«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле - Jaaj.Club
Poll
What would you do if you were Nenastya and found out that your neighbor was a witch?


Events

07.09.2025 17:28
***

Started
from the publishing house Collection Jaaj.Club.

Write a science fiction story up to 1 author page and get a chance to be included in a collective collection and get reviewed by renowned authors.

Jury of the contest

Alexander Svistunov
Fantasy writer, member of the Union of Writers of Uzbekistan and the Council for Adventure and Fantastic Literature of the Union of Writers of Russia.

Katerina Popova
A modern writer working in the genre of mysticism, fantasy and adventure thriller. The author does not deprive her works of lightness, humor and self-irony.

Maria Kucherova
Poet and prose writer from Tashkent. The author works in the genres of mysticism, drama and thriller, creates a series of novels and novellas in a single fictional universe.

Konstantin Normaer
A writer working at the intersection of genres: from fantasy detective and steampunk to dark fantasy and mystical realism.

Yana Gros
Writer-prose writer, the main direction - grotesque, social satire, reaction to the processes that are happening today. Laureate and diploma winner of international competitions.

Jerome
Author of the "Lost Worlds" series, specializing in space fiction and time travel. Author of numerous science fiction stories.

Artyom Gorokhov
Artem Gorokhov
Writer-prose writer, author of novels and many works of small prose. The head of seminars of creative community of poets and prose writers.

Olga Sergeyeva
Author of the collection of fantastic stories "Signal". Master of science fiction and mysticism, exploring time, memory and the limits of human possibilities.

***
12.08.2025 18:44
***

On Sale!

Echo of Destruction is a new post-apocalyptic novel
Zoya Biryukova.

A post-catastrophe world, an ancient war between vampires and werewolves, and a ritual that will decide the fate of humanity.


Zoya Biryukova is a gamer and dark fantasy fan. Her love for the worlds of vampires and werewolves inspired her to create her own story about the post-apocalypse and ancient powers.

***
02.07.2025 20:55
***

Already on sale!

A new story from Katerina Popova in a mystical novel


Anybody Alive? - Katerina Popova read online

***

Comments

серийный сюжет просто супер.читала взахлеб ,даже по-моему на одном дыхание!однозначно рекомендкю к прочтению!
17.09.2025 Ан
Очень эмоциональный рассказ и, в то же время, блестяще раскрыта научно-фантастическая идея повествования! Спасибо!
17.09.2025 Formica
К сожалению, японский язык не поддерживается в тексте публикаций, оставил только английкую оригинальную версию. Спасибо!
17.09.2025 Jaaj.Club
https://akitahaiku.com/2019/12/17/world-haiku-series-2019-12-haiku-by-andrey-shtyrkovsky/

Haiku by Andrey Shtyrkovsky



spring rain melodies

yellow plum in the window

tea ceremony



春雨のメロディー

窓辺の黄色いプラム

お茶会



bird cherry color

the nightingale solo rings

fusion unity



鳥の桜色

ナイチンゲールのソロの輪

融合の調和



these free-flying moths

my adorable horror

thrill of meeting you



これらの自由に飛んでいるガ

私のかわいい手に負えないもの

あなたに会うスリル



zigzag on a vase

i read the word syzygy

the book fell and crashed



花びんのジグザグ

私はsyzygy という言葉を読んだ

本が落ちて大きな音を立ててぶつかった



azure serene sea

inside the field of vision

flip-flops in the sand



空色の穏やかな海

視野の範囲内

砂地にピーチサンダル



sweet like ripe cherries

fragrance reflected in glass

traces of a kiss



熟したチェリーのように甘い

グラスに映る香り

キスの痕跡



twinkling lights afar

twenty-four hours on the watch

lonely avenue



遠くにきらめく光

見張りを24時間

人気の無い通り



lullaby waxwings

mellifluous aquiver

woke up in the wood



子守歌のレンジャク

甘美に揺れて

森で目覚めた



flash instant insight

moment of endless present

being and meaning



一瞬の即座の洞察

終わりのない現在の瞬間

存在と意義



ineffable silk

in the heart of haijin path

aurora blossom



言いようのないシルク

俳人の道の中心に

黎明の花



— Translated by Hidenori Hiruta
17.09.2025 shtyrkovsky
Интересный сборник рассказов. Все рассказы очень разнообразные и не похожи друг на друга. Читаются быстро и легко.
17.09.2025 frolyagg

«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле

06.04.2022 Рубрика: Interesting
Автор: vassyap
Книга: 
2088 0 0 3 2065
Эта захватывающая новая область исследований заставила учёных переосмыслить шаги, которые могли привести к первому живому организму, и заставила их ещё раз столкнуться с давним вопросом: как мы вообще определяем жизнь?
«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле
фото: trv-science.ru
Эксперименты показывают, что метаболизм мог начаться спонтанно на нашей древней планете, и что учёным, возможно, придётся переосмыслить то, как человечество определяет жизнь.

