможный с точки зрения физики) говорит о том, что писатель слишком спешил, что изменил своему правилу тщательно строить свои миры. Кстати, у Еськов описана и современная модель движеня материков. Тут тоже получается, что пололжение материков "в виде венца" у полюсов на Тормансе является невозможным с точки зрения современной теории.

Alex Dragon: Я думаю, что он просто перепутал наклон оси вращения планеты к плоскости орбиты и наклон экватора к плоскости орбиты. В принципе одна и та же характеристика, угол отсчитывается просто с разных сторон. В литературе может даваться и так, и так. Всё с климатом было бы красиво именно так, как задумывалось, если бы планета не «лежала на боку», а как раз стояла вертикально — если иметь в виду именно наклон оси. «На боку лежала» бы плоскость экватора.

Джигар: Антон, в очередной раз поразился вашей энциклопедичности! Антон пишет: Ефремов, описывая Торманс для решения проблем низкой зональности "положил" его набок. это главный астрономический "ляп" романа (невзможный с точки зрения физики) А разве Уран не лежит на боку?

Alex Dragon: Вы забываете про одну деталь. Как, видимо, забыл и Ефремов. Он, я так думаю, Уран и имел в виду, потому как во всех книжках пишут, чуть ли не дословно, что Уран вращается как бы лёжа на боку. Но. Планеты в своём орбитальном движении сохраняют ориентацию оси суточного вращения — гироскоп, однако. Потому на Земле и происходит смена времён года и бывают полярные дни и ночи. На Уране при его наклоне оси зона полярных ночей и дней распространяется практически до экватора. И на Тормансе было бы то же самое. Какая жизнь возможна при таких условиях? Во всяком случае высшая? Они предельно контрастны. Полгода ночь, полгода день — несерьёзно. На одном полушарии холод ледяной полгода, на другом — жара и ад кромешный. Ну, правда там была бы обширная сумеречная зона. А вот если наклон оси к плоскости орбиты близок к перепендикуляру (или, что то же самое, наклон плоскости экватора к плоскости орбиты близок к нулю) — то тогда условия освещения достаточно равномерные, полярные круги там находятся практически на полюсах (в математически идеальном случае их просто нет). Широтной зональности тогда никакой, смены времён года — тоже, и вот тогда картинка, пожалуй, могла бы быть похожей на тормансианскую. Хотя некоторые сезонные колебания, наверное, всё же были бы — из-за эксцентриситета орбиты, планета то дальше от звезды, то ближе. Про Землю сказать, что это причина смены сезонов было бы грубой ошибкой, вклад этого в сезонные изменения считается пренебрежимо малой величиной. А там могло сказываться — в равномерных условиях небольшие колебания заметнее. И то, если орбита достаточно вытянута.

Джигар: Спасибо за просвещение!

saabmount: Пока не будет выработано более-менее единое определение термина "жизнь", мы можем ходить по ней ногами и не замечать... P.S. Как никто (по моим сведениям) не пытается обобщить опыты по исследованию разума высших животных и построить общую теорию эволюции разума. P.P.S. И экстраполировать потом!

SEN7759: Человек в космосе. https://www.youtube.com/watch?v=_53h9Pn6Cs8 К вопросу об агрессивности животных в ослабленном эл.-магнитном поле. У человека в поверхностном слое на внутренней поверхности черепа повышенное содержание магнетита (его содержание резко падает при малокровии), функции неизвестны. Вопрос о функциях исследовался у птиц (функция навигации), но у них области локализации таких клеток иные (у голубей в бугорках над клювом, например). О перелетах https://www.youtube.com/watch?v=ZdR37sMbvgw

SEN7759: Виктор Бенгин: Радиация в межпланетном и межзвёздном пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=lrERvULq0Gg

SEN7759: О поражении митохондрий при радиации и пониженной гравитации. https://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/plohaya_novost_dlya_astronavtov_kosmicheskie_puteshestviya_opasny Но до Марса человек сможет долететь уже через 20-30 лет, поскольку появятся новые двигатели. https://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/novyj_yadernyj_dvigatel_pomozhet_doletet_do_marsa_vsego_za_3 И с кислородом проблема решается: https://zoom.cnews.ru/rnd/article/item/najden_sposob_poluchit_kislorod_na_marse

