Биохимия - царица наук.

[Silver Star]

Я так подумал о том, какая отрасль оказывает наиболее существенное влияние на развитие человечества.
И пришел к выводу, что основная наука, которая позволяет понимать человека наиболее реально,
и понимание которой больше всего направляет сознание человека
в сторону реального понимания человеческой природы - это биохимия.
при этом данная дисциплина - самая сложная наука, которую я когда-либо видел, и на эту тему я набросал коллажик )



p.s. биохимики на форуме есть?

[visor]

...

Хорошая книжка также "Гены" Льюина.
Можно найти, забив следующий запрос в яндеске:
"Льюин Б. - Гены. Название: Гены. Автор: Льюин Б. Электронные учебники djvu"
Почитайте. И представьте, как это всё могло самоорганизоваться.
Кстати, мы об этом дискутировали здесь:
http://romantiki.ru/forum/viewtopic.php ... 21#p285021
http://romantiki.ru/forum/viewtopic.php ... 73#p285073

[Silver Star]

...

например, "биосинтез аминокислот". Посмотрите эти схемы. Каждое слово - сложная молекула. Над каждой стрелкой предполагается фермент - гигантская молекула, которая если будет чуть иной - перестанет работать. Для простейшего биохимического пути нужны десятки ферментов.
Для такой самоорганизации мало и 4 млрд и 14 млрд лет.

на чем конкретно основаны данные выводы, позвольте полюбопытствовать?

[Подросший Вжик]

Тут немножко научно-популярного про эволюцию, происхождение и развитие жизни на Земле, про геном человека и т.д.:
http://evolbiol.ru/evidence10.htm
http://evolbiol.ru/evidence11.htm
http://evolbiol.ru/collins/collins.htm

[visor]

на чем конкретно основаны данные выводы, позвольте полюбопытствовать?

Всё, что я мог сказать, я сказал по приведённым ссылкам. Там обсуждение разных путей зарождения биохимии и жизни.
Есть много факторов, в том числе, возможно, неизвестных пока, которые могли интенсифицировать процесс самоорганизации.
Тем не менее, организация отдельных органелл клетки чрезвычайно сложна и неспециалистами обычно недооценивается.
Некоторые фрагменты, похожие на элементы клетки получаются достаточно легко. Например, образования, похожие на мембраны.
Так же легко образуются органические молекулы, подобные тем, из которых строятся белки и нуклеиновые кислоты.
Тут абсолютно ничего удивительного нет. По крайней мере, это не так удивительно, как обычно пытаются представить. Всем руководят законы химии и термодинамика.
Проще говоря, образующиеся молекулы наиболее выгодны и стабильны, поэтому они и являются основой.
Однако, от отдельных молекул до биохимии и молекулярной биологии - огромная пропасть.
Кстати, молекулярным биология - не менее удивительна. Ведь это тот уровень организации, когда разумной жизни нет, и, строго говоря, самой жизни-то ещё нет - есть лишь отдельные молекулы, но ведут они себя почти как разумные существа. Автоматически, так сказать. Потому, что чрезвычайно удачно "созданы" и подогнаны в систему.

Рекомендую посмотреть фильм BBC: "Внутренняя Вселенная Тайная жизнь клетки 2012".
Когда будете смотреть на молекулы, шагающие к ядру, борющиеся с чужеродными элементам, помните, что это чисто молекулярные движения.
Это тот уровень, на котором неживое становится живым.

[Silver Star]

Истоки идей креационизма лежат в способности человеческого сознания присваивать различным наблюдаемым объектам собственные психические свойства. тоесть, очень грубо говоря, "судить по себе".
таким образом рождаются идеи о том, что нечто обладает разумом, или чувствами. в том количестве, который всегда был у людей, но отсутствовал у объекта, в котором человек данные свойства видит.
к примеру, одна женщина привязывает большого ризеншнауцера к детской коляске во время прогулки, будучи уверенной в том, что "собачка все понимает и глупости не сделает". некоторые, тем паче, разговаривают с грибами.

я не против конечно, если человек будет говорить с грибами или объяснять матан собаке, думая что она понимает. просто если данный психический механизм не осознавать, мы можем зайти в далекие дебри самообмана

[Н. Светлов]

Так. У нас тема о биохимии или о креационизме? В первом случае пускай остаётся здесь. Во втором ей место в "Метаромантике", и название надо бы в соответствие с содержанием привести. Замечу, что я, основываясь на п.1.15 правил, тему о биохимии всячески приветствовал бы, а вот о креационизме - не очень.

Теперь по теме. С. Бир пишет, как простой принцип обратной связи позволяет автоматически, без вмешательства разума, достигать почти волшебных степеней организованности и целенаправленности. Интересно, в биохимии этот принцип в качестве объясняющего начала применим? Можно ли вообразить себе биохимический аналог алгедонода?

[Silver Star]

Принципы кибернетики, в принципе, применимы много где.
И во многих биохимических и физиологических процессах можно "увидеть" данный принцип.
Однако имхо кибернетические принципы могут служить лишь вспомогательным инструментