Астробиология как наука

Сюда вносится все, что не подходит по тематике к имеющимся форумам. Реклама будет немедленно удалена, а внесшие ее забанены.

Модераторы: Ulmo, Булдаков Сергей

Астробиология как наука

Непрочитанное сообщение Афанасьев » 09 июн 2011 12:55

Первый пост (из форума новостей) этой темы здесь

"А ещё было бы неплохо иметь в «хвосте» аминокислот перевес L-изомеров над D-изомерами... "

Имеется в виду, что белки всех живых клеток состоят из аминокислот левой асимметрии? Так это на Земле. Почему так должно быть везде?
Очень интересная информация!
Афанасьев
Активный
Активный
 
Сообщения: 1810
Зарегистрирован: 29 мар 2011 09:49
Благодарил (а): 13 раз.
Поблагодарили: 23 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 14 июн 2011 17:21

Термин астробиология образован от древнегреческих слов астрон (др.-греч. ἄστρον) — «звезда», биос (др.-греч. βίος) — «жизнь» и логия (др.-греч. -λογία) — «учение». Есть различные синонимы термина «астробиология», однако все они включают две основные науки: астрономию и биологию. Термин-синоним «экзобиология» произошёл от греческого экзо (др.-греч. Έξω) — «вне, снаружи», биос (др.-греч. βίος) — «жизнь» и логия (др.-греч. -λογία) — «учение».
Первый европейский семинар по астробиологии состоялся в мае 2001 года в Италии, результатом которого стала Программа Аврора . В настоящее время НАСА курирует Институт астробиологии НАСА (англ.). Все большее число университетов во всем мире вводят программы обучения по теме астробиологии. В Соединенных Штатах это Аризонский университет , университет Пенсильвании, университет штата Монтана и Вашингтонский университет; в Великобритании университет Кардиффа (создан Центр астробиологии), в Австралии Университет Нового Южного Уэльса .
В России Постановлением Президиума Российской академии наук от 23.11.2010 организован Научный совет РАН по астробиологии.

Полезные ссылки:
http://www.astrogalaxy.ru/forum/phpBB2/viewtopic.php?f=15&t=3735
http://s30922353962.mirtesen.ru/blog/43387928249/Ekzobiologiya-ili-astrobiologiya.-Ekstremofilyi.
http://s3.amazonaws.com/exoplanetology/index.html
http://astrobiology.nasa.gov/

ЭВОЛЮЦИОНИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЛЕВОСТОРОННЕ–АСИММЕТРИЧНЫ?

О.В.Трапезов
Проблеме симметрии–асимметрии посвящена поистине необозримая литература. От учебников и научных монографий до произведений, апеллирующих не столько к чертежу и формуле, сколько к художественному образу, и сочетающих в себе научную достоверность с литературной отточенностью.
Вся ошеломляющая пестрота и разнообразие окружающего нас мира подчинены проявлениям симметрии, о чем удачно в свое время высказался Дж. Ньюмен: “Симметрия устанавливает забавное и удивительное сродство между предметами, явлениями и творениями, внешне, казалось бы, ничем не связанными: земным магнетизмом, женской вуалью, поляризованным светом, естественным отбором, теорией групп, инвариантами и преобразованиями, рабочими привычками пчел в улье, строением пространства, рисунками ваз, квантовой механикой, скарабеями, лепестками цветов, интерференционной картиной рентгеновских лучей, делением клеток, равновесными конфигурациями кристаллов, романскими соборами, снежинками, музыкой, теорией относительности...” [1].
В “Кратком Оксфордском словаре” симметрия определяется как “красота, обусловленная пропорциональностью частей тела или любого целого, равновесием, подобием, гармонией, согласованностью” (сам термин “симметрия” по–гречески означает “соразмерность”, которую древние философы понимали как частный случай гармонии – согласования частей в рамках целого).
Симметрия является одной из наиболее фундаментальных и одной из наиболее общих закономерностей мироздания: неживой, живой природы и общества. Ее математическое выражение – теория групп – была признана одним из самых сильных средств познания первоначально в математике, а позднее – в науке и искусстве [30, 49]. Симметрия в рамках общей теории систем (ОТС) предстает как системная категория, обозначающая свойство системы “С” совпадать с самой собой по признакам “П” после изменений “И”.
Симметрия как общенаучное понятие на одном уровне делится на три типа: структурную, геометрическую и динамическую. На следующем уровне каждый тип симметрии включает классическую и неклассическую симметрии, которые в свою очередь имеют разновидности следующего уровня подчинения. Так, неклассическая симметрия структурного типа в числе других содержит три соподчиненных понятия – антисимметрию, цветную симметрию и криптосимметрию. Каждая из них далее выступает в виде простой и кратной симметрии и т.д. На каждой ветви “дерева” данного понятия можно выбрать и родо–видовые отношения (по вертикали), которые подчиняются закону обратного отношения содержания и объема. Так, на ветви структурной симметрии такими отношениями являются симметрия (вообще) структурнокристаллографическая неклассическая антисимметрия кратная.
Категория “симметрия” дополнена ее противоположностью – категорией “асимметрия”, с необходимостью ею предполагаемой и дополняющей ее до гармоничной пары “симметрия – асимметрия”.
В рамках ОТС асимметрия означает несовпадение по признакам “П” системы “С” после изменений “И”. Так как относительно любой совокупности изменений {И} существуют инвариантные признаки, то необходимым дополнением любой асимметрии будет соответствующая ей симметрия.
Принцип симметрии побудил древнегреческого философа Аристотеля, не представлявшего себе Землю иначе как симметричной, предсказать наличие “неизвестной южной земли” (позднее ею оказалась Антарктида) в противовес континентам в северной полусфере.
Сложные понятия в мире физики благодаря симметрии физических законов и физических систем делаются простыми и изящными. Так, квантовая механика, которой приходится пользоваться на микроскопическом уровне, будучи сложнее классической, в значительной мере упрощается при введении принципа симметрии. Примером может служить то, что частица описывается не заданием ее положения, а заданием волновой функции.
Различие между сахарами глюкозой и галактозой (самый тонкий химический анализ не в состоянии отличить одно вещество от другого, поскольку химическая формула их одна и та же: С6 Н12 O6) определяется пространственной конфигурацией асимметричного углеродного атома. Каждая из двух таких конфигураций является зеркальным отражением другой. Это различие может определить судьбу ребенка с редкой наследственной болезнью – галактоземией. Такие дети не усваивают галактозу, которой так много в молоке. Если они получают пищу, в которой галактоза заменена другим сахаром (например, глюкозой), то они развиваются нормально, если же получают обычную пищу, – становятся слабоумными.
Лишь правизна отличает искусственно созданное в лабораторных условиях вещество декстраникотин от левоникотина, который входит в состав любого табака, но если первое соединение нейтрально для организма человека, то по раковым заболеваниям легких уверено лидируют курильщики.
Живой организм не может жить без витамина С – сразу же наступает цинга. Но точно такое же вещество – с одной лишь разницей: молекулы его зеркально отражены – не оказывает на организм вообще никакого влияния.
Из двух антиподов фенилаланина L–изомер вызывает тяжелые психические заболевания, а его D–изомер безвреден.
L–форма сарколизина активна при онкологических заболеваниях, а D– форма – нейтральна.
Гормональное действие L–адреналина гораздо более сильное, чем его D–изомера.
Из двух антиподов хлоромицетина антибиотическими свойствами обладает только левовращающий изомер.
Различная пространственная конфигурация L– и D–аспарагинов, лейцинов и тирозинов влияет на их усвояемость сельскохозяйственными животными: усваиваются только сладкие на вкус D–формы [38, 39].
Еще в 1880–90 гг. немецкий химик Ф. Эрлих находит большие физиологические различия между L– и D–изомерами лейцина фибрина крови [40].
Среди D– и L–изомеров инсектицида гексахлорциклогексана только L–изомер обладает инсектицидной активностью [42].
В блестящих опытах основоположника современной микробиологии Л.Пастера было установлено, что различать левые и правые формы химических веществ способны уже низшие организмы: колония микроорганизмов, помещенных в рацемический раствор виннокаменной кислоты, выедала ее правую форму, и направление плоскости поляризации все больше и больше поворачивалось налево. Впоследствии К.Нейберг и П.Майер подтверждают это на низших грибах: аспергилл в рацемическом растворе цистеина также усваивает только его D–вращающую форму [40]. В своих двух знаменитых лекциях в Химическом обществе Франции, 20 января и 3 февраля 1860 г., Пастер впервые объясняет природу оптической активности молекулярной асимметрией, когда формы молекул лево– и правовращающих изомеров должны относиться друг к другу как зеркальные изображения или как левый и правый винты. Эта замечательная мысль дала направления для дальнейших исследований в создании классической структурной теории. Сам Пастер считал свое открытие молекулярной дисимметрии указывающим прямой путь к постижению “тайны жизни”, то есть ее сущности и происхождения. “Объединив кристаллографию, химию и молекулярную оптику, Пастер с абсолютной точностью пришел к открытию наиболее общих законов, позволяющих выявить самые характерные признаки живой клетки” [7]. По мнению Дагонье, “... из них именно кристаллография решила судьбу его трудов и открытий” [8]. Открытие Пастером нового феномена – диссимметричности пространственной конфигурации молекулы, явилось итогом интеграции идей и методов трех естественных наук – кристаллографии, оптической поляриметрии и химии.
Попытки объяснить природу симметрии – асимметрии
Нарушение симметрии левого и правого занимает умы исследователей уже более 100 лет. О том, что наш мир все–таки несимметричен и четность в нем нарушена, догадывались задолго до фундаментального открытия Ли и Янга. Так, знаменитый Г.Вейль в 1929 г. высказал гипотезу о том, что вращающаяся частица может быть в одной из двух зеркально отраженных форм – обладать левой или правой спиральностью. Вейль не был физиком–ядерщиком и у него не было никаких опытных данных для такой необычной гипотезы. Он просто построил изящную математическую теорию. Но в то время к ней никто не отнесся всерьез, потому что она не согласовывалась с законом сохранения четности и требовала от природы асимметричности. Вейль не дожил всего два года до того дня, как закон этот был опровергнут и его теория получила титул пророческой. В самом деле, из нее следовало, что у вращающейся частицы должен быть зеркальный двойник, – и его нашли.
В западном мире научно–теоретическое понимание симметрии–асимметрии (инь–янский аналог в восточной философской мысли) в значительной мере формируется в трудах гениального Пастера и его предшественников (Р.–Ж. Аюи, О.Лорана и Г.Деляфосса – в области кристаллографии; Ж.–Б. Био и Дж. Гершеля – в области оптической поляриметрии; Э.Шевреля, Й.Я.Берцелиуса, Ж.–Б. Дюма – в области химии). Задумываясь над проблемой происхождения жизни, Пастер открыл, что “симметрия между левым и правым в живой природе нарушена на молекулярном уровне”, а само зарождение биологической изомерии на этом уровне предопределено “диссимметрической совокупностью Вселенной” [9]. В своих поздних изысканиях Пастер высказывает идею об определяющей роли физики в исследовании процесса биопоэза [11, 12, 13, 14]. И вот уже в новейшей физике в свете идей квантовой механики теории слабых взаимодействий “диссимметрические силы” Пастера получают новое истолкование. Так, В.Гейзенберг в размышлениях о единой теории поля говорит: “О том, как после этого возникает нарушение симметрии, мы имели тогда еще менее ясное представление, чем о раздвоении. Но в ходе наших бесед иногда всплывала идея, что мир в целом, т.е. космос, не обязательно должен быть симметричен по отношению к операциям, при которых природные законы остаются инвариантными, и, следовательно, наблюдаемое у нейтрино уменьшение симметричности можно, вероятно, объяснить несимметрией космоса” [15].
Неоднократно пытались объяснить причину асимметрии разными природными факторами – от действия поляризованного солнечного света и грозовых разрядов до несохранения четности при слабых взаимодействиях. Все объяснения имели общий недостаток: они давали слишком малую степень нарушения симметрии.
Мощным стимулом к изучению проблемы симметрии послужило открытие двойной спирали ДНК – носителя информации, записанной на биоорганических макромолекулах.
Проблема симметрии–асимметрии в биологии (иногда ее формулируют, как проблема упорядоченности, регулярности и соразмерности в строении организмов и их развитии) изучается на двух уровнях: на макроуровне (субклеточный, органоидный, организменный) и на микроуровне (молекулярный, биополимерный). При этом выделяются два методологических подхода в изучении названной проблемы: выяснение причинно–следственных взаимосвязей между пространственной конфигурацией биополимеров и их функциональными свойствами; второе – для чего необходимо свойственное всему живому миру соотношение L– и D–биомолекул, т.е. в чем “целесообразность и полезность” для организма той или иной структуры и функции.
То, что в биологических системах встречается лишь один изомер, объяснить несложно. Но почему только L–изомер? Впервые вопрос о биологической целесообразности существующего соотношения стереоизомеров в современном органическом мире был поставлен Пастером: “Почему возникает определенная диссимметрия, а не противоположная, почему только правый сахар... и левые белки” [18]. Ставя так проблему Пастер был глубоко убежден, что изучение этого вопроса – один из важнейших путей к познанию сущности жизни.
В исследовании путей происхождения современного соотношения L– и D–биомолекул выделяются два направления.
1. Существующее соотношение результат случайного, спонтанно происшедшего события, которое могло разыгрываться по двум схемам:
а) возникшая киральная протоструктура уже представляла собой готовую самореплицирующуюся молекулярную систему, содержавшую чистые L–аминокислоты и D–пентозу;
б) в результате стохастического нарушения рацемического баланса одни из изомеров получили перевес над другими. Возникшее случайно неравновесие углубилось последующей конкуренцией и отбором, в результате которого “выжили” L–аминокислоты и D–сахара.
2. Второе направление построено на концепции химической эволюции и утверждает идею некоего усложнения возникшей в ходе природного органического синтеза молекулы, одним из этапов которого и было конструирование пространственно–диссимметричной молекулы, ставшей матрицей последующего размножения подобных молекулярных систем [44].
И все же возникает вопрос: неужели столь важные вещи природа отдает на волю случая? Почему сумел накопиться один из равноценных изомеров?
Открытие несохранения четности в физике элементарных частиц показало, что природа все–таки различает правое и левое, и выбор между ними – не вполне дело случая. В середине 70–х г. ряд исследователей обратили внимание на то, что несохранение четности должно приводить к различию внутренних энергий пары оптических изомеров. В 1983 г. С.Мейзон и Дж.Трэнтер путем неэмпирического расчета простых соединений, моделирующих структурные единицы полипептидов, показали, что L–изомер стабилизирован по сравнению с D–изомером слабыми взаимодействиями, нарушающими четность. Энергия стабилизации зависит от углов внутреннего вращения. Для углов, чаще всего встречающихся в белках, она составляет около 10–14 Дж/моль на аминокислотный остаток. Величина мизерная, однако она способна обеспечить при нормальных условиях около 106 добавочных L–макромолекул на 1 моль рацемической смеси. Пока неясно, способен ли столь слабый эффект привести к столь широкомасштабным последствиям.
Живые организмы содержат большое количество киральных составных частей, но только L–аминокислоты входят в состав белков и только D–нуклеотиды находятся в нуклеиновых кислотах. Это происходит несмотря на то, что энергия обоих энантиомеров одинакова и их образование имеет равную вероятность в акиральном окружении. Тем не менее только один из них встречается в природе, и конкретные энантиомеры, характерные для жизненных процессов, одинаковы у людей, животных, растений, микроорганизмов. Природа этого явления – одна из величайших загадок, составляющих предмет молекулярной теологии [3].
Проблема происхождения биологической молекулярной стереоизомерии обрела четко выраженный междисциплинарный характер. Как сказал Д.Уолкер – редактор трудов симпозиума по происхождению молекулярной стереоизомерии, состоявшегося в июне 1979 г., – “предметом обсуждения на симпозиуме была сама междисциплинарность, поскольку простиралась она от квантовой электродинамики до химии органического синтеза... В симпозиуме приняла участие группа специалистов различных областей с целью достичь удовлетворительных знаний о том, как земная биосфера оказалась состоящей только из одного энантиомера каждой киральной молекулы” [6]. Хотя Пастер и верил, что процессы, протекающие в живой и неживой природе, разделяет пропасть, он все–таки приписывал асимметрию живой материи не “жизненной силе”, а диссимметрирующему воздействию физических факторов “космического порядка” (выражение Пастера). Согласно этой идее “дисимметрическая совокупность Вселенной” была тем самым главным физическим фактором, который предопределил зарождение биологической изомерии на молекулярном уровне [4]. В русле этих идей лежит гипотеза известного американского физика Ф.Дайсона о возникновении первых живых систем в результате своеобразного “фазового перехода” [5].
Асимметрия у животных и растений
В живой природе существуют все основные виды симметрии, которые возможны по геометрическим соображениям. То есть типы симметрии, наблюдающиеся у живых организмов, существовали в мире молекул и минералов еще до появления генов [20]. У минералов имеются оси вращательной симметрии 1–, 2–, 3–, 4– и 6–го порядков. Из этих чисел два нечетных и три четных. Симметрия 5–го порядка отсутствует у минералов, но имеется у квазикристаллов. Она часто встречается у некоторых семейств растений, например, у Rosaceae и у иглокожих (морских ежей и морских звезд). Симметрия 3–го порядка появляется у однодольных (Iridaceae, Amarillidaceae). У цветков и беспозвоночных обычны симметрии с номером порядка, кратным порядкам у минералов: 2–, 4–, 6–, 8– и 12–го; у растений и животных появляются симметрии 3– и 6–го порядков, 5– и 10–го, а также симметрии с порядковыми числами простыми и нечетными: 7, 9, 11 и 13. То есть типы симметрии у живых организмов ничем не отличаются от тех, что существовали у минералов и квазикристаллов, они лишь “воспользовались” уже имевшимися типами симметрии или скомбинировали их, повысив порядок. По этой причине анализ симметрии в биологии ведется в разных аспектах – от оценки философского значения биологической симметрии [30] и рассмотрения ее как общебиологического явления, имеющего место на разных уровнях организации [25, 31, 32, 33], до изучения конкретных проявлений симметрии и асимметрии у различных организмов [33, 34]. В материале, который предлагается в данной статье я ограничусь рассмотрением отклонений от наиболее широко распространенной билатеральной симметрии, как симметрии левого и правого, характерной для большинства активно передвигающихся животных и ряда прикрепленных форм, обитающих на негоризонтальном субстрате [35]. При работе с биологическими объектами в настоящее время часто используется, предложенная в 1962 г. классификация симметрий–асимметрий Ван Валеном [36], согласно которой все разнообразие подразделяется на три типа:
1) направленная асимметрия, когда какая–то структура развита на одной определенной стороне больше, чем на другой. В качестве примера обычно приводится сердце млекопитающих; большее развитие у одних крабов левой клешни, у других – правой; наличие лево– или правосторонней асимметрии в строении тела камбалообразных или закрученности раковины у брюхоногих моллюсков;
2) антисимметрия, характеризуемая бульшим развитием структуры то на одной, то на другой стороне тела, что соответствует отрицательной связи проявления признака на разных сторонах тела. Как пример Ван Валлен приводит левшей и правшей в популяциях человека;
3) флуктуирующая асимметрия определяется как следствие несовершенства онтогенетических процессов. По феноменологии она представляет собой незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии.
Е.Баур [21] и Г.Штуббе [22] в 30–х и 60–х гг. провели эксперименты по выяснению возможной генетической детерминации симметрии–асимметрии у биологических объектов. На одном из растений – львином зеве (Antirrhinum) – было показано, что тип симметрии может контролироваться специальными “генами симметрии” [23]: мутация одного гена изменяла двустороннюю симметрию цветка на радиальную симметрию 5–го порядка. Причем эта мутация, затрагивающая симметрию оказывает настолько сильный эффект, что морфологические изменения достигают макроэволюционного значения: одним скачком мутант переходит в другое семейство. Такого же типа изменение симметрии наблюдается у близкого рода Linaria [23]. И все же некоторые авторы склоняются к выводу, что ген не в состоянии определять типы симметрии, а лишь осуществляет между ними выбор [20, 196]. Этот же вывод, что ген не порождает асимметрии, а только закрепляет выбор типа асимметрии, был сделан при интерпретации наследования лево– и правозакрученности раковины у пресноводного моллюска Limnaea. Раковина у этой улитки имеет форму правой спирали, но у некоторых разновидностей спираль левая. Направление спирали определяется на самых ранних стадиях эмбриогенеза и различимо уже при втором дроблении. Необычность наследования этого признака заключается в том, что он становится выраженным только во втором поколении. Так происходит по той причине, что направление закручивания определяется генами не самого индивидуума, а материнскими генами, т.е. генами ооцита, от которого особь произошла [24]. Гены воздействуют на цитоплазму яйца в яичнике, определяя направление клеточного деления, а тем самым и типа асимметрии будущего организма.
Наличие асимметрии в строении тела наблюдается также у насекомых и позвоночных. Иногда асимметричность может проявляться своеобразно: встречаются насекомые, у которых сочетаются признаки самца и самки – так называемые гинандроморфы. Например, у гинандроморфного насекомого Pseudomethoca canadensis тело как бы разделено на две половины: одна половина – крылатый самец, другая половина – бескрылая самка.
Асимметрия в проявлении признаков может наблюдаться и у земноводных. Так, у некоторых видов лягушек Dendrobates tinctorius [25] асимметрична топография распределения кожного пигмента.
Некоторые экспериментальные данные
В 1980 г. в Институте цитологии и генетики СО РАН начался и продолжается по настоящее время многолетний эксперимент по селекционному преобразованию поведения у американской норки (Mustela vison) [37]. Одним из последствий такого длительного отбора по поведению было изменение окраски у животных в ряду поколений. Изменение окраски проявлялось в неспецифическом проявлении белых отметин или пегостей на теле у животных, отбираемых на ручное поведение по отношению к человеку. Топография таких окрасочных новообразований на туловище не была хаотичной – проявление их носило направленный асимметричный характер: достоверно чаще они регистрировались на левой половине тела [45].
Зарегистрированное явление побудило изучить топографию пегостей и степень их проявления у норок в промышленных популяциях, не затронутых специальным отбором на ручное или агрессивное поведение по отношению к человеку. Исследование выявило, что пегости у таких норок чаще располагаются асимметрично, т.е. площадь депигментации на одной из сторон тела достоверно превышает таковую на другой, и лишь треть животных характеризуется билатеральной симметрией в степени депигментации (рис. 1).