SEN7759: Статья о конвергенции по Ефремову. https://habr.com/ru/post/569554/

Ex-Zyx: Взято в Сети: Рождены в космосе. Почему звездные путешественники не смогут жить на Земле Биологические процессы в невесомости протекают не так, как на Земле. Организм включает внутренние адаптационные механизмы и перестраивается. Российские ученые попытались на молекулярном уровне разобраться, обратимы ли эти изменения и сможет ли человек вернуться к нормальной жизни после длительного космического полета. Жизнь в невесомости Главные факторы риска в космосе — жесткое излучение, смертельное в больших дозах, и невесомость. На низкой околоземной орбите, где находится МКС, от радиации защищает магнитное поле Земли, а вот искусственную гравитацию создавать пока не научились. Многие космонавты, оказавшись на орбите, жалуются на ослабление аппетита, головокружение, головную боль, тошноту и дезориентацию. Это синдром космической адаптации, или космическая болезнь, через несколько дней все проходит. Но вот от деминерализации костей, мышечной атрофии, ухудшения зрения, нарушения кровообращения в невесомости так просто не избавиться. Космонавты теряют до полутора процентов костной массы в месяц, развивается остеопороз. Плотность костей продолжает снижаться даже после года на МКС. Слабеют мышцы, обеспечивающие плотное прилегание позвонков друг к другу, в результате рост увеличивается на три-пять сантиметров. На орбите ничего этого человек не ощущает. Проблемы возникают после возвращения на Землю. Гравитация "сплющивает" позвонки, вызывая боль, каждое движение дается с трудом. И чем дольше космонавт был в невесомости, тем труднее ему вернуться к привычной жизни. "Реабилитация — процесс длительный. Острый период — две, максимум три недели. Уже через семь-десять дней человек в состоянии жить дома, заниматься обычными делами, — говорит заместитель директора по науке Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН, кандидат медицинских наук, летчик-космонавт Олег Котов. — Когда организм полностью вернется к нормальному физиологическому состоянию — это очень индивидуально. В принципе, считается, что через полгода космонавт должен быть готов к следующему полету". Белки как индикаторы изменений Что произойдет с организмом после нескольких лет в космосе, сможет ли человек полностью восстановиться, ученые пока не знают. Этой проблемой занимаются специалисты ИМБП РАН. На молекулярном уровне адаптация к любым внешним условиям сказывается прежде всего на составе синтезируемых белков. Их совокупность называют протеомом; область биологии, посвященная им, называется протеомикой. В лаборатории протеомики ИМБП РАН, которой руководит доктор медицинских наук, профессор Ирина Ларина, уже около пятнадцати лет изучают белки, содержащиеся в биологических жидкостях космонавтов: крови, моче, слюне, конденсате выдыхаемого воздуха. Зная, на что влияет тот или иной белок, можно определить, какие процессы затронуты. Исследователи надеются найти в цепочке преобразований молекулярные мишени — вещества, воздействуя на которые, удастся остановить разрушение костей и потерю мышечной массы. Методы протеомики Протеомика возникла около двадцати лет назад, после того как расшифровали геном человека благодаря развитию современных аналитических технологий, прежде всего неразрушающей масс-спектрометрии. Масс-спектрометрия позволяет точно определять элементный или изотопный состав вещества, но в классическом варианте, требующем предварительного разложения на атомы, малопригодна для сложных молекул, таких, как белки. После полного разложения собрать их невозможно, а простой подсчет атомов ничего не дает. Ситуация изменилась, когда ученые научились разрезать белки на аминокислотные фрагменты — пептиды. Масс-спектрометр идентифицирует каждый из таких отрезков, а по их совокупности можно судить о конкретных белках. Но оставалась проблема определения количества: уровень различных белков в крови различается в миллиарды раз и нет универсальной методики, охватывающей весь диапазон. Решение нашли ученые Сколтеха во главе с членом-корреспондентом РАН, доктором физико-математических наук, профессором Евгением Николаевым. Они предложили синтезировать и добавлять в пробы в качестве стандарта пептиды, меченые стабильными изотопами. Используя этот метод, специалисты ИМБП РАН и Сколтеха уже несколько лет наблюдают за протеомом космонавтов не только до и после полета, но и во время их пребывания на орбите. В МКС капли крови сохраняют на специальной бумаге и при случае передают на Землю. В лаборатории, экстрагировав из образцов пептиды, определяют качественный состав протеома — до 800 белков в одном пятне, а потом и концентрацию тех белков, для которых есть меченые пептидные маркеры. Дело в адаптации "Вся эволюция животного мира на Земле происходила в гравитационном поле, наш организм не приспособлен к