![]() #ксенобиология #XNA
Общие положения Когда требуется сделать форму жизни, которая в целом будет подчиняться тем же законам, что и жизнь земная, но тем не менее хочется сделать "не как у людей" — одним из самых очевидных решений является замена ДНК и РНК на родственные вещества (XNA — xeno nucleic acid, ксенонуклеиновые кислоты). Зачастую замена эта чисто косметическая, хотя бывает, что таким образом биохимия подгоняется под условия среды. Существует несколько способов сделать это: 1. Поменять нуклеотиды. Помимо пяти использующихся от природы (аденин, тимин, цитозин, гуанин и урацил) можно сконструировать великое множество дополнительных нуклеотидов, которые могут быть комплементарны вышеназванным, а могут быть комплементарны лишь друг другу. Простор для манёвра здесь очень большой, однако по сути это лишь косметический ремонт — суть не меняется. Однако, можно ввести дополнительную, шестую пару — это увеличит информационную ёмкость и позволит использовать двузначные кодоны. 2. Вариант более фундаментальной замены — поменять мономер "скелетной основы" молекулы. У земных нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) это сахар-пентоза. Можно впендюрить какое-нибудь другое вещество этой группы, можно взять сахар-треозу, сойдёт и гетероцикл, и даже какой-нибудь многоатомный спирт (разумеется, не всякий/всякая пентоза/треоза/гетероцикл/полиол подойдёт). Свойства таких соединений меняются уже в более широких пределах. 3. Замена "клея" молекулы, образующего мостики между мономерами (на нашей планете это фосфат-анион). Такая замена может радикально поменять характер молекулы с кислотного на нейтральный или даже основный. 4. Можно включить пространственное воображение и поиздеваться над формой молекулы. Навить третью цепочку, прицепить мостики к другому атому, закрутить спираль в обратную сторону — всё это возможно. 5. Если же у нуклеиновых кислот на вашей планете какие-то совершенно необыкновенные свойства, валите всё на гистоны — белки, необходимые для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы. 14 сентября 2016
6 |
![]() |
Ластро
|
Подписался.
P.S. А что такого особого можно приписать молекулярному носителю информации (МНИ)? Способность эволюционировать по Ламарку? |
![]() |
|
> Способность эволюционировать по Ламарку?
Кстати, а выгодна ли такая эволюционная стратегия? |
![]() |
|
Al Lastor
Эт уже не к нуклеиновым кислотам обращаться. Задумки есть, но я пожалуй всё-таки по порядку (-: Этим постом я начал серию, до обратного переноса тоже дойдёт. |
![]() |
|
Facensearo
Это вопрос цифирок и алгоритмов, моё дело — предложить возможную реализацию (-: |
![]() |
|
Призывается Asteroid, раз уж он меня на это дело подбил.
|
![]() |
|
Al Lastor, особого...
Ну например, способность растворяться в неполярных растворителях (нафига — отдельный вопрос). Или повышенную радиоустойчивость. Или термоустойчивость. Способность к флуоресценции для эстетов. |
![]() |
|
Три рубля, вам надо просто не такую, как земная, при тех же общих принципах? Или какие-то особые свойства, для нас не характерные, обосновать?
Если первое - проще всего поменять кодировку ДНК - в смысле, соотвествие триплетов аминокислотам. Биохимически всё будет идентично или почти идентично, продукты из такой жизни могут быть съедобны, но при этом - абсолютная несовместимость, вплоть до невозможности заражения нашими вирусами. Если второе - то надо смотреть предметно. |
![]() |
|
Andrey_M11
Замена триплетов — это даже неинтересно. Тогда уж сами аминокислоты менять, хотя бы частично, но это сложно рассчитать, и с нормальными-то искусственных, сложных и при этом работоспособных белков ещё никто не сделал. Это главным образом просто побуждение "кто куда, а я на ёлку". Обоснование конкретных свойств — хорошо, но как правило как раз свойства вторичны. |
![]() |
|
Три рубля, интересно - не интересно - зависит от конкретного замысла.
На самом деле любопытно - организм в принципе строится на знакомых приницпах, с такими же белками из таких же аминокислот, но при сиквенсе ДНК всякая хрень лезет вместо результатов. Сколько копий на этом этапе будет сломано, сколько раз будут списывать на "грязные" образцы, кривые руки и недостаточно точную аппаратуру... 1 |
![]() |
|
Andrey_M11
Это мелко, как задачка. |
![]() |
|
Три рубля
Если не затруднит, очерти примерно - что позволяет то или это изменение. > ...замена может радикально поменять характер молекулы с кислотного на нейтральный или даже основный. Что это значит для организма? Понятно, что описать все последствия - на нобелевку тянет (да и не одну), но хотя бы общие следствия, что придёт в голову. Вот пятый пункт - практический, сразу ясно, хочешь обосновать ездовых кошек - вали всё на гистоны. ))) В принципе интересно. |
![]() |
|
Asteroid, на каждый пункт будет отдельный подробный пост.
"хочешь обосновать ездовых кошек - вали всё на гистоны" — эм, я всё же имел в виду микроуровень (-: |
![]() |
|
Три рубля
Да, я знаю разницу, просто пошутил. ))) |
![]() |
|
Marlagram
Это будет при подробном рассмотрении каждого пункта в отдельных постах. |
![]() |
|
*подписался*
|
![]() |
Ластро
|
Facensearo, Ламарковкая эволюция быстрее. По крайней мере именно это показывают эксперименты с генетическими алгоритмами. Кроме того наше общество, если его воспринимать как единый организм, эволюционирует именно так, по Ламарку.
|
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Во, Тардис наконец-то нашла, с кем потрындеть о биологии.
Показать полностью
1. Но, если у нас, внезапно, не четыре кодирующих нуклеотида, а шесть (то бишь три пары), то всё может стать интересно из-за увеличившейся информационной емкости. К примеру, если количество аминокислот на уровне с нашим, то их, в принципе, можно кодировать не триплетом, а дуплетом (правда, избыточность слегка идет лесом, но первые организмы на матушке Земле, скорее всего, кодировали дуплетами, так что прокатит). Или, напротив, в обычный триплет запихнуть значительно больше аминокислот. Дальше, это позволяет изобрести новые фичи для регуляции экспрессии. Больше прикольных мест, чтобы сажать энхансеры и сайленсеры, больше шпилек у прокариот и прочая, прочая. Можно даже поупарываться со встречаемостью этих нуклеотидов в цепи и доступностью материалов для их постройки. Так что может быть не косметикой. 3. Особенно живым примером к этому пункту могут послужить бактерии из какого-то там феерического озера, которые, судя по всему, таки заменили фосфор мышьяком. И не только в ДНК. 4. В обратную сторону энергетически невыгодно же. Впрочем, главное, не забыть придумать, как это все адекватно будет раскручиваться, транскрибироваться и реплицироваться. 5. А если у меня бактерии, кто виноват будет? :) 1 |
![]() |
Ластро
|
Смотри на примере нашего общества, периодические кризисы. Порой население может падать в десятки раз. Катастрофа бронзового века, Греция, Рим, Византия... в общем из тупика всегда существует выход.
|
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Al Lastor
Выход из тупика находила не Римская культура, а кто-то там еще. Переводя на язык эволюции, то, что выход после катастрофы нашли млекопитающие, динозавров не особо радует. |
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
Зато позвоночным норм. Если это дает выигрыш на микро- и макро- уровнях, средние должны пролететь, кмк. |
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
1. Да, тут я ухами прохлопал, спасибо! 3. Было же вроде опровержение? Или это опровержение тоже опровергли? 4. Главное, чтобы эволюционно выгодно было. 5. Ну блин, у бактерий там тоже есть какие-то ассоциированные с ДНК/РНК белки, типа HU, IHF и HFQ. |
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Три рубля
3. Было? Последнее, что я давно слышала по теме, что им закидали радиоктивный изотоп мышьяка, и он действительно оказался в нуклеотидах. 4. На самом примитивном уровне эволюционно выгодно ну очень часто совпадает с энергетически выгодно. Хороший пример: содержание АT и ГЦ в коде по мере усложнения организмов. В принципе, конечно, можно представить, что эволюционно выгодным оказался такой код ДНК, который за счет порядка нуклеотидов стремится закрутиться в обратную сторону, но это, по-моему, накладывает ограничение на комбинации и увеличивает количество не белок кодирующего ДНК (так как требует кусков, обеспечивающих эту закрутку). А еще усложняет сплайсинг (так как эти штуки торчат регулярно посреди гена), играет с механизмами экспрессии... Можно, конечно, но тогда, как мне кажется, эти прокариоты должны будут за счет чего-то дополнительного выехать перед правозакрученными. 5. Ну да. Смайлик обозначал иронически-риторический вопрос. |
![]() |
|
Так, стоп, какая левозакрученность, я не уловил? Если аминокислот, то на то, что они закручены именно так, как закручены, есть причина, это не игра слепого случая.
|
![]() |
|
А какова она? Не думаю, что это связано со спонтанным нарушением симметрии, из-за которого вещества больше, чем антивещества - а иного подобного случая как-то не вспоминается.
|
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Я вообще про ДНК, B и Z, если что.
|
![]() |
|
А у ДНК что? Почему одна закрученность более выгодна, чем другая? Они же, по идее, симметричны!
|
![]() |
|
Матемаг
Насколько я знаю, дело во вращении планеты, как вода в сливе всегда раскручивается в одну сторону, так и ДНК закрутилась. И чтобы на нашей планете возникло левовращательное ДНК нужно приложить дополнительное усилие, доп. затраты энергии. |
![]() |
|
Asteroid
Эм... Тогда б она у живущих в южном полушарии было закручена влево, не? 1 |
![]() |
|
Астероид, хмммм. Чо-т я сомневаюсь, Тибериум прав, оно так не должно работать. Думаю, что-то на микроуровне, а не макрофактор, но что?
|
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Мне просто интересно, кто из участников дискуссии преодолеет гуглень первым. *Три Рубля не в счет, конечно*
|
![]() |
|
Я слишком необразован, чтобы понять то, что нагугливается. :(
|
![]() |
|
Лост, не я. Мне реально влом и спать хочецца.
|
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
Блин. Я думал, что "В обратную сторону энергетически невыгодно же" относится к обратному переносу информации, а Вы о левозакрученной ДНК. Ну таки да, она напряжённая, однако если мне не изменяет память, даже в наших организмах она кое-где встречается, то есть, для решения отдельных задач годится. |
![]() |
|
Матемаг
Не, не симметричны. У ДНК вообще куча форм с разной симметрией (и без неё тоже) даже только в правозакрученном виде. |
![]() |
|
Матемаг
Если просто, то фосфатные остатки утыкаются друг в друга и мешаются (они одноимённо заряжены). |
![]() |
|
Молекула ДНК закручена в правостороннюю двойную спираль. Это потому, что становой хребет двойной спирали ДНК сложен исключительно из правозакрученных молекул сахара дезоксирибозы.
??? |
![]() |
|
И вообще-то если нуклеотид развернуть, то совсем другой коленкор выходит.
|
![]() |
|
Asteroid
Нет, не поэтому. |
![]() |
|
Пока что везде: "ДНК закручена вправо, потому что закручено вправо". Очень информативно.
|
![]() |
|
Матемаг
Потому что у неё пространственная конфигурация другая. Нуклеотид не симметричен сам по себе, и если развернуть его другой стороной — получается совсем не то же самое. Вообще-то и у правозакрученной спирали если нестабильные конфигурации — просто у левозакрученной нет стабильных. |
![]() |
|
Нафиг, чего только нет, и хороводы, закручивающиеся в ту же сторону что и ДНК, и какие-то мудаки, ищущие в ДНК сакральный смысл, а нужного нет. Неохота дальше рыться в помойке.
|
![]() |
|
Три рубля, отражаешь нуклеотид зеркально, получаешь левозакрученную. Ещё раз, почему левозакрученных мало?
|
![]() |
|
Матемаг
Если ты повернёшься ко мне лицом, и если ты повернёшься ко мне задницей — это разные вещи, несмотря на то, что это один и тот же ты. |
![]() |
|
Мало их потому, что структура напряжённая.
|
![]() |
|
Картинко для иллюстрации: http://www.personal.psu.edu/faculty/r/c/rch8/workmg/Struc_Nucleic_Acids_Chpt2_files/image063.png
|
![]() |
|
Чисто теоретически можно сделать и абсолютно зеркальную ДНК — если построить её из таутомеров всех компонентов. Но у нас-то компоненты те же самые.
|
![]() |
|
"Но у нас-то компоненты те же самые" - почему? Почему параллельно не живут два зеркальных вида живого?
|
![]() |
|
Матемаг
Мы говорим о ДНК, которая закручена в обратную сторону при том, что её компоненты не отзеркалены, а те же самые. |
![]() |
|
Матемаг
Потому что. Вот такая эволюционная унификация. Если серьёзно, то в природе изначально преобладают те или иные таутомеры ключевых веществ. Это так называемая "проблема хиральной чистоты". |
![]() |
|
В метеоритах встречаются аминокислоты с хиральным обогащением до 18%
|
![]() |
|
Три рубля, "в природе изначально преобладают те или иные таутомеры ключевых веществ" - почему? Ведь по теорверу должно быть одинаково.
|
![]() |
|
Матемаг
Это и называется — проблема хиральной чистоты. Вот почитай, например: http://scisne.net/a-1098?pg=4 |
![]() |
|
Три рубля
Слишком не моя тема, нихрена не понятно. Куча незнакомых понятий забивает мозг. Можно в двух словах? |
![]() |
|
Asteroid
А статья, меж тем, научно-популярная. Проще сказать трудно (-: |
![]() |
|
Три рубля
А ты попробуй на совсем уж детском уровне. ))) |
![]() |
|
Три рубля, посмотрел. Слишком тяжело для понимания нехимику и, похоже, на нашу тему не так уж и много.
|
![]() |
|
Но ведь это действительно простейший научпоп...
:-( Кстати, кое-что из источников оттуда я пропустил, увы мне. |
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
По поводу бактерий из озера Моно — нет у них в ДНК никакого мышьяка. До последнего сидят на фосфоре, а после перестают размножаться. |
![]() |
|
Asteroid
В обчем, под воздействием поляризованного ультрафиолета баланс аминокислот в космосе и на безатмосферных планетах смещается, и довольно сильно, в сторону "левых". А этого уже достаточно, чтобы в результате каскада реакций повысить хиральную чистоту всяческой другой органики. По крайней мере, так гласит теория. |
![]() |
|
Три рубля
Ну вот, можешь же. ))) Вопрос: хиральная чистота, это чисто правовращательные молекулы; или любые, лишь бы все одного типа были? |
![]() |
|
Asteroid
Однотипные. |
![]() |
|
"под воздействием поляризованного ультрафиолета баланс аминокислот в космосе и на безатмосферных планетах смещается, и довольно сильно, в сторону "левых"" - почему? В чём причина смещения?
|
![]() |
|
Матемаг
Это ты к физикам обращайся. Надо полагать, ультрафиолет в одном направлении поляризован и преимущественно выжигает один таутомер. |
![]() |
|
![]() |
|
1 |
![]() |
|
1 |
![]() |
|
Три рубля
Впервые услышал о круговой поляризации. То ли не проходили её в универе, то ли благополучно её забыл. ))) В общем, вопрос закрыт, спасибо. ))) |
![]() |
|
Три рубля, но с чего они по-разному оптически активны?
Надо будет почитать, да, сенкс. |
![]() |
|
Матемаг
Это, на минуточку, их фундаментальное свойство. |
![]() |
|
"по разному поляризованная волна по разному будет воздействовать на атомы" - именно причина "по-разному" меня и интересует:) Как-нибудь позже вернусь к этой теме...
|
![]() |
|
![]() |
|
Астероид, нескоро, там же ж надо физический матан понимать сначала.
|
![]() |
|
Матемаг
"Правые" и "левые" молекулы выжигаются поляризованным в соответствующем (или наоборот, не уверен точно) направлении УФ. А если обычный свет пропустить через раствор, скажем, левой аминокислоты, на выходе получим поляризованный. |
![]() |
|
Asteroid
Фиг её знает, там иллюстрировать надо. |
![]() |
|
Матемаг
Потому что молекулы обратной хиральности для поляризованного света прозрачны, в то время, как сохиральные поглощают его фотоны (и разрушаются нафиг, если у фотонов достаточно энергии). Или наоборот, сохиральные прозрачны... Но суть ты, я надеюсь, уловил. |
![]() |
|
Три рубля
Точно прозрачны, а не переиспускаются? |
![]() |
|
Три рубля, я продолжу. Почему прозрачные?:) Меня именно это интересует.
|
![]() |
|
Asteroid
Точно-преточно. Для того, чтобы переиспустить фотон, молекула сначала должна его поглотить, а если молекула словит фотон высокой энергии (как жёсткий УФ), то никуда она его уже не переиспустит (-: Ибо не выдержит. Матемаг Не знаю, мне достаточно самого этого факта. Подозреваю, что для ответа нужно влезть куда-то в электронные оболочки, так что нафиг. |
![]() |
|
Матемаг
Тащемта, у молекул обобществлённая электронная оболочка. Что ионная связь, что ковалентная. |
![]() |
|
Ионная тоже? А я уже забыл. Химия так давно была... в школе.
|
![]() |
|
Матемаг
То, что электроны не обобществляются, не отменяет того, что электронная оболочка молекулы не равна сумме электронных оболочек атомов. Впрочем, в растворе каждый ион по сути сам по себе. |
![]() |
|
![]() |
|
?
|
![]() |
|
Матемаг
Субпродукты работы над следующим постом. |
![]() |
|
![]() |
|
Нещитово. Это катализатор для создания кремнийорганических веществ — но получаемое вещество нафиг организму не нужно.
|
![]() |
|
Три рубля
ОК. Поверю специалисту. |
![]() |
|
Блин, полгода уже прошло, а я всё копаюсь О.о
|
![]() |
|
Три рубля
А я всё ещё подписан. ))) |