Изображение
Рис. 1. Процентное соотношение левых, правых и симметричных форм в популяциях норок,
не затронутых отбором по поведению и в ходе отбора на доместикацию и агрессивность.


Асимметрия может быть лево– или правосторонней, а количество левых и правых форм животных примерно одинаково. Как видно из рис. 2, и у самок и у самцов наименьшая степень проявления пегостей выявлена у билатерально симметричных форм. Левосторонне асимметричные животные во всех случаях имеют максимальную площадь белой пятнистости, а вот правые формы, как видно из того же рис. 2, в степени проявления признака ведут себя двояко в зависимости от пола: у самцов они приближаются к симметричным, у самок, наоборот – к левым формам.

Изображение
Рис.2. Влияние пола на степень проявления признака у левых, правых и симметричных

Вернемся вновь к рис. 1, который показывает, что количество асимметричных форм в промышленной популяции, не затронутой специальным отбором по поведению, вдвое превышает количество симметричных. Но число норок с лево– и правосторонней асимметрией одинаково. Однако эта картина меняется в процессе отбора по поведению. В агрессивной группе уменьшается число симметричных, но соотношение животных с разносторонней асимметрией практически не меняется. Однако это соотношение изменилось в ходе отбора на доместикационное или ручное поведение: количество левых форм, как по самцам, так и по самкам достоверно превышает количество правых. То есть, в ходе направленного отбора на доместикацию, асимметрия в проявлении пегостей также приобретает направленный характер: существенно возрастает доля левых форм.
Литературные данные указывают на безуспешность попыток переделать в процессе отбора флуктуирующий характер асимметрии в направленный. На этот счет уместно привести высказывание известного эволюциониста Р.Левонтина: “В сущности, у дрозофилы нет ни одного признака – морфологического, физиологического, поведенческого или цитологического, – на который нельзя было бы вести отбор. Известна только одна неудачная попытка – при попытке Мэйнарда Смита и Сондхи отобрать признак по его левостороннему проявлению. Хотя им и удалось усилить асимметрию, все же это была флуктуирующая асимметрия без тенденции к смещению влево или вправо” [46, 47].
Трудно спекулировать на тему о том, почему проявление пегостей при отборе на доместикационное поведение носит преимущественно левосторонний характер, но в ходе этого эксперимента было зарегистрировано еще одно явление: отбор на ручное поведение повлек за собой также увеличение плодовитости и резкое возрастание изменчивости в потомстве по самым разнообразным признакам [48]. То есть количество и разнообразие вариантов, выбрасываемых в среду повышалось, и это оказалось скоррелированным с возрастанием количества левых форм. Было решено проверить, не различаются ли по плодовитости левые, правые и симметричные формы уже изначально в исходной популяции без предварительного отбора по поведению. Как показывают данные левые формы норок дают преимущества в размножении.