невесомости. Но пробыв более года в космосе, человек возвращается здоровым", — отмечает Ирина Ларина. Все дело в невероятной способности организма приспосабливаться. Заболевания возникают, когда не срабатывают защитные механизмы. "На Земле человеческий вид демонстрирует огромный адаптивный потенциал. Люди освоили все экологические ниши, климатические и высотные зоны. Поэтому мы считаем, что можно приспособиться и к повышенной или пониженной гравитации. Длительные полеты в космос это подтверждают", — подчеркивает профессор Ларина. Ученые надеялись найти на молекулярном уровне какой-то специфический механизм адаптирования к микрогравитации. Пока это не удалось. Похоже, такого механизма просто не существует. "Человек в своей эволюционной истории никогда не сталкивался с невесомостью, поэтому, скорее всего, и адаптации нет", — уточняет Евгений Николаев. "Болезнь" невесомости Предположили, что, реагируя на невесомость, организм включает реакции, похожие на иммунный ответ. "Мы обнаружили, что это проявляется на уровне всех систем: мышечной, костной, сердечно-сосудистой, дыхательной, иммунной, выделительной. Похоже на преморбидное состояние, как говорят клиницисты, накануне болезни, — объясняет Ирина Ларина. — Мы увидели, что на молекулярном уровне изменения идут в иммунной системе, формируя провоспалительный ответ". Проанализировали 140 белков — индикаторов определенных заболеваний, для которых имелись меченые изотопами маркеры. Сравнивали показания до полета, сразу после приземления и через неделю. Большинство белков в течение недели пришли в норму, но 19 — нет. В том числе те, что активируются при диабете, сердечно-сосудистых заболеваниях или встрече с инфекцией. "Это было неожиданно. Наша интерпретация такая: попадав в необычные условия, организм чувствует дискомфорт и включает те защитные системы, которые ему известны, хотя напрямую это и не обусловлено отсутствием гравитации", — предполагает Николаев. Пока количественные исследования ограничивались белками, для которых есть маркеры. Как правило, это те, что связаны с известными заболеваниями. На самом деле спектр протеомных изменений намного шире. Например, в сухих пятнах крови ученые находят до тысячи измененных белков. В будущем планируют сделать изотопные стандарты для всех белков, реагирующих на невесомость. Это позволит не только глубже понять молекулярные процессы, но и выявить индивидуальные особенности у каждого космонавта, поскольку, как оказалось, у всех разный набор адаптивных реакций на невесомость. И это коренным образом отличается от того, что происходит при болезни. "Выходит, организм заинтересован не в том, чтобы всем системам дать сигнал. Видимо, для него важнее из разных реакций создать такую комбинацию, которая поддержит постоянство внутренней среды. Поэтому деятельность мозга и сердца, дыхание, сон, переваривание пищи, физическая работоспособность — все, что обеспечивает жизнедеятельность, в невесомости сохраняется", — указывает Ларина. Человек космический При микрогравитации гены синтезируют те же белки. Но затем, по мнению ученых, происходят химические изменения, и это зачастую влияет на функции. Так, установили, что многие белки на орбите принимают более окисленную форму. "Если какой-то белок до полета был окислен, например, в двух точках, то после — уже в десяти. Молекула та же, но структура другая, а значит, иначе работает. Задача белка — передать сигнал в клетки в том месте, куда принесла его кровь. Если же его свернуть по-другому, он или ничего не передаст, или передаст что-то другое", — рассуждает профессор Ларина. У человека, выросшего на Земле, биологические процессы после полета довольно быстро восстанавливаются, а вот что будет с теми, кто родится в космосе, ученые пока не знают. Эксперименты на крысах показали, что зачатие и беременность у млекопитающих в космосе проходят нормально. И рождаются здоровые детеныши. В видовом плане это те же самые крысы. Если их оставить в космосе, они дадут начало новым поколениям, рожденным в невесомости. Но на Землю или другую планету вряд ли смогут вернуться. Достаточно упомянуть всего один фактор. В невесомости кровь, как и все остальное, теряет вес. У рожденных в космосе животных сердце не обладает мускулатурой, необходимой для работы в условиях гравитации, сосуды очень тонкие. Поэтому, если когда-то человек отправится в долгое межпланетное путешествие и на борту космической станции сменится несколько поколений, это будет уже другой человек — космический.

SEN7759: АСТРОФИЗИК АЛЕКСАНДР ПАНОВ | Парадокс Ферми и теория "Темного леса" https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=ZZbjjJZchfo

SEN7759: Интервал времени от прокариот до появления эукариот с большой вероятностью может быть больше 2 млрд лет... https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=HKhOjLaLWfc

полная версия страницы