Маркус Ральсер никогда не собирался изучать происхождение жизни. Его исследования были сосредоточены в основном на том, как клетки питаются сами, и на том, как эти процессы могут пойти не так в организме, который испытывает стресс или болен. Но около десяти лет назад по чистой случайности Ралсер и его команда сделали шокирующее открытие.

Группа, базировавшаяся в то время в Кембриджском университете, изучала гликолиз — процесс, при котором сахар расщепляется в ходе ряда химических реакций, высвобождая энергию, которую могут использовать клетки. Когда они использовали чувствительные методы для отслеживания многих этапов процесса, они были удивлены, обнаружив, что некоторые реакции, казалось, «происходят спонтанно», — говорит Ралсер, который сейчас работает в Институте Фрэнсиса Крика в Лондоне.

В контрольных экспериментах, в которых отсутствовали некоторые молекулы, необходимые для реакций, часть гликолиза всё равно происходила. «Это не может быть правдой», — вспоминает Ральсер слова других учёные, обращённые к нему.

Каждая живая клетка имеет в своей основе своего рода химический двигатель. Это верно как для нейрона в человеческом мозгу, так и для простейшей бактерии. Эти химические двигатели управляют метаболизмом, процессами, которые превращают источник энергии, такой как пища, в полезные части и строят клетку. По общему мнению, метаболические процессы, включая гликолиз, требуют множества сложных микроскопических механизмов. Но команда Ральсера обнаружила, что один из этих двигателей может работать сам по себе, без нескольких сложных молекул, которые, по мнению учёных, были необходимы.

После этой счастливой находки среди исследователей, изучающих происхождение жизни, прокатилась волна изумления. В конце концов, если это могло произойти в пробирке, возможно, это могло произойти и миллиарды лет назад в глубоководном вулканическом жерле, или на суше в термальных бассейнах, или где-то ещё с высокой химической активностью и органическим материалом. Возможно даже, что метаболические реакции положили начало цепи событий, приведших к зарождению жизни.

Некоторые команды сейчас работают над созданием этих химических двигателей с нуля. В дополнение к гликолизу учёные воссоздали части других фундаментальных клеточных процессов, включая обратный цикл лимонной кислоты или обратный цикл Кребса, который, как полагают, впервые появился в очень древних клетках. Эта захватывающая новая область исследований заставила учёных переосмыслить шаги, которые могли привести к первому живому организму, и заставила их ещё раз столкнуться с давним вопросом: как мы вообще определяем жизнь?

Загадочное происхождение


Как зародилась жизнь — одна из величайших загадок науки. Все знают, что это произошло в начале истории нашей планеты, потому что в горных породах, отложенных 3,5 миллиарда лет назад, всего через миллиард лет после образования Земли, есть ископаемые микроорганизмы. Но как и где это произошло, остаётся неясным. Ключевая проблема заключается в том, что живые организмы необычайно сложны. Даже простейшая бактериальная клетка имеет сотни генов и тысячи различных молекул. Все эти строительные блоки работают вместе в замысловатом танце, доставляя пищу в клетку и выводя отходы, восстанавливая повреждения, копируя гены и многое другое.

«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле
Фото: naked-science.ru

Масштабы этой сложности иллюстрирует исследование, опубликованное в 2021 году, в котором сравниваются ДНК 1089 бактерий, которые являются простейшими живыми организмами. Исследователи во главе с биоинженером Джоаной К. Ксавьер, которая в то время работала в Дюссельдорфском университете имени Генриха Гейне в Германии, искали белковые семейства, которые были общими для всех видов бактерий, поскольку они, вероятно, были действительно древними — более трёх миллиардов лет до последнего общего предка всех бактерий.

Они обнаружили 146 таких белковых семейств, показав, что даже самые ранние бактерии были чрезвычайно сложными и являлись продуктом длительного периода эволюции.

Все гипотезы о происхождении жизни пытаются отбросить эту сложность и представить нечто гораздо более простое, что могло возникнуть спонтанно. Трудность заключается в том, чтобы решить, на что была бы похожа эта «просто-жизнь». Какие части живых клеток, которые можно наблюдать сегодня, образовались первыми?

Было выдвинуто много идей, в том числе о молекуле, которая может копировать себя, как цепочка РНК, или жировой «пузырь» или «капля», которые могли действовать как фундаментальная структура клетки. Но растущая группа учёных считает, что до генов или клеточных стенок первой вещью, в которой нуждалась жизнь, был двигатель.

Первый метаболизм


Жизнь принципиально активна. Даже в кажущихся неподвижными организмах, таких как деревья, наблюдается бешеная активность в микроскопическом масштабе. Ксавьер, которая сейчас работает в Университетском колледже Лондона, сравнивает живую клетку с чашкой воды с отверстием в дне и краном. Если два потока равны, объём воды в чашке остаётся прежним. «Но трансформация происходит».

Точно так же каждое живое существо получает питательные вещества и использует их для построения и восстановления своего тела. Для людей это означает употребление пищи, а затем использование нашей пищеварительной системы для расщепления её на простые химические вещества, которые организм может использовать.

Другие организмы получают энергию от солнечного света или химических веществ, таких как метан, но здесь действует тот же принцип. Тысячи реакций постоянно превращают одно вещество в другое и доставляют вещества туда, где они нужны. Все эти процессы составляют обмен веществ в организме. Если обмен веществ останавливается, организм погибает. Химия метаболизма настолько важна для жизни, что многие исследователи полагают, что она должна была лежать в основе первых живых клеток. Считается, что как только метаболический двигатель заработает, он сможет создавать другие химические вещества, необходимые для жизни, и постепенно клетки будут собираться самостоятельно, говорит Джозеф Моран из Страсбургского университета во Франции.

«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле
Фото: versiya.info

Однако все метаболические гипотезы происхождения жизни сталкиваются с одной и той же проблемой: метаболизм, как и сама жизнь, чрезвычайно сложен. В исследовании последнего общего предка бактерий Ксавьер подсчитала, что гены этого древнего организма могли производить 243 химических вещества посредством метаболических процессов, а также преобразовывать химические вещества друг в друга.

Даже отдельные пути метаболизма сложны. Взять хотя бы цикл лимонной кислоты или цикл Кребса, который является одним из способов, с помощью которых клетки могут извлекать энергию из питательных веществ. Как следует из названия, он начинается с лимонной кислоты, химического вещества, которое придает цитрусовым их особенный вкус. Это преобразуется во второе вещество, называемое цис-аконитатом, а затем в ещё семь химических веществ, прежде чем на последнем этапе воссоздается лимонная кислота. Попутно производится множество биологических химических веществ, которые распределяются по остальной части клетки. Трудно представить, как такой сложный процесс мог начаться сам собой. Еще больше усложняет ситуацию то, что каждый шаг контролируется молекулой, называемой ферментом, которая ускоряет рассматриваемые химические реакции.

Для работы такого процесса, как цикл Кребса, необходимы ферменты. Но ферменты — это сложные молекулы, которые могут образовываться только посредством метаболизма под контролем генов. Таким образом, учёные сталкиваются с биохимической дилеммой «курица или яйцо»: что появилось раньше: химический двигатель для создания клетки или клеточные механизмы, необходимые для создания двигателя?

Запуск двигателей жизни


После того, как Ралсер и его команда сделали своё первое открытие в начале 2010-х годов, они решили продолжить исследование метаболических реакций, которые могли бы протекать самостоятельно. Они растворили 12 различных химических веществ, которые используются в гликолизе, каждое по отдельности, в чистой воде. Затем нагревали образцы до 70°C в течение пяти часов, имитируя условия вблизи подводного вулкана. В экспериментах начали происходить семнадцать химических реакций либо в результате гликолиза, либо в результате родственного метаболического пути.

Затем Ральсер связался с Александрой Турчин, геохимиком из Кембриджского университета, которая дала ему список химических веществ, которые, как считается, были растворены в первозданном океане, включая такие металлы, как железо и натрий. Команда добавила их в свои смеси, чтобы посмотреть, улучшат ли они реакцию. «Мы получили один положительный результат, который был «железным»», — говорит Ральсер.

К 2014 году у них было 28 рабочих реакций, включая полный метаболический цикл. Команда основывалась на своих первоначальных результатах, показав в 2017 году, что они могут создать версию цикла лимонной кислоты, управляемую сульфатом, и что они могут производить сахара из более простых химических веществ в процессе, называемом глюконеогенезом, хотя последний должен проходить во льду.

Затем идею метаболических циклов без ферментов подхватил Моран из Страсбургского университета в сотрудничестве со своей бывшей ученицей Камилой Муховской. Они совершили аналогичные прорывы в других метаболических процессах, таких как путь ацетил-КоА, который превращает углекислый газ в ацетил-КоА — одно из наиболее важных химических веществ в метаболизме.

«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле
Фото: naked-science.ru

Но из многих механизмов жизни учёные снова и снова возвращались к обратному циклу лимонной кислоты. Этот процесс используется некоторыми бактериями для образования сложных углеродных соединений из углекислого газа и воды. И есть данные, что он чрезвычайно древний. Как и Ральсер, Моран и Муховская использовали такие металлы, как железо, для запуска химических реакций в лаборатории. В 2017 году им удалось запустить шесть из 11 реакций в обратном цикле лимонной кислоты, а два года спустя они обнаружили дополнительные реакции. «Мы никогда не производили весь цикл, — говорит Моран. Но приближаемся к этому».