Складывается впечатление, что левые формы получают селективное преимущество, выбрасывая на суд естественного отбора большее количество вариантов, повышая шанс выжить в целом всей системе. Так, здесь интересно будет привести диалог между известным американским химиком Г.Вальдом и А.Эйнштейном: “Как же объяснить выбор? Почему существуют организмы с L–аминокислотами, а с D не существуют, или с D–рибофуранозами, а не с L?”
“Вы знаете, – ответил Эйнштейн – я много думал над тем, как могло случиться, что электрон отрицательный. Отрицательный, положительный – это симметрично в физике. Нет причин выбрать одно из них. И знаете к какому выводу я пришел после долгих размышлений? Я думаю – они победили в борьбе...” [50]. Г.Вальд рассуждает, что если только предположить, что киральная чистота биологических полимеров необходима организмам для нормального функционирования, то в результате борьбы за существование киральность мономеров, используемых в выживших организмах, будет стандартизирована не только в каждом отдельном биополимере, но и в организме, и в популяции организмов – во всей биосфере. “В конкурентном мире выживает лишь тот цех, в котором стандартизирован тип используемых винтов, а организм живет в конкурентном мире” [51]. Транслировалась ли способность “выжить” с ядерного уровня на молекулярный и организменный, обеспечив тем самым преимущества левых форм, обеспечив “левый марш жизни?” На этот счет интересны наблюдения на организменном уровне среди левшей и правшей в человеческой популяции. Так, если среди недоношенных детей (вес тела до 1 кг при рождении) 54% левшей, то среди детей родившихся в срок, их уже 8 – 15% . Среди 20–летних левшей 13%, 50–летних – 5%, среди 90–летних левши уже не встречаются [52, 53]. Снова создается впечатление, что леворукость ограничивает шансы в борьбе за выживание.
Селективное преимущество L–листьев фасоли над D–листьями была продемонстрирована Ю.А.Урманцевым: L–листья превосходят D–листья по интенсивности фотосинтеза и дыхания, а также по содержанию пигментов – хлорофиллов a и b, лютеина, виолоксантина и каротина, они обладают также большей засухо– и жароустойчивостью. L–листья не только превосходят D–формы по весу и площади, но также встречаются в 2,2 раза чаще [54].
В том, что L–формы в этой конкурентной борьбе могли оказаться “временными победителями” говорит интересный факт существования фермента оксидазы D–аминокислот, найденной у организмов всех уровней организации – от бактерий до млекопитающих. Эта оксидаза катализирует окислительное дезаминирование только D–аминокислот и практически неактивна по отношению к L–аминокислотам. Несмотря на безусловное существование D–аминокислотной оксидазы, путь ее появления в природе остается тайной. Можно полагать, что наличие этого фермента свидетельство тому, что сложившееся соотношение L– и D–изомеров в современной биосфере явление не постоянное и “маятник может качнуться в противоположную сторону”.
Вновь вернемся к левым и правым формам норок согласно топографии пегостей на их туловище.
В распределении пегостей по туловищу норок я рискну провести параллели с идеей, высказанной Пастером в 1850 г., когда он вводит понятие “молекулярной гемиэдрии”, с помощью которой он представляет структуру диссимметричной молекулы, проводя аналогию с гемиэдрией кристаллической. Более того, не ограничившись этой аналогией, Пастер высказался о конкретной конфигурации этой “молекулярной гемиэдрии” – “молекулярном тетраэдре” [16]. Используя тетраэдр в качестве геометрической модели оптически активных молекул, Пастер говорит: “Их, молекул, активных самих по себе можно отобразить в виде неправильного тетраэдра, инверсия которого всегда возможна” [17, 237]. То есть Пастер здесь дает указание не только на конфигурацию диссимметрической молекулы, но и на возможность инверсии тетраэдра, что соответствовало его понятию “диссимметрия”, предусматривающему отсутствие плоскости симметрии, но наличие инверсионных, то есть зеркально–поворотных осей. В 1853 г. он дает описание тетраэдной формы оптически активной диссимметричной молекулы: “Форму молекулы активного вещества можно отобразить в виде неправильных тетраэдров”. Далее, в лекции о теории молекулярной диссимметрии, прочитанной в Парижском химическом обществе 20 января 1860 г., он ставит вопрос о структуре диссимметрического расположения атомов в молекуле оптически активной винной кислоты: “Мы знаем, с одной стороны, что строение молекул двух винных кислот диссимметрично, а с другой – что они совершенно идентичны, за исключением лишь одного между ними различия, а именно, что их диссимметрии противоположны. Группируются ли атомы правой кислоты по завиткам спирали слева направо, или они находятся на вершинах неправильного тетраэдра, или расположены в соответствии с какой–либо иной диссимметрической фигурой”? И уже 3 февраля он дает ответ на поставленный вопрос: “Представьте себе винтовую лестницу, ступенями которой являются кубы. Раскрутите лестницу, и диссимметрия исчезнет. Диссимметрия лестницы – это результат способа соединения между собой этих элементарных ступеней. Таков кварц. Кристалл кварца – это вполне выстроенная лестница. Он гемиэдричен и поэтому активен в отношении поляризованного луча. Но если кристалл растворится, расплавится или его физическая структура будет разрушена то диссимметрия исчезнет, а вместе с ней и действие на поляризованный луч. Представьте, наоборот, ту же закрученную лестницу, но со ступенями в форме неправильных тетраэдров. Разрушьте лестницу, но диссимметрия сохранится, поскольку вы имеете дело с совокупностью тетраэдров [18]. С помощью такой “молекулярной механики” Пастер разработал конфигурационную модель целостной диссимметричной молекулы, в которой расположение атомов подобно тетраэдрам [19, 176].
Воспользовавшись этой аналогией, я хочу предложить модель пространственного распределения пегостей по туловищу животного не хаотично, а в виде спирали с трансляцией по длине или в виде “винтовой лестницы депигментации”.
Винтовые спиральные линии иногда путают с плоскими спиралями. Спиральную форму имеют: хорошо известная раковина головоногого Nautilus [27], колония беспозвоночного Heliodoma (Bryozoa) [27], раскрывающийся лист растения Drozophilum lusitanicum (Droseraceae) [28]. Плоские спирали проявляются в скоплениях молекул вещества, из которого образовались галактики [26]. Иногда бывает видно множество взаимопересекающихся спиралей: таковы сложные рисунки структуры цветка подсолнечника и шишки сосны строение которых было проанализировано математически [29]. Форму винтовой спирали имеют клетки водоросли Spirogyra со спиральными хлоропластами, раковина морской улитки Vermicularia spirata, рога североамериканского ископаемого быка эпохи миоцена Ilingoceros. Двойную винтовую спираль образует макромолекула ДНК; такую же, но еще более простую геометрию имеет полипептидная a–спираль молекулы кератина.
Винтовое движение представляет собой соединение поворота вокруг некоторой оси с переносом вдоль этой оси. Под действием соответствующего непрерывного и равномерного движения любая точка, не лежащая на оси этого движения, описывает винтовую линию. Такое спиральное расположение часто можно наблюдать у листьев растительных побегов. Было обнаружено, что дроби вида m/n, соответствующему винтообразному расположению листьев на стебле растения, часто являются “числами Фибоначчи”: 1/1, 1/2, 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21, 21/34, ..., которые получаются при разложении в непрерывную дробь иррационального числа ( – 1)/2. Это число, известное под названием “золотое сечение”, играет важную роль в попытке свести красоту пропорций к математической формуле [39, 99]. Комментируя это явление, Вейль говорит в своей “Симметрии”: “Я опасаюсь, что современные ботаники относятся ко всему учению о филотаксисе (закономерности листорасположения) менее серьезно, чем их предшественники”.
Применимы ли “числа Фибоначчи” не только к винтообразному расположению листьев на стебельке растения, но и к распределению пегостей по туловищу норок в ходе селекционного эксперимента покажут дальнейшие исследования.
Задумываясь над фундаментальным и прикладным аспектами явления симметрии–асимметрии в попытке под “социальный заказ” выдать сиюминутную практическую отдачу научного исследования будем всегда помнить рассуждение гениального Луи Пастера, который в 1882 году уже на склоне лет говорил: “Позитивизм не подсказал мне ни одной идеи. Он грешит не только ошибками метода. Он страдает и значительными проблемами... заключающимися в том, что позитивизм не придает должного значения подлинному знанию, которое является бесконечным” [10, 15].
Литература
1. Джаффре Г., Орчин М. Симметрия в химии. М., Мир. 1967. С. 14.
2. Гильде В. Зеркальный мир. М., Мир. 1982.
3. Prelog V. Science. 1976. V. 193, P. 17.
4. Paster L. C. R. Acad. Sci. Paris, June 1, 1874. (цит. по Haldane J.B.S., Nature, 1976. V. 185, P. 87.
5. Dyson F. J. A model for the origin of Life // J. Mol. Evol. 1982. V. 18. P. 344 – 350.
6. Walker D. Origin of optical activity in nature. Preface. Amsterdam; Oxford; N.Y.: Univ. press, 1969. 257 p.
7. Pasteur Valery–Radot L. Introduction. Pasteur L. OEuvres. P.: Mason, et 1922. T. 1. P. I–XVI.
8. Dagognet Fr. Mйthodes et doctrines dans l`oeuvre de Pasteur. P.: Press univ. 1967. P. 5.
9. Морозов Л.Л. Несохраняющаяся четность в молекулярном мире организмов // Природа. 1977. № 1, С. 32 – 45.
10. Pasteur L. Discours prononcйe dans la sйance publique tenue par ѕAcadйmie franзaise le 27 avtil 1882. P., 1882.
11. Papagiannis H.D. The importance of the physical laws on the origin and evolution of life // Origins of life. Tokyo: Jap. Sci. Soc. press. 1978. P. 575 – 581.
12. Pivie N.W. Fact and assumption in studies on the origin of life // Orig. Life. 1985. V. 15. P. 207 – 212.
13. Search for the universal ancestors // Ed. H.Hartman, J.G.Lawless, P.Morrison Wash. (D. C.): NASA Sci. and Techn. Inform. Branch, 1985. 129 p.
14. Thaxton C.B., Bradley W.L., Olsen R.L. The misteryof life`s origin: Reassesing current theories. N.Y.: Phylos. Library. 1984. 317 p.
15. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., Наука. 1989. С. 342.
16. Pasteur L. Recherchers sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et le sens de la polarisation rotatoire. 1848 // Ibid. P. 81 – 82.
17. Pasteur L. Nouvelles recherches sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et le phйnomйne rotatoire moleculaire. 1850 // Ibid. P. 201 – 241.
18. Pasteur L. Recherches sur la dissymйtrie molйculaire des produitesorganiques naturels (Leзons professйes б la Sociйtй chimique dela Paris, le 20 janvier et le 3 fйvrier. 1860) // Ibid. P. 314 – 345.
19. Pasteur L. Mйmoir sur l`alcool amylique. 1853 // Ibid. P. 175 – 183.
20. Lima–de–Faria A. Evolution without selecton. Form and Function by Autoevolution. Institute of Molecular Cytogenetics, University of Lund, Sweden. 1988. Elsevier. Amsterdam. New York. Oxford. (А. Лима–де–Фариа. Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. Москва. Мир. 1991).
21. Baur E. Einfьhrung in die Vererbungslehre. Verlag von Gebrьder Borntraeger, 1930. Berlin.
22. Stubbe H. Genetic und Zytologie von Antirrhinum L. sect. Antirrhinum. G. Fisher. 1966. Jena.
23. Gustaffson A. Linnaeus’ peloria: the history of a monster // Theor. Appl. Genet. 1979. 54. P. 241 – 248.
24. Sturtevant A.H., Beadle G.W. An Introduction to Genetics. W.B. Saunders, Philadelphia, London. 1940. P. 327 – 331.
25. Neville A.C. Animal Asymmetry. The Institute of Biology’s Studies in Biology. Edward Arnold, London, 1976. № 67. P. 1 – 60.
26. Burgel B.H. Los Mundos Lejanos. Labor, Barselona 1943.
27. Barnes R.D. Invertebrate Zoology. Saunders College, Philadelphia, 4th edn., 1980. P. 1 – 1089.
28. Goebel K. Organographie der Pflanzen, Dritter Teil, Samenpflancen. Gustav. Fisher, Jena. 1933.
29. Denferr D. von, Schmacher W., Magdefrau K., Ehrendorfer F. Strasburger’s Textbook of Botany. Longman, London, New York. 1971. P. 1 – 877.
30. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и природа симметрии. М., Мысль. 1974.
31. Ludwig W. Das Rechts–Links Problem im Tierreich und beim Menchen. B.: Springer. 1932. 496 S.
32. Беклемишев В.Н. Основы сравнительной анатомии беспозвоночных. М., Наука. 1964. Т. 1. 432 с.
33. Захаров В.М. Асимметрия животных. М., Наука. 1987.
34. Danforth C.H. The heredity of unilateral in man // Genetics (US). 1924. V. 9, № 3. P. 199 – 211.
35. Гиляров М.С. О функциональном значении симметрии организмов // Зоол. журн. 1944. Т. 23, вып. 5. С. 213 – 215.
36. Van Valen L. A study of fluctuating asymmetry // Evolution. 1962. V. 16, №2. P. 125 – 142.
37. Трапезов О.В. Селекционное преобразование оборонительной реакции на человека у Американской норки (Mustela vison Schreber) // Генетика. 1987. Т.23. № 6. С. 1120 – 1127.
38. Puitti A. Ьber ein neues Asparagin // Ber. Dt. chem. Ges. 1886. Bd. 19. S. 618 – 623.
39. Вейль Г. Симметрия. М., Наука, 1968.
40. Enrlich F. Ьber das Natьrlich Isomerie des Leucins // Ber. Dt. chem. Ges. 1904. Bd. 37. S. 809 – 840; 1907. Bd. 40. S. 2538 – 2562.
41. Neuberg C., Mayer P. Ьber D–, L– und R–protein cystin // Ztschr. physiol. Chem. 1905. Bd. 44. S. 498 – 510.
42. Riemschneider R. Configuration et action de certains insecticides. Examen stereochimique et toxicologique d`analogue du DDT // Chim. et ind. 1954. V. 72. P. 261 – 270; 435 – 443.
43. Болдуин Э. Основы динамической биохимии. М., Изд–во иностр. лит., 1949. 506 с.
44. Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М., Изд–во АН СССР, 1960. 190 с.
45. Трапезов О.В. Нарушение билатеральной симметрии в проявлении пегостей у американской норки в ходе селекционного преобразования поведения // Изв. Сиб. отд. АН СССР. 1989. Вып. 2. С. 5 – 6.
46. Левонтин Р. Генетические основы эволюции. М., Мир. 1978. 344 с.
47. MaynarD–Smith J., Sondhi K.C. The genetics of a pattern // Genetics. 1960. V. 45. № 8. P. 1039 – 1050.
48. Беляев Д.К., Трапезов О.В. Связь селекционного изменения поведения с репродуктивной функцией у американской норки // Журн. общей биол. 1986. № 4. С. 445 – 450.
49. Шубников А.В., Копцик В.А. Симметрия в науке и искусстве. М., 1972.
50. Wald G. Ann. N.Y. Acad. Sci., 1957. V. 69. P. 35.
51. Pirie N.W. Trans. Bose Research Inst. 1959. V. 22. P. 11.
52. O`Callagham M.J., Tudehope D.L. // Zancot. 1987. № 8542. P. 1155.
53. Halpern D.F., Coren S. Nature. 1988. V. 333. № 6170. P. 213.
54. Урманцев Ю.А. Физиология растений. 1970. Т. 17. № 5. С. 937 – 944.

Институт цитологии и генетики
Сибирское отделение РАН
г. Новосибирск
Последний раз редактировалось Валера 13 сен 2011 18:52, всего редактировалось 3 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Энцелад наиболее благоприятное место для возн. жизни в

Непрочитанное сообщение Афанасьев » 14 июн 2011 20:11

Ну вот, дождались научной статьи. Добросовестно дочитал статью до конца. Кое-что меня заинтересовало, но, по-моему, статью можно было бы сократить или просто дать на нее ссылку.
Всем, кого интересует проблема симметрии в физике элементарных частиц, советую почитать замечательную книгу – Тарасов «Этот удивительно симметричный мир».
Афанасьев
Активный
Активный
 
Сообщения: 1810
Зарегистрирован: 29 мар 2011 09:49
Благодарил (а): 13 раз.
Поблагодарили: 23 раз.

Re: Энцелад наиболее благоприятное место для возн. жизни в

Непрочитанное сообщение Афанасьев » 14 июн 2011 21:26

До или после зарождения жизни?
Каким образом могла возникнуть гомокиральность* биомолекул (ситуация, когда все аминокислоты имеют одинаковую киральность)? Наш последний важный вопрос: появилась ли гомокиральность до или после возникновения первого примитивного живого вещества, “первой клетки”? Основываясь на современных знаниях структуры и функций биополимеров, трудно понять, как может действовать белок или нуклеиновая кислота, состоящие и из L-, и из D-мономеров. Эксперименты показывают, что цепочки аминокислот, содержащие одновременно L- и D-кислоты, не могут образовать правильную альфа-спираль, что существенно для каталитических функций белка. Без гомокиральности каталитическая активность белка будет намного ниже; трудно представить, как при таких условиях смогли бы развиваться сложные живые структуры. Аналогичные соображения применимы и к нуклеиновым кислотам. Поэтому, по-видимому, гомокиральность должна была появиться до возникновения жизни. В поддержку такой точки зрения было предложено много автокаталитических моделей со спонтанным нарушением симметрии.. Но пока никто не смог точно указать тот специфический набор предбиологических соединений, который обладал бы всеми требуемыми для таких моделей свойствами. Некоторые исследователи рассматривают это как серьезную трудность. Здесь кроется одна из главных причин, по которым они полагают, что зеркальная асимметрия возникла не до, а после появления первой живой клетки.
Согласно этим представлениям, первая клетка появилась как специфический объект, не обладавший ярко выраженной гомокиральностью, характерной для современной жизни. Исходный “общий порядок” всего живого был случайно рожден с небольшим избытком L-аминокислот или D-сахаров и поэтому обладал слабой зеркальной асимметрией. Белки, построенные только из одного оптического изомера, являются лучшими катализаторами. Нуклеиновые кислоты, содержащие лишь один оптический изомер сахара, более устойчивы. Наконец, L-белки эффективнее взаимодействуют с D-нуклеиновыми кислотами. Поэтому в борьбе за выживание эволюционное совершенствование последующих поколений постепенно породило жизнь, основанную только на L-белках и D-нуклеиновых кислотах. В таком подходе есть своя трудность: представить жизнеспособную биологическую форму — исходного “общего предка”, состоящего из биополимеров с примерно равным числом оптических L- и D-изомеров. Чтобы уйти от этой проблемы, некоторые исследователи предположили, что волею случая первая клетка уже имела белки, полностью или почти полностью состоящие из одного оптического изомера. Однако любая разумная оценка показывает, что вероятность такого события чрезвычайно мала.
В качестве третьей возможности некоторые предлагают рассматривать зарождение жизни не как единичное событие. Нарушение симметрии произошло во многих местах случайным образом, не под влиянием зеркально асимметричных слабых взаимодействий. В местах, где доминировали D-аминокислоты, возникла “D-жизнь”, а в местах с преобладанием L-аминокислот зародилась “L-жизнь”. В конкурентной борьбе “D-жизнь” бесследно исчезла.
Очевидно, что ключевые вопросы о происхождении гомокиральности жизни остаются без ответа, равно как и вопросы о происхождении зеркальной асимметрии на макроскопическом уровне. Хотя теперь ясно, что слабые взаимодействия элементарных частиц приводят к киральности атомов и молекул, неизвестно, проявляются ли эти свойства на уровне растений или животных. Например, зеркальная асимметрия раковин улиток не кажется связанной каким бы то ни было образом с гомокиральностью их белков или ДНК — потомки улиток-“левшей” могут быть “правшами”. С ответами на вопросы о киральности “человека и улиток, королей и капусты” придется подождать до дальнейших откровений эволюционной биологии.

*Большинство природных объектов не совпадает со своими зеркальными отображениями. Говорят, что они зеркально асимметричны, или киральны. Чтобы различить предмет и его зеркальное отображение, вводят понятия правого и левого объектов. Для некоторых объектов (например, для болтов или для человека) эти понятия имеют совершенно ясный смысл. Однако термины “правое” и “левое” становятся в значительной степени неопределенными, когда мы имеем дело с раскидистым деревом или вообще с любым объектом неправильной формы Если в зеркале отражаются очень простые предметы, такие как сфера или треугольник, их изображения неотличимы от оригиналов. Объекты, идентичные своим зеркальным отображениям, называют зеркально симметричными, или акиральными.



Вот здесь можно прочитать полный текст этой интересной статьи:
http://rusnauka.narod.ru/lib/biology/as ... /asymm.htm
Последний раз редактировалось Афанасьев 15 июн 2011 14:27, всего редактировалось 1 раз.
Афанасьев
Активный
Активный
 
Сообщения: 1810
Зарегистрирован: 29 мар 2011 09:49
Благодарил (а): 13 раз.
Поблагодарили: 23 раз.

Re: Энцелад наиболее благоприятное место для возн. жизни в

Непрочитанное сообщение Афанасьев » 15 июн 2011 08:37

Примеры нарушения симметрии:
1) Барионная асимметрия – преобладание вещества над антивеществом во Вселенной. Одно из объяснений – несимметричный распад сверхтяжелых X и Y-бозонов в первые мгновения существования Вселенной: при этих распадах чаще возникали кварки и лептоны, чем антикварки и антилептоны.
2) Зеркальная асимметрия в процессах бета-распада. Например:
Со(60) = Ni(60) + e(-) + антинейтрино.
В магнитном поле спиновые моменты ядер ориентируются вдоль поля. Против направления спина электроны вылетают с большей вероятностью, чем вдоль спина, т.е. электронов - левых винтов больше, чем правых.
3) Нарушение зарядовой симметрии: нейтрино – это только левый винт, а антинейтрино – это только правый винт.
4) Нарушение СР-инвариантности (комбинированной четности).
СР-инвариантность (Ли и Янг, независимо Ландау) – левый винт из вещества и правый винт из антивещества пройдут одно и то же испытание с одинаковым результатом.
Нарушение СР-инвариантности обнаружено в распадах нейтральных каонов.
СРТ-инвариантность: если одновременно заменить все частицы соответствующими античастицами, выполнить операцию зеркального отражения и обратить течение времени, то все физические законы должны остаться неизменными.
Последний раз редактировалось Афанасьев 19 июн 2011 08:07, всего редактировалось 1 раз.
Афанасьев
Активный
Активный
 
Сообщения: 1810
Зарегистрирован: 29 мар 2011 09:49
Благодарил (а): 13 раз.
Поблагодарили: 23 раз.

Re: Энцелад наиболее благоприятное место для возн. жизни в

Непрочитанное сообщение ESmirnov » 15 июн 2011 13:57

Господа, все это дико интересно, но надо учитывать, что вы в новостном разделе форума. С расширенными обсуждениями темы L-D асимметрии в биологии предлагаю переместиться в Беседку.
ESmirnov
Старейшина
 
Сообщения: 584
Зарегистрирован: 10 ноя 2008 16:04
Откуда: СПб
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 1 раз.

Re: Энцелад наиболее благоприятное место для возн. жизни в

Непрочитанное сообщение Валера » 02 июл 2011 14:53

ESmirnov писал(а):Господа, все это дико интересно, но надо учитывать, что вы в новостном разделе форума. С расширенными обсуждениями темы L-D асимметрии в биологии предлагаю переместиться в Беседку.


Может стоит создать специально место, посвящённое астробиологии?
Создал в Беседке тему: "Астробиология как наука".
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 02 июл 2011 14:57

Предлагаю переместить сюда дискуссию, посвящённую вопросам связанным с астробиологией:
(Подборка материала: Валера)

Термин астробиология образован от древнегреческих слов астрон (др.-греч. ἄστρον) — «звезда», биос (др.-греч. βίος) — «жизнь» и логия (др.-греч. -λογία) — «учение». Есть различные синонимы термина «астробиология», однако все они включают две основные науки: астрономию и биологию. Термин-синоним «экзобиология» произошёл от греческого экзо (др.-греч. Έξω) — «вне, снаружи», биос (др.-греч. βίος) — «жизнь» и логия (др.-греч. -λογία) — «учение».
Первый европейский семинар по астробиологии состоялся в мае 2001 года в Италии, результатом которого стала Программа Аврора . В настоящее время НАСА курирует Институт астробиологии НАСА (англ.). Все большее число университетов во всем мире вводят программы обучения по теме астробиологии. В Соединенных Штатах это Аризонский университет , университет Пенсильвании, университет штата Монтана и Вашингтонский университет; в Великобритании университет Кардиффа (создан Центр астробиологии), в Австралии Университет Нового Южного Уэльса .
В России Постановлением Президиума Российской академии наук от 23.11.2010 организован Научный совет РАН по астробиологии.

АСТРОБИОЛОГИЯ

Современная астробиология основывается на достижениях биологии, астрономии, химии. В экспериментальном плане она использует возможности космонавтики для изучения Солнечной системы, а также методы астрономии и радиоастрономии для изучения органической составляющей межзвездной среды и поиска планетных систем, подобных Солнечной системе. Основные проблемы астробиологии – изучение обстоятельств зарождения и развития жизни на Земле, выяснение граничных условий органической жизни, поиск жизни на планетах Солнечной системы, исследование химической (предбиологической) эволюции органического вещества. Одним из способов решить некоторые проблемы астробиологии представляется поиск внеземных цивилизаций.
Зарождение жизни.
Наиболее богатый экспериментальный материал получен в связи с исследованиями зарождения жизни на Земле. Считается, что первичная атмосфера Земли имела основной состав, т.е. была богата водородосодержащими компонентами. В такой атмосфере, как предположил в 1923 А.И.Опарин, на поверхности планеты из простейших веществ могли формироваться сложные соединения, послужившие основой для развития жизни. Это убедительно показали еще в конце 1950-х опыты Стэнли Миллера, Хуана Оро, Лесли Оргела и других биохимиков, которые в лабораторных установках имитировали первичную атмосферу планет, содержавшую в большом количестве водород, метан и аммиак вместе с сероводородом и парами воды. Для имитации условий на молодой планете эту «первичную атмосферу» освещали ультрафиолетовым излучением и возбуждали искровыми разрядами (поскольку активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами).

Например, Миллер действовал электрическими разрядами на смесь H2 + CH4 + NH3, циркулирующую над кипящей водой. Среди продуктов реакций в его установке обнаружились мочевина (NH2)2CO, метилмочевина, большой набор органических кислот и шесть аминокислот. Другие исследователи модифицировали опыт и получали несколько иной набор веществ. В результате подобных экспериментов выяснилось, что в условиях молодой планеты из простейших веществ быстро формируются сложные соединения. Например, в лабораторных условиях появлялись 12 из 20-ти аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5-ти оснований, образующих информационные молекулы РНК и ДНК. Из этих элементарных «кирпичиков» построены все земные организмы.