Не совсем биология


Несмотря на волнение, учёные расходятся во мнениях относительно того, действительно ли целые клеточные циклы могут происходить без ферментов, облегчающих этот процесс. Для Раманараянана Кришнамурти из Научно-исследовательского института Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния, неубедительно воспроизводить только части цикла. «Это всё равно, что разбить стеклянную банку на куски, а затем сказать: «Осколки произошли из банки, поэтому я могу собрать банку», — говорит он.

Кришнамурти и его коллеги пробуют другой подход. «Мы отключаем себя от биологии», — говорит он, потому что то, что происходит в клетках сегодня, является неполным руководством к тому, что произошло миллиарды лет назад. «Я просто позволю химии вести меня».

В 2018 году команда Кришнамурти продемонстрировала новый метаболический двигатель, состоящий из двух циклов и работающий без ферментов.

«Мы обходим некоторые из самых нестабильных молекул, некоторые из самых сложных шагов, которые биология может сделать прекрасно благодаря очень сложным эволюционным ферментам», — говорит Кришнамурти.

Он предполагает, что полученный в результате процесс мог быть древним предшественником обратного цикла Кребса. Совсем недавно его команда экспериментировала с добавлением цианида, которого, как считается, было много на древней Земле. Предыдущие исследования показали, что цианид может производить многие химические вещества жизни, потому что он очень реактивен, но неясно, действительно ли цианид сыграл роль в происхождении жизни, потому что он ядовит для реальных организмов. Тем не менее, команда Кришнамурти показала, что цианид может запускать метаболические механизмы, напоминающие некоторые жизненные функции.

Моран скептически относится к такому подходу, потому что эти альтернативные двигатели не производят некоторые из ключевых химических веществ жизни. Ещё неизвестно, можно ли заставить работать полные версии всех сегодняшних метаболических циклов без ферментов, или же первой жизни приходилось обходиться альтернативными и упрощенными версиями, подобными тем, что сделал Кришнамурти.

Живой двигатель


Возможность имитировать жизненные процессы в упрощённых формах вообще привела к глубокому вопросу: в какой момент можно бы назвать эти химические системы «жизнью»? Если метаболический двигатель гудит в стеклянном флаконе, значит ли это, что он живой?

Большинство учёных сказали бы, что нет. Чтобы что-то было живым, «нам нужна достаточно сложная система, чтобы она могла метаболизироваться и воспроизводиться», — говорит Ральсер. Метаболический двигатель сам по себе этого не делает, но это шаг на пути к тому, что может.

«Невозможная» химия может раскрыть происхождение жизни на Земле
Фото: naked-science.ru

«Никто на самом деле не определил жизнь», — говорит Кришнамурти, и существует так много крайних случаев. Например, во многих определениях жизни указывается, что организм должен быть способен к размножению, но отдельные половозрелые животные не могут размножаться без партнёра, поэтому согласно этим строгим определениям одинокий кролик не жив.

«Всё, что есть между неживым и живым, — это градиент», — говорит Муховская. Метаболические двигатели не являются полностью безжизненными, как камни, и не являются полностью живыми, как бактерии.

Жизнь в каком-то смысле представляет собой своего рода химическую аварию, кружащийся танец, который не прекращается уже более трёх с половиной миллиардов лет. Независимо от того, как это можно определить, этот танец продолжается, медленно оттачивая биологический механизм, создавший бесконечные формы Земли, самые прекрасные и самые чудесные.

Sign up for our free weekly newsletter

Every week Jaaj.Club publishes many articles, stories and poems. Reading them all is a very difficult task. Subscribing to the newsletter will solve this problem: you will receive similar materials from the site on the selected topic for the last week by email.
Enter your Email
Хотите поднять публикацию в ТОП и разместить её на главной странице?

Самая полная симуляция клетки способна исследовать скрытые правила жизни

С помощью этой цифровой модели биологи могут преодолеть ограничения природы и ускорить свои исследования того, как устроена самая основная единица жизни — и что произошло бы, если бы она работала по-другому. Читать далее »

Создание цифрового «носа» для восприятия запахов

В нашем носу находится 400 различных рецепторов для определения химического состава окружающего мира, и люди только начинают понимать, сколько из этих рецепторов могут взаимодействовать с данной молекулой. Читать далее »

Может ли наука читать воображение

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology, исследователи из Университета Осаки разработали способ интерпретировать воображение человека, считывая его мозговые волны. Читать далее »

Терагерцовые волны. Будущие возможности

На протяжении десятилетий никому не удавалось создать потребительское устройство, способное передавать волны терагерцового диапазона. Но некоторые исследователи медленно делают успехи. Если они смогут сделать прорыв, то будет возможность открыть целый набор новых технологий. Читать далее »

Комментарии

-Комментариев нет-