Однако в подобных экспериментах не удалось продвинуться до синтеза высокоорганизованных комплексов белков и, тем более, таких самовоспроизводящихся структур как молекулы ДНК. Осталось много нерешенных проблем, связанных с переходом от сложных органических веществ к простым живым организмам. Но большинство биологов считает, что таким путем постепенно могла образоваться биосфера Земли. Позже, в результате фотосинтеза, обусловленного деятельностью растений, земная атмосфера стала окислительной. Считается, что присутствие кислорода в составе атмосферы планеты является достаточным (хотя и не обязательным) признаком на ней жизни.
Гипотеза панспермии.
Некоторые ученые считают, что «чудо рождения жизни» требует невероятно редкого сочетания многих факторов, а потому не может происходить во Вселенной часто. Они не исключают, что жизнь, возникнув лишь однажды, затем распространяется с планеты на планету, подобно эпидемии. Поэтому наряду с теорией зарождения жизни на Земле сейчас активно обсуждается и гипотеза панспермии – перенос жизни с одних небесных тел на другие. Эту идею впервые высказал в 1908 шведский ученый Сванте Аррениус, а возродили ее спустя полвека биохимики Френсис Крик и Лесли Оргел. Сам Аррениус считал, что живые клетки переносятся от одной планеты к другой под давлением света звезды. Крик и Оргел предполагали «направленную панспермию» – организованный перенос живого вещества с планеты на планету какими-то разумными существами. В последнее время стали рассматривать и третью возможность: перенос жизни в составе метеоритов, выбитых с поверхности обитаемой планеты. Для проверки гипотезы панспермии важно обнаружить жизнь еще хотя бы на одной планете и сравнить ее с земной: если и там белки окажутся собранными из 20-ти таких же аминокислот, как на Земле, значит, действительно, все живые существа вышли из одной колыбели.

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/ASTROBIOLOGIYA.html?page=5,1

Экзобиология (от экзо... и биология), экспериментальная научная дисциплина, посвященная поиску и исследованию внеземных форм жизни. Основные проблемы Э.: определение пределов и изучение механизмов выживаемости земных организмов в экстремальных условиях окружающей среды; выяснение путей абиогенного синтеза важнейших биоорганических соединений и этапов предбиологической эволюции; установление критериев существования и разработка автоматических методов обнаружения жизни на др. планетах с помощью автоматических биологических лабораторий (АБЛ).
Установлено, что многие земные микроорганизмы или их споры могут сохранять жизнеспособность в условиях низких температур (ниже —70 °С), вакуума (до 10 -7(ст.)—10 -10(ст.) мм рт ст) и пониженной влажности воздуха (1—2%). Действием ультрафиолетовых лучей на простые соединения типа воды, аммиака, окиси углерода, метана осуществлен абиогенный синтез аминокислот, липидов, нуклеотидов, сахаров и др. биологически важных веществ. Это позволило выдвинуть в Э. концепцию возможности жизни на др. планетах, прежде всего на Марсе, построенной на углеродорганической водной основе. Для обнаружения жизни в Э. используются методы определения сложных органических соединений — газовая хроматография, масс-спектрометрия, оптические приборы, регистрирующие спектры поглощения и люминесценции вещества инопланетного грунта. Функциональные методы предназначены для определения активного метаболизма путём регистрации параметров роста, размножения, газообмена микроорганизмов во время инкубации образцов грунта на комбинированных питательных средах сложного состава. Успешным может быть только комплексное применение различных методов, объединённых по общей программе в АБЛ. В 1976 на Марсе была совершена посадка межпланетной станции «Викинг» (США) с АБЛ на борту. Однако первый экзобиологический эксперимент на Марсе не дал доказательства существования жизни на этой планете. Дальнейшие эксперименты могут быть сделаны как с помощью АБЛ, так и путём доставки образца грунта на Землю. Подобные исследования, выполненные на образцах лунного грунта, свидетельствуют об отсутствии жизни на Луне в прошлом и настоящем.
Лит.: Кальвин М., Химическая эволюция. Молекулярная эволюция, ведущая к возникновению живых систем на Земле и на других планетах, пер. с англ., М., 1971; Основы космической биологии и медицины, т. 1, М., 1975, ч. 3.

Из БСЭ

ЭКЗОБИОЛОГИЯ

поиск жизни вне Земли. Этот термин, предложенный в 1960 нобелевским лауреатом, генетиком Дж.Ледербергом, обычно означает поиск жизни в пределах Солнечной системы; он не охватывает поиск внеземного разума (SETI) и межзвездную связь на электромагнитных волнах. Многие ученые используют сейчас термин "биоастрономия" для обозначения исследований, направленных на поиск жизни во Вселенной…
…Обнаруженные на Марсе русла высохших рек убеждают многих, что жизнь могла существовать там в прошлом и что необходимы новые полеты на Марс для поиска ископаемых остатков жизни. Таким образом, по крайней мере на Марсе, экзобиология может уступить место экзопалеонтологии…
…Кроме поиска с помощью космических аппаратов, экзобиология имеет в своем арсенале и другие методы. Проводившиеся с 1953 лабораторные исследования показали, что сложные органические молекулы и аминокислоты довольно легко синтезировать в условиях, характерных для молодой Земли. Но работы последнего десятилетия вызывают сомнение: была ли первичная атмосфера настолько богата водородосодержащими компонентами, как это предполагалось в ранних опытах? Некоторые считают, что простейшие органические молекулы могли быть занесены из космического пространства. Известно, что кометы, которые, несомненно, сталкивались раньше с Землей, имеют в своем составе довольно сложные органические компоненты. Установлено, что углеродистые метеориты содержат аминокислоты. В межзвездных облаках обнаружено более сотни различных органических соединений. Значение этих открытий для экзобиологии еще дискутируется, но они определенно показывают, что формирование элементов живого вещества, а может быть, и самой жизни происходит в природе естественным образом…
…Поиск внеземной жизни - это всегда передний край науки, ибо вопросы происхождения жизни и места человека во Вселенной принадлежат к числу важнейших, фундаментальных научных проблем.

Из энциклопедии Кольера


Экстремофилы (организмы, способные выжить в экстремальных условиях) являются ключевым элементом в исследованиях астробиологов. В качестве примеров таких организмов можно привести биоту, способную выжить под толщей воды в несколько километров вблизи гидротермальных источников и микробов, которые живут в очень кислых средах[1]. В настоящее время известно, что экстремофилы живут во льду, кипящей воде, кислоте, воде из ядерных реакторов, солях кристаллов, токсичных отходах и в ряде других экстремальных мест, которые ранее считались непригодными для жизни[2]. Они открыли новые направления исследований в астробиологии за счет значительного увеличения числа возможных мест обитания за пределами Земли. Характеристика этих организмов, их среды обитания и эволюционного пути считается важнейшим компонентом в понимании того, как может развиваться жизнь в других местах во Вселенной.
Примеры организмов, способных выдержать воздействие вакуума и космической радиации: лишайники Ризокарпон географический (лат. Rhizocarpon geographicum) и Ксантория элегантная (лат. Xanthoria elegans) [3], бактерии Bacillus safensis[4], Deinococcus radiodurans [4], Bacillus subtilis [4], дрожжи Saccharomyces cerevisiae [4], семена Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля) [4], а также беспозвоночные Тихоходки [4].

1. Carey, Bjorn Wild Things: The Most Extreme Creatures. Live Science,7 February 2005.
2. Cavicchioli, R. «Extremophiles and the search for extraterrestrial life». Astrobiology 2 (3) :281–292, Fall 2002
3. Article: Lichens survive in harsh environment of outer space
4. "We make it happen! Who will survive? Ten hardy organisms selected for the LIFE project, by Amir Alexander. The Planetary Report, Volume XXIX, number 2, March/April 2009

Марс.
Вода на Марсе находится в полярных ледяных шапках и новые образовавшиеся овраги, недавно наблюдаемые на Марсе позволяют предположить, что жидкая вода может существовать, по крайней мере временно, на поверхности планеты[5][6].
}марс-1.gif

Фотографии, сделанные исследовательской станцией Mars Global Surveyor 30 августа 1999 года (слева) и 10 сентября 2005 года. Последняя фотография имеет размыв, оставляемый водой.

5. NASA Images Suggest Water Still Flows in Brief Spurts on Mars http://www.nasa.gov/mission_pages/mars/ ... a09028.htm.
6. Water ice in crater at Martian north pole, European Space Agency, 28 July 2005.

Метеорит с Марса содержит древние окаменелости?
}Марс-2.gif

Верхний рисунок - ископаемые, найденные в массе метеорита ALH84001, предположительно это окаменелость бактерии, что косвенно подтверждается относительным расположением объектов и чистотой обнаруженного магнетита [Изображение НАСА]. Нижний рисунок – магнитотактическая бактерия M. bavaricum, обнаруженная в Баварии [Германия]. Отчетливо видны цепочки кристаллов магнетита внутри бактерии и гранулы серы - темные шары [Изображение группы изучения биомагнетизма Мюнхенского Университета]. (кликните картинку для увеличения)
Команда НАСА, исследующая марсианский метеорит, на прошедшей неделе вновь подняла 14-летнюю дискуссию о внеземной жизни, давая новые доказательства своему широко оспариваемому утверждению, что метеорит возрастом 4 миллиарда лет, упавший тысячи лет назад в Антарктике, содержит доказательства существования на Марсе микроскопической жизни.

Ученые представили результаты исследования, которое опровергает доводы некоторых критиков, более того, они заявили, что другие марсианские метеориты также содержат четко различимые и идентифицируемые окаменелости микробов, что еще больше подтверждает существование внеземной жизни.

«Мы более чем когда-либо уверены, что Марс, вероятно, когда-то был и, возможно, до сих пор является пристанищем жизни», - заявил глава группы исследователей Дэвид Маккей на организованной НАСА конференции по астробиологии.

Презентация исследователей не вызвала того безумного волнения, что получило первоначальное заявление о метеорите 1996 года, которое привело к телевизионному выступлению президента Билла Клинтона, где он объявил о «саммите по космосу», создании комиссии по определению последствий этого открытия и рождении астробиологической программы финансируемой НАСА.

Четырнадцать лет неустанной критики обратили многих ученых против результатов Маккея, вопрос «открытия» марсианского метеорита оставался неразрешенным. Это продолжалось, несмотря на то, что центральное открытие команды – на Марсе однажды была жизнь – получило широкое признание в среде биологов, химиков, геологов, астрономов и других ученых, составляющих сообщество астробиологов.

Выступая на 4-х дневной конференции возле Космического Центра имени Джонсона [НАСА], команда Маккея не утверждала, что бесповоротно доказала наличие окаменелостей живых организмов в изучаемом метеорите, который был идентифицирован как марсианский по соответствию найденных в нем газов составу атмосферы Марса. Скорее, исследователи выразили возрожденную уверенность, основанную на логике, моделях и своего рода межпланетной судебной медицине.

Маккей опровергает основную критику значимости метеорита, указывая на результаты нескольких лет работы участников команды – Кэти Томас-Кепрты [Kathy L. Thomas-Keprta] и Симона Клеметта [Simon Clemett]. Он также указал на наличие того, что, по-видимому, является окаменелыми микробами в других марсианских метеоритах и череду иных свидетельств, что когда-то Марс был теплым и влажным, его поверхность была защищена плотной атмосферой и магнитным полем.

Опровержение критики

В конце прошлого года в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta была опубликована работа Томас-Кепрты, посвященная исследованию происхождения кристаллов магнетита из найденного в Антарктике марсианского метеорита ALH84001. На Земле магнетиты образуются, в том числе магнитотактическими бактериями [например, M. bavaricum ], реагирующими на магнитное поле планеты. Команда Маккея утверждает, что часть марсианских магнетитов имеет биологическое происхождение.

Критики в ответ заявили, что магнетиты могли с той же легкостью иметь небиологическое происхождение и образоваться в условиях высокой температуры и давления, например, при столкновении метеорита. Но в недавно опубликованной статье Томас-Кепрта [эксперт в области применения электронно-лучевой технологии для зондирования объектов] сообщила, что чистота магнетита делает объяснения критиков невозможными.

Томас-Кепрта завершила свою речь ссылкой на недавнюю статью в научном журнале, в которой говорится, что астробиологическое сообщество «главным образом закрыло вопрос» биологического объяснения строения ALH84001. В докладе она процитировала выражение Марка Твена: «слухи о нашей смерти были сильно преувеличены».

Маккей выразил недовольство тому, что было уделено недостаточно внимания работам [опровергающих доводы критиков], подобным исследованию Томас-Кепрты.

«Критика нашей первой публикации получила широкое распространение, но, когда были проведены исследования, показывающие ее неправомерность, это не получило должного резонанса», - заявил он в интервью на конференции. «Сейчас мы в состоянии утверждать, что разбили все доводы критиков, устояло только одно наше биологическое объяснение».

Мэри Войтек [Mary Voytek, глава астробиологической программы НАСА] похвалила Маккея и его команду за то, что они продолжили исследование марсианского метеорита, сказав, что это было крайне важно для астробиологии.

Она отметила, что астробиологическое сообщество в целом оставалось неубежденным относительно результатов исследования команды, частично из-за «очень высокой планки».

Войтек сказала, что до сих пор не доказано марсианское происхождение любых возможных микроископаемых, найденных в метеоритах, так как не исключено их формирование при загрязнении уже после падения метеорита на Землю. Кроме того, все марсианские метеориты состоят из твердой магматической породы, так как более хрупкая осадочная порода, которая с большей вероятностью может содержать следы жизни, распадается до достижения Земли.

Громкие заявления

Поскольку ставки, связанные с любым объявлением о возможной или вероятной внеземной жизни, столь высоки [научные, социальные, религиозные последствия], на конференции широко звучало мнение о необходимости создания специального протокола в астробиологии для надзора за выпуском любых статей с грандиозными заявлениями о внеземном.

Член команды Маккея Эндрю Стил [Andrew Steele, Институт Карнеги] привел в сравнение официальные процедуры, установленные для ученых, принимающих участие в проекте по поиску внеземных цивилизаций [SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence].

Он сказал, что руководители SETI осознали степень чувствительности для общества их работы, пришло время для исследователей в области астробиологии «повзрослеть и сделать то же самое».

Астробиология - относительно молодая отрасль науки, которая одновременно занимается поисками и пытается понять жизнь за пределами Земли, а также то, как она зародилась на самой Земле. В конференции, проходящей раз в два года, приняло участие более 700 микробиологов, химиков, геологов, астрономов, геохимиков и других исследователей, привлеченных, возможно, в одну из самых междисциплинарных областей науки.

Исследователи в этой область науки становятся все более оптимистичными относительно возможности нахождения останков [или даже образцов] микробной жизни на Марсе. Множество докладов, сделанных на конференции, поддержали мнение, что сухой и холодный в настоящем, Марс некогда был теплым и влажным, вполне пригодным для жизни.

Например, планетолог НАСА Кэрол Стокер [Carol Stoker] заявил, что Phoenix Mars Lander, совершивший в 2008 году посадку в полярном районе северного полушарии, обнаружил на современном Марсе тяжелые, но пригодные для жизни условия. Стокер был одним из исследователей по нескольким инструментам аппарата.

Ведущий исследователь НАСА в 6-ти летней миссии марсоходов Spirit и Opportunity по программе Mars Exploration Rover Стивен Сквайрс [Steven Squyres] сообщил, что он убежден в том, что однажды на Марсе были условия пригодные для жизни. Ученый заявил, что Марс когда-то имел жидкую воду на поверхности или близко к ней, на это указывают обнаруженные марсоходами многочисленные минералы, которые могли сформироваться только в присутствии воды.

http://sci-lib.com/article679.html

Энцелад.
Энцелад — шестой по размерам спутник Сатурна. Был открыт в 1789 году в ходе наблюдений Уильяма Гершеля. До того, как 2 межпланетных зонда «Вояджер» прошли вблизи Энцелада в начале 1980-х, о нём было мало известно; в частности, было известно о наличии водяного льда на его поверхности.
В 2005 году, зонд "Кассини", запущенный НАСА, достиг Сатурна и стал обследовать его спутники. Геофизики из Лаборатории реактивного движения НАСА (Jet Propulsion Laboratory) от встречи с Энцеладом ничего интересного не ждали. Но, как оказалось, сквозь загадочные параллельные трещины, которые будто кто-то процарапал на ледяном панцире планеты и которые потом назвали "тигровыми полосами", на пятьсот километров вверх (диаметр самого Энцелада) били мощные газовые фонтаны:
Изображение
Водяные выбросы на Энцеладе
Изображение
Это значило, что под 15-20-километровой толщей льда у этой самой белой и самой замороженной луны в Солнечной системе идет активная жизнь. Ученые заподозрили, что подо льдом скрывается океан сравнительно теплой воды, который и является источником этих фонтанов. В пользу океанического сценария говорили и впоследствии обнаруженные подледные карманы с жидкой водой, нагретой до 0°C.
Кроме воды на Энцеладе обнаружили органические соединения, азот (в составе аммиака) и источник энергии.
Нигде в Солнечной системе, кроме Земли, такого сочетания не найдено.
В гейзерах Энцелада нашли соду.
Выявлен взаимообмен снежинками (или микрольдинками) между спутником и кольцом Е Сатурна, сформированным извергаемым из кипящих недр Энцелада веществом.

Существует несколько различных теорий по разному объясняющих тепловой эффект спутника Сатурна. Пока объяснения этому явлению нет.

Это создаёт прецедент по которому спутник или планета в большом отдалении (или вообще для "блуждающих" планет) от звезды может теоретически за счёт такого нагрева создавать условия для возникновения органической жизни.

http://astrogalaxy.ru/forum/phpBB2/viewtopic.php?f=7&t=3684

Межзвездные обитаемые планеты?
Казалось бы, не вписывается в рамки исследований идея о жизни на планетах-скитальцах, потерянных своими звездами; но эта идея обсуждается.
Речь идет о том, что одинокие планеты могут «бродить» в межзвездном пространстве. Вообще говоря, это вполне возможно. К примеру, не раз обсуждалась идея, состоящая в том, что значительная доля скрытой (невидимой) массы Галактики могла бы быть заключена в межзвездных планетах-гигантах типа Юпитера. В 1999 американский астроном Дэйв Стивенсон предположил, что помимо «юпитеров» в пространстве между звездами могут встречаться и планеты земного типа. Стивенсон считает, что на заре существования Солнечной системы в ней могла быть дюжина землеподобных планет, движущихся по вытянутым орбитам, пересекающим орбиту Юпитера. У таких планет было два варианта эволюции: либо столкнуться с Юпитером, либо после тесного сближения с ним навсегда покинуть Солнечную систему. Согласно законам небесной механики, второй вариант осуществлялся чаще.
Какова же судьба потерянных планет? Стивенсон считает, что планеты-скитальцы вполне могут быть обитаемыми. К моменту вылета из своей системы такая планета могла приобрести плотную атмосферу из молекулярного водорода, способную сохранять ее внутреннее тепло, выделяющееся при распаде радиоактивных элементов, и поддерживать на поверхности температуру и давление, допускающие существование жидкой воды, а где есть вода, там возможна и жизнь.
Конечно, речь может идти только о наиболее примитивных формах жизни, поскольку естественная радиоактивность – слабый источник энергии. Но, в принципе, возможность межзвездной жизни еще шире открывает дорогу идее панспермии: нельзя исключить, что подобные «переносчики семян» путешествуют от одной планетной системы к другой. Это предположение существенно расширяет сферу приложения астробиологии.
Открытие экзопланет и начало второго этапа исследований Марса автоматическими зондами стимулировало появление исследовательских центров по астробиологии: в США – NASA Astrobiology Institute (NAI), во Франции – Groupement de Recherche en Exobiologie (GDR Exobio), в Великобритании – United Kingdom Astrobiology Forum (UKAF), в Австралии – Australian Centre for Astrobiology (ACA), в Испании – Centro de Astrobiologia (CAB), и др. Их работу координируют European Exo/Astrobiology Network Association (EANA), а также International Astrobiology Circle (IAC). В рамках Международного астрономического союза действует комиссия 51 «Биоастрономия: поиск внеземной жизни». Это говорит о том, что астробиология находится на этапе бурного роста.
Владимир Сурдин
http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/ASTROBIOLOGIYA.html?page=5,7
Последний раз редактировалось Валера 16 фев 2012 18:09, всего редактировалось 8 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука

Непрочитанное сообщение Александр » 02 июл 2011 16:14

Итак, перенес сюда посты из топика по ссылке выше.
Александр Кременчуцкий.
Александр
Всегда на посту
 
Сообщения: 8234
Зарегистрирован: 09 мар 2006 22:06
Откуда: Москва
Благодарил (а): 41 раз.
Поблагодарили: 40 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 09 июл 2011 13:21

Группа американских ученых из университета Чикаго полагает, что планеты, выброшенные из планетной системы в межзвездное пространство своими более массивными собратьями, могут оставаться пригодными для жизни.
Планеты-изгои возникают в процессе длительного формирования планетных систем. Некоторые планеты или протопланетные тела могут выйти на гиперболические орбиты и навсегда покинуть свою родину под действием гравитационной пращи, раскрученной массивными газовыми гигантами. Такие космические тела называются планетами-изгоями или планетами-сиротами.
Авторы исследования, Дориан Эббот и Эрик Швитцер решили выяснить, может ли на такой планете, лишенной внешних источников тепла и света, все-таки сохраниться жизнь.
Главным критерием возможности жизни на планете считается наличие на ее поверхности воды в жидком состоянии.
С другой стороны, хорошо известна гипотеза, гласящая, что жидкая вода может сохраняться в океанах планет под толстым слоем льда и одеялом метановой атмосферы над ним.
Эббот и Швитцер решили выяснить, может ли подобный океан существовать на планете-изгое, и какой должна быть планета, способная сохранить его без притока энергии извне.
Для расчетов они взяли гипотетическое небесное тело, сходное с Землей по величине и по составу. Единственным источником тепла для него может быть распад тяжелых элементов в ее мантии.
Поток тепла на поверхности такой планеты, согласно расчетам, должен составить 0,087 ватта на квадратный метр. Сроки полураспада тория и урана могут обеспечить существование такого океана в течение срока от 1 до 5 миллиардов лет. Масса планеты-изгоя при этом должна составлять более 3,5 массы Земли.
Однако если доля воды в массе планеты будет очень высока, и она будет обладать мощной атмосферой, ее масса может равняться лишь около 0,3 земной массы.
Согласно подсчетам ученых, такая планета-Степной волк, названная авторами в честь героя одноименного романа Германа Гессе, может быть замечена с Земли с помощью существующих технологий, если она появится на расстоянии менее 1000 астрономических единиц или 0,01 световых лет от Земли.
"Если живые организмы могут возникнуть и существовать на такой планете, то жизнь действительно вездесуща во Вселенной", - пишут авторы статьи.

http://korrespondent.net/tech/science/1184605-uchenye-polagayut-chto-planety-nahodyashchiesya-vne-planetnoj-sistemy-mogut-byt-obitaemy
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:04, всего редактировалось 2 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 11 июл 2011 19:19

Лишайник может выживать после пребывания в открытом космосе.

Эксперименты на орбите показали, что лишайник прекрасно выживает в условиях открытого космоса. Перспектива обнаружить на астероидах или спутниках планет поросшие лишайником поляны перестает быть чистой фантастикой.

Неожиданно выяснилось, что в открытом космосе способны длительное время существовать даже сложные живые организмы — такие, как лишайник. Эксперименты, проведенные ESA на борту российской космической лаборатории «Фотон-М2», показали, что лишайники прекрасно приспособлены к выживанию в не очень гостеприимных условиях открытого космоса.
Лишайники (Lichenes) — это специализированная группа грибов, находящихся в постоянном сожительстве с водорослями. Некоторые ботаники рассматривают лишайники в качестве самостоятельной группы низших растений. Лишайник представляет собой весьма сложный организм — ассоциацию огромного числа грибковых клеток, поддерживающих между собой симбиотические отношения. По мнению ученых, лишайник можно рассматривать как не просто организм, а полноценную, хотя и очень простую, экосистему.
Лишайники являются так называемыми «экстремофилами», и их способность выживать в самых, казалось бы, неблагоприятных условиях хорошо известна на Земле. Тем не менее, выживший в условиях открытого космоса лишайник — нечто трудно вообразимое. Беспрецедентность открытия еще и в том, что лишайник, в отличие от бактерии, представляет собой несравненно более сложный организм. Он является многоклеточным, макроскопическим образованием-эукариотом.
Эксперимент Lichen (лишайник) проводился на борту российского спутника «Фотон» в научном модуле ESA Biopan, располагавшемся на внешней поверхности аппарата. В рамках эксперимента капсула с образцами живых организмов Rhizocarpon geographicum и Xanthoria elegans открывалась, подвергая их воздействию космического пространства во всей совокупности факторов одновременно — вакуума, невесомости, колебаний температуры в широких пределах, а также космической радиации. В совокупности лишайник провел в космосе 14,6 суток, после чего возвратился на Землю в спускаемом аппарате.
Исследования проведших в открытом космосе две недели образцов привели ученых ESA к неожиданному, но в целом оптимистичному результату. Как сообщает Space Daily, все образцы выжили. Все сохранили способность к фотосинтезу.
Неожиданное открытие позволяет по-новому оценить возможность транспортировки живой материи в космическом пространстве на астрономические расстояния на поверхности небесных тел — например, метеоритов. Остается неясным, правда, способен ли лишайник перенести совсем уж экстремальные условия при вхождении метеорита в плотные слои атмосферы планеты. Однако он может долгое время переносить путешествие в космосе, а это уже немало.
Более того — это означает, что лишайник вполне может жить на существенно более комфортабельной поверхности Марса или, к примеру, некоторых спутников Сатурна. Шансов найти жизнь за пределами Земли становится все больше.
Впрочем, российские эксперты в области лихенологии (науки о лишайниках) не склонны видеть в данной новости что-то экстраординарное. Как рассказала CNews д-р Евгения Мучник, старший научный сотрудник Института лесоведения РАН, еще в прошлом году (август 2004 г.) на 5-м Симпозиуме IAL (Международная Ассоциация Лихенологов) этот материал был в списке докладов. "Вызвал, конечно, определенный интерес, но не более того", - отмечает д-р Мучник. Она также подчеркивает, что необходимо различать понятия "выживать" и "жить", то есть осуществлять все процессы жизнедеятельности – дыхание, рост, размножение. "Способность лишайников к выживанию в экстремальных условиях, то есть к почти полному торможению всех жизненных процессов, известна довольно давно, - говорит эксперт. - Несколько десятков лет уже опытам с замораживанием в жидком азоте той же ксантории настенной на несколько дней, после чего лишайник разморозили и его жизнедеятельность восстановилась в полном объеме. Есть еще такой вид – рамалина тощеобразная, обитающая в пустыне Негев. Большую часть своей жизни этот вид проводит, фактически, в анабиозе, почти в абсолютно сухом состоянии. Пару раз за год условия влажности позволяют лишайнику начать (и вскоре закончить снова) жизненные процессы".
Тем не менее, подчеркивает наш собеседник, лишайники - организмы, питающиеся автотрофно, за счет фотосинтеза одного из компонентов – фотобионта (им может быть зеленая водоросль или цианобактерия, или даже оба этих организма одновременно). "Даже школьникам известно, что фотосинтез - это процесс получения с помощью солнечной энергии из углекислого газа и воды органических веществ, которые и расходуются в процессах жизнедеятельности, - говорит Евгения Мучник. - Следовательно, лишайникам для жизни (а не выживания!) необходимы, как минимум, углекислый газ, вода, солнечный свет. Легонько намекнем также на необходимость такого биогенного элемента, как азот, не говоря уже об остальных немаловажных, макро- и микроэлементах. Где же все это найдется в открытом космосе или на астероидах без атмосферы?"
Проведенные на борту космической лабораториии эксперименты являются, прежде всего, попыткой выяснить механизмы устойчивости к экстремальным условиям существования: низкотемпературному, радиационному и другому стрессу, полагает эксперт. "Вспомнив, что чуть ли не все живые организмы на Земле в настоящее время подвержены разнообразным стрессам, вы поймете, что это чрезвычайно важно, - подчеркивает лна. - Гораздо важнее, чем сакраментальный вопрос: "Есть ли жизнь на Марсе?" Так что, прекрасные надежды на возможность жизни в открытом космосе или на астероидах – увы! – пока беспочвенны…"

http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2005/11/09/191286
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:04, всего редактировалось 2 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 16 июл 2011 15:30

NASA заказало у рэпера песню об астробиологии

Изображение
"Астробиологический рэп" Джонатана Чейза. Кадр из видеоролика, размещенного на YouTube

Американское космическое агентство NASA обратилось к рэперу Джонатану Чейзу (Jonathan Chase) написать песню, в которой в доступной форме были бы изложены основы астробиологии (научной дисциплины, посвященная поиску жизни за пределом Земли). Посмотреть клип и послушать саму песню под названием "Астробиологический рэп" (Astrobiology Rap) можно здесь:
http://www.youtube.com/watch?v=NL3lhm6oy5I&feature=player_detailpage#t=5s

28-летний студент из северного Лондона использует формат речетатива для того, чтобы делать науку более понятной простым людям, сообщается на новостном сайте Metro.co.uk. По словам Чейза, он был польщен просьбой NASA. Творение рэпера появилось в интернет-журнале NASA, посвященном астробиологии.

Ролик Чейза, размещенный на сервере YouTube, посмотрели свыше 10 тысяч человек. Пока ему далеко до предыдущего "научно-популярного" рекордсмена: клип под названием LHC Rap ("Рэп Большого адронного коллайдера"), в котором рассказывается об основных этапах строительства и экспериментах БАК, посмотрело 3,3 миллиона человек.

http://lenta.ru/news/2008/09/24/astrobiology/
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:05, всего редактировалось 2 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 19 июл 2011 16:55

«Асимметрия» биологических молекул может иметь космическое происхождение

Французские исследователи представили новые данные о том, почему многие хиральные биологические молекулы встречаются на нашей планете только в одной из возможных форм.
Хиральными, напомним, называют молекулы, существующие в двух формах, одна из которых представляет собой зеркальное отражение второй и не может быть совмещена с ней любой комбинацией вращений и перемещений. При получении в лабораторных условиях выявить превосходство одного варианта некоей хиральной молекулы над другим не удаётся, но в живых организмах часто используется только одна из версий. К примеру, аминокислоты, составляющие протеины, находятся в «леворукой» L-форме, а сахара в ДНК — в D-форме.
Задачей авторов рассматриваемой работы стало не только получение хиральных молекул, но и создание дисбаланса между формами. Эксперименты проводились на французском синхротроне SOLEIL, который был использован в качестве источника УФ-излучения с круговой поляризацией (то, что в областях звездообразования на вещество может воздействовать свет с круговой поляризацией, уже установлено).

В условиях низких температур исследователи облучали молекулы воды, аммиака и метанола. При дальнейшем нагревании и анализе полученных органических остатков было обнаружено заметное (до 1,34%) снижение содержания L-формы аминокислоты аланина; «переворачивание» поляризации дало аналогичное превышение на 0,7%. Сниженную амплитуду эффекта во втором случае учёные объясняют тем, что на образец падало меньшее число фотонов.
Ничего подобного в эксперименте с линейно поляризованным излучением отмечено не было. Кроме того, указанная величина в 1,34% сходится с данными по асимметрии содержания разных форм аминокислот в веществе метеоритов.

http://science.compulenta.ru/587644/

Полная версия отчёта опубликована в издании Astrophysical Journal Letters:

NON-RACEMIC AMINO ACID PRODUCTION BY ULTRAVIOLET IRRADIATION OF ACHIRAL INTERSTELLAR ICE ANALOGS WITH CIRCULARLY POLARIZED LIGHT
Pierre de Marcellus1, Cornelia Meinert2, Michel Nuevo1,3, Jean-Jacques Filippi2, Grégoire Danger1,4, Dominique Deboffle1, Laurent Nahon5,7, Louis Le Sergeant d'Hendecourt1,6,7 and Uwe J. Meierhenrich2

Abstract References
The delivery of organic matter to the primitive Earth via comets and meteorites has long been hypothesized to be an important source for prebiotic compounds such as amino acids or their chemical precursors that contributed to the development of prebiotic chemistry leading, on Earth, to the emergence of life. Photochemistry of inter/circumstellar ices around protostellar objects is a potential process leading to complex organic species, although difficult to establish from limited infrared observations only. Here we report the first abiotic cosmic ice simulation experiments that produce species with enantiomeric excesses (e.e.'s). Circularly polarized ultraviolet light (UV-CPL) from a synchrotron source induces asymmetric photochemistry on initially achiral inter/circumstellar ice analogs. Enantioselective multidimensional gas chromatography measurements show significant e.e.'s of up to 1.34% for (13C)-alanine, for which the signs and absolute values are related to the helicity and number of CPL photons per deposited molecule. This result, directly comparable with some L excesses measured in meteorites, supports a scenario in which exogenous delivery of organics displaying a slight L excess, produced in an extraterrestrial environment by an asymmetric astrophysical process, is at the origin of biomolecular asymmetry on Earth. As a consequence, a fraction of the meteoritic organic material consisting of non-racemic compounds may well have been formed outside the solar system. Finally, following this hypothesis, we support the idea that the protosolar nebula has indeed been formed in a region of massive star formation, regions where UV-CPL of the same helicity is actually observed over large spatial areas.
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:05, всего редактировалось 2 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука

Непрочитанное сообщение Валера » 19 июл 2011 17:09

Астробиолог Ричард Гувер сообщил об обнаружении следов внеземной жизни.

Изучая метеориты, сотрудник Центра космических полётов им. Маршалла Ричард Гувер (Richard Hoover) отыскал вытянутые микроструктуры, напоминающие цианобактерии.
Метеориты, выбранные г-ном Гувером, относятся к редчайшей группе CI1-хондритов. Их химический состав близок к распределению элементов в фотосфере Солнца, а от всех прочих углеродистых хондритов они отличаются высоким содержанием гидратированных силикатов и отсутствием хондр — затвердевших капель расплавленного силикатного вещества. На Земле было найдено всего девять CI1-хондритов, тогда как общее число известных метеоритов приближается к сорока тысячам.
Основная часть статьи учёного, опубликованной в мартовском номере Journal of Cosmology, посвящена двум CI1-хондритам: Ivuna, попавшему на нашу планету в декабре 1938 года, и более «старому» метеориту Orgueil, который приземлился во Франции в 1864 году. Исследование образцов проводилось по методикам сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.
В обоих метеоритах г-н Гувер обнаружил нитевидные микроструктуры с богатой углеродом оболочкой и минеральной сердцевиной, содержащей большие объёмы магния и серы. На изображениях фрагментов Ivuna, приведённых в статье, можно увидеть два таких образования; однозначно идентифицировать первое, показанное ниже, автору не удалось, а второе напомнило ему грамотрицательную бактерию Titanospirillum velox. Хондрит Orgueil содержит, по уверениям Ричарда Гувера, даже более интересные микроструктуры с сохранившимися гетероцистами — специализированными клетками нитчатых цианобактерий отрядов Nostocales и Stigonematales, предназначенными для фиксации атмосферного азота. «Обнаружение гетероцист служит убедительным доказательством того, что нитевидные структуры имеют биологическую природу и относятся к этим двум отрядам цианобактерий», — заключает исследователь.

Изображение
Нитевидная микроструктура диаметром 0,7–1,0 мкм в метеорите Ivuna (иллюстрация из Journal of Cosmology

Это заявление было встречено со вполне понятным скептицизмом. Практически все специалисты обращают внимание на то, что найденные структуры вполне могут иметь земное происхождение: по принципу бритвы Оккама такой вариант должен стоять первым в очереди на проверку, если биологическую сущность микровключений считать установленной. Здесь автор ссылается на данные рентгеновской спектроскопии, не зафиксировавшей сколько-нибудь заметных объёмов азота, и замечает, что этот элемент регистрируется в биологических материалах возрастом в несколько тысяч лет, а метеориты попали на Землю недавно. Экспертам его аргументы не кажутся убедительными.
Против г-на Гувера играет и «провенанс» его работы. В специальном заявлении НАСА, в ведении которого находится Центр космических полётов им. Маршалла, отмечается, что обсуждаемая статья была ещё в 2007 году подана в International Journal of Astrobiology. По словам редактора этого издания, на этапе экспертной оценки работу астробиолога отбраковали.
Journal of Cosmology, согласившийся обнародовать результаты опытов американского учёного, известен своим либеральным подходом к рецензированию, активно пропагандирует теорию панспермии и уже публиковал откровенно слабые статьи, не имеющие отношения собственно к науке. Более того, журнал, первый выпуск которого датирован октябрём 2009 года, уже через два месяца прекратит существование.

Изображение
Сравнение микроструктур из хондрита Orgueil (сверху) с цианобактерией рода Calothrix (иллюстрация из Journal of Cosmology).

http://science.compulenta.ru/598142/
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука

Непрочитанное сообщение Афанасьев » 19 июл 2011 17:23

В специальном заявлении НАСА, в ведении которого находится Центр космических полётов им. Маршалла, отмечается, что обсуждаемая статья была ещё в 2007 году подана в International Journal of Astrobiology. По словам редактора этого издания, на этапе экспертной оценки работу астробиолога отбраковали.
Journal of Cosmology, согласившийся обнародовать результаты опытов американского учёного, известен своим либеральным подходом к рецензированию, активно пропагандирует теорию панспермии и уже публиковал откровенно слабые статьи, не имеющие отношения собственно к науке. Более того, журнал, первый выпуск которого датирован октябрём 2009 года, уже через два месяца прекратит существование.

Этого достаточно, чтобы не воспринимать статью всерьез.
Афанасьев
Активный
Активный
 
Сообщения: 1810
Зарегистрирован: 29 мар 2011 09:49
Благодарил (а): 13 раз.
Поблагодарили: 23 раз.

Re: Астробиология как наука

Непрочитанное сообщение Валера » 19 июл 2011 17:25

НАСА определилось с астробиологическими проектами

Программа НАСА ASTEP («Астробиологическая наука и техника для исследования планет») определилась с новыми трёхгодичными проектами, направленными на изучение адаптации жизни к экстремальным условиям. Они помогут будущим астронавтам и учёным понять, как искать жизнь (или её следы) на других планетах и что именно искать.

Поиск источников марсианского метана (Mars Methane Plume Tracer).
Проект возглавляет Дональд Банфилд из Корнеллского университета (США). В 2004 году зонд Mars Express Европейского космического агентства (ЕКА) обнаружил следовые количества метана в атмосфере Марса. Возник вопрос об их происхождении. На Земле более 90% метана производится живыми организмами, остальное приходится на вулканизм, а также аэро- и гидротермические источники. Сейчас струйки метана ищут несколько аппаратов, особенно старается ExoMars Trace Gas Orbiter. Запланирован сбор образцов с помощью марсоходов, но сначала надо найти места для сбора, а с орбиты их можно локализовать только с точностью до нескольких километров. Проект как раз и займётся разработкой технологии, способной указать на выход метана с точностью до нескольких метров.

Массив мелких скважин для измерения выбросов малых газовых составляющих в Гренландии в качестве аналога марсианского метана (Shallow-Borehole Array for Measuring Greenland Emission of Trace Gases as an Analogue for Methane on Mars, GETGAMM).

Проект возглавляет Лиза Пратт из Университета штата Индиана (США). Как видим, марсианский метан и здесь в центре внимания. В течение трёх лет исследователи будут изучать источники на площади около 1 км². Главное — испытание полуавтоматических технологий, разработанных целым рядом американских вузов. Робот пробурит скважину глубиной два метра, одновременно уплотняя её. Затем он будет подавать газ из скважин на наземные датчики, избегая загрязнения атмосферы. Аналогичной технологией, как полагают, будет наделён марсоход 2018 года.

Озёрный спускаемый аппарат (Planetary Lake Lander).
Проектом руководит Натали Каброл из Исследовательского центра НАСА им. Эймса и Института SETI. На Чёрном озере, что в чилийских Андах, в течение трёх лет будут испытываться технологии развёртывания плавающей роботизированной научной платформы. На этот раз в центре внимания — Титан, спутник Сатурна, с его метаноёмами. Ничем подобным космонавтика ещё не занималась, так что предстоит решить целый ряд принципиально новых задач. Чёрное озеро выбрано из-за того, что это одна из самых хрупких экосистем Земли. Изменение климата привело к увеличению таяния льда, поэтому проект ещё и поможет понять, как дегляциация влияет на экологию ледниковых озёр.

Криобот «Валькирия» (Very-Deep Autonomous Laser-Powered Kilowatt-Class Yo-Yoing Robotic Ice Explorer, VALKYRIE).
Возглавляет проект Билл Стоун из компании Stone Aerospace. Это второй этап, в ходе которого будут проведены полевые испытания уже созданного робота. «Валькирия» проникнет на 200 м в глубину ледников Шпицбергена. Это позволит составить карту ледяных пещер и разместить датчики для мониторинга ледников, а также пригодится для изучения Европы, Энцелада и марсианских ледяных шапок.

Исследование жизни в недрах пустыни Атакама (Robotic Investigation of Subsurface Life in the Atacama Desert).
Дэвид Уэттергрин из Университета Карнеги — Меллона (США) и его коллеги испытают первый автономный аппарат, способный бурить и собирать образцы. Жизнь, как известно, прекрасно чувствует себя под землёй. Почему бы ей не оказаться там же и на Марсе? Заодно учёные узнают, как жизнь приспособилась к чилийской пустыне Атакама, с её нехваткой воды, повышенной кислотностью и солёностью.

http://science.compulenta.ru/614907/
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 19 июл 2011 17:34

Внеземную жизнь может выдать сера

Любая из сернистых молекул, которые астрономы обнаружат на иных планетах, поможет определить, есть ли там жизнь.
Некоторые земные микроорганизмы живут за счёт энергии, содержащейся в таких молекулах, которые выбрасываются на поверхность во время извержения вулканов. По сути, они дышат этими соединениями, это их «кислород». Если подобный вид обмена веществ смог возникнуть на внесолнечных планетах, обнаружения одной сернистой молекулы в атмосфере будет достаточно для констатации внеземной жизни, считает Жэньюй Ху из Массачусетского технологического института (США).

Изображение
Так астрономы определяют состав атмосферы экзопланет. (Здесь и ниже изображения НАСА.)

Исследователь и его коллеги смоделировали планету размером с Землю в обитаемой зоне солнцеподобной звезды — то есть в области, где на поверхности объекта может существовать жидкая вода. Атмосфера модели базировалась на азоте (как и земная), но при этом она содержала в тысячу раз больше серы.
Серозависимая жизнь на Земле выделяет сероводород в виде отходов. Исследователи обнаружили, что эти микроорганизмы способны повысить уровень сероводорода почти в 10 раз по сравнению с планетами, где нет такой жизни.
При наблюдениях с Земли очень трудно отличить сероводород (H2S) от воды (H2O) на поверхности экзопланет. Тем не менее исследователи подсчитали, что рост атмосферной концентрации сероводорода в свою очередь должен вызвать активное формирование в воздухе аэрозолей из чистой серы, которые астрономы смогут обнаружить по характерным спектрам или следам в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн.
С другой стороны, г-н Ху предупреждает, что сероводород может оказаться в атмосфере благодаря извержениям вулканов, а не в результате жизнедеятельности. И, разумеется, сероводород не единственный признак наличия жизни.
Пока в обитаемых зонах звёзд не обнаружено ни одной планеты размером с Землю.

Изображение
Обитаемые зоны в системах звёзд разной величины.
Результаты исследования были представлены на заседании Американского астрономического общества.

http://science.compulenta.ru/619665/
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:05, всего редактировалось 2 раз(а).
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 19 июл 2011 17:49

Новые сложные молекулы ранее были найдены на старом метеорите

Изображение
За прошедшие три десятилетия знаменитый австралийский метеорит «Мёрчисон» (Murchison) не раз давал повод задуматься о внеземном происхождении жизни: в его недрах удалось обнаружить аминокислоты — как встречающиеся, так и не встречающиеся на нашей планете.
Несмотря на то что космическое происхождение «земных» органических соединений постоянно оспаривалось, исследования продолжались. И они принесли новые результаты: были извлечены два элемента наследственной передачи информации – ксантин и урацил.
Напомним, что найденные химические вещества являются важными компонентами РНК и (реже) ДНК, ответственными в том числе за производство комплементарных пар оснований.
В принципе, учёные уже не раз находили органические соединения в метеоритах, в центральном районе Млечного пути и даже в другой галактике.
Но исследования «Мёрчисона» всегда вызвали дискуссии по поводу возможного проникновения земных веществ в структуру метеорита. По-видимому, в силу сложности и разнообразия найденных там молекул. Споры возникли ещё в 1971 году, когда Кит Квенволден (Keith Kvenvolden) обнаружил там первые аминокислоты.
На сей раз авторы работы уверены, что подобные сомнения беспочвенны. В ходе химического анализа ксантина и урацила международной группе учёных удалось установить, что молекулы углерода в выделенных основаниях представляют собой очень редко встречающийся на Земле изотоп.
«Найденные молекулы, безусловно, внеземного происхождения», — говорит ведущий автор исследования Зита Мартинс (Zita Martins) из лондонского Имперского колледжа (Imperial College).
По мнению астробиолога Эндрю Стила (Andrew Steele) из института Карнеги (Carnegie Institution), полученные результаты дают больше оснований полагать, что сложные химические соединения, способные хранить информацию, могут возникать в космосе.
А Майкл Мамма (Michael Mumma) из NASA считает, что найденные основания возникли ещё на этапе формирования нашей планеты, когда предбиологические молекулы разносились такими телами, как «Мёрчисон», по всей Солнечной системе.
Кстати, если предположить, что последняя точка зрения верна, то есть шанс обнаружить новые формы жизни на спутниках Сатурна и Юпитера, например.
В общем, несмотря на остающиеся сомнения относительно возможного проникновения земной органики, теория о космическом происхождении жизни, похоже, находит ещё одно подтверждение.
Подробные результаты исследования вы можете найти в журнале Earth and Planetary Science Letters.

http://www.membrana.ru/particle/12672
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:06, всего редактировалось 1 раз.
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 30 июл 2011 12:03

Микробы, живущие в Гренландии и вырабатывающие метан, могут пролить свет, живут ли подобные организмы на Марсе или нет. К такому выводу пришли ученые из университетов Монтана и Калифорния.
}Микробы_1.gif

На Марсе могут жить микробы
Исследование обнаруженных микробов, прячущихся в порах кристаллизованного льда дает основание считать, что найденный в марсианской атмосфере метан может производиться похожими микроорганизмами, которые могут обитать во льду внутри планеты.

На Земле метан появляется в результате жизнедеятельности бактерий или проявления вулканической активности. При этом при попадании в атмосферу он быстро разрушается под воздействием солнечного света. В связи с этим большое количество метана на Марсе и видимое отсутствие вулканической активности позволяют предположить, что на планете все-таки могут существовать микроорганизмы.

Еще одним свидетельством в пользу этой точки зрения является тот факт, что найденные бактерии могут длительное время не нуждаться в воспроизводстве. Ученые обнаружили, что возраст некоторых экземпляров гренландских микробов составляет более 100 тыс. лет, сообщает Discovery.
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:06, всего редактировалось 1 раз.
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

Re: Астробиология как наука. Экзобиология

Непрочитанное сообщение Валера » 30 июл 2011 12:11

Первыми поселенцами на Марсе станут микробы

Ученые убеждены, что будущую колонизацию Марса следует начать не с отправки туда первых поселенцев-астронавтов, а с отправки на Красную планету бактерий, которые миллиарды лет назад стали биологическим фундаментом для нашей планеты.

Изображение

Правда, это нужно делать не для того, чтобы они постарались превратить Марс в еще одну Землю, тем более что сделать это за десятки или даже сотни лет просто невозможно.
Микробы могли бы помочь будущим обитателям Марса найти наиболее ценные и полезные ресурсы, необходимые для жизни.Один из наиболее многообещающих в плане колонизации видов - это цианобактерии. Именно они более 2,5 млрд лет назад помогли создать на Земле обитаемые условия и поспособствовали появлению на планете первых сложных биологических видов - сине-зеленых водорослей.
Ученые говорят, что эти бактерии могут найти пригодные для органического синтеза элементы и поспособствовать их обнаружению астронавтами, ну и кроме того, нельзя исключить, что эти микроорганизмы в итоге все-таки смогут завести механизм фотосинтеза на Марсе.
Ранее в рамках экспериментов, проводимых на МКС, было доказано, что цианобактерии и другие похожие на них организмы могут выживать даже в условиях открытого космоса, впадая в анабиоз. Фактически, для данных форм жизни единственную проблему представляет космическая радиация на околоземной орбите, которая в буквальном смысле слова разрушает клеточную структуру микробов.
"Они очень выносливы и могут приспосабливаться к совершенно экстремальным условиям. Мы были удивлены, когда выяснилось, что цианобактерии могут выживать в условиях вакуума продолжительное время, - говорит Чарльза Кокелл, микробиолог из Открытого университета в Великобритании. - Даже на Марсе более мягкие условия, теоретически, бактерии тут тоже могли бы выжить".
На Земле бактерии, подобные цианобактериям, применяются для поиска полезных ископаемых, в частности меди. При помощи микроорганизмов, представляющих собой своего рода биологических маркеров, добывается почти 25% мировых объемов меди. "Микробы смогут служить этой же цели и на других планетах. Они способны сделать будущие инопланетные станции значительно более самостоятельными и независимыми от поставок с Земли", - говорит Кокелл.
Интересуемые ученых микроорганизмы в большинстве случаев обитают на каменных породах, которые в изобилии есть на Марсе и Луне. Ранее в лабораторных условиях ученые попытались точно воссоздать марсианские условия и поселили в них бактерии Cylindrica Anadaena, которые обитали в сухих и холодных условиях кремнезема более 28 дней. Данные бактерии требуют для своего существования наличие в породах кремния, и хотя на Марсе в разных породах содержание кремния различно, есть на планете риолиты с очень высоким содержанием кремниевой составляющей.
Ученые уверены, что могли бы эти бактерии существовать и в условиях лунного реголита или анортозитов (разновидность вулканических пород), ранее найденных на Марсе. "Эти выводы позволяют предположить, что бактерии можно было бы использовать и как будущий биологический фундамент, и как систему поиска полезных ископаемых. Так исторически сложилось, что человек полностью зависит от микробов. Без них бы остановились многие процессы в нашем организме. Было бы вполне разумно взять некоторых из этих бактерий с собой в космос. В наши дни вопрос заключается в том, как можно наиболее эффективно использовать эти организмы в космосе", - говорит Кокелл.
Более того, исследователи предполагают, что если первые опыты с микроорганизмами завершатся положительно хотя бы на примере Марса, то в будущем неминуемо появится совершенно новая область науки "космическая" или "межпланетная" микробиология.
Ученые говорят, что некоторые микробы производят оксид железа из восстановленного железа колчеданных руд, а также сами могут создавать серную кислоту для катализации многих химических реакций. На других планетах такие навыки были бы совсем не лишними. Также есть бактерии, функционирующие в кислотной среде, другие работают только в щелочной, что позволяет использовать их в самых разных химических направлениях.
Практически все исследуемые сейчас биологами микроорганизмы могут обходиться без солнечного света, прекрасно переносить сильное понижение температуры, отсутствие влаги и незначительные радиационные излучения.
"В будущем вполне возможно, что бактерии будут отвечать за производство топлива для космических кораблей, окисляя или восстанавливая те или иные соединения. На Марсе есть водород, углекислый газ и метан. Бактерии могли бы сделать из него ракетное топливо будущего", - полагает ученый.
"Очевидно, что сами по себе бактерии не смогут производить все нужные продукты. Но мы могли бы им помочь, создав более мягкие условия, например, установив на Марсе пару теплых атомных реакторов небольшой мощности", - резюмирует специалист.

http://www.segodnya.ua/news/14172090.html
Последний раз редактировалось Валера 15 авг 2011 18:06, всего редактировалось 1 раз.
Валера
Статус: Старожил
Статус: Старожил
 
Сообщения: 538
Зарегистрирован: 10 мар 2011 16:36
Откуда: Москва
Благодарил (а): 1 раз.
Поблагодарили: 5 раз.

След.

Вернуться в Разное + Беседка форумов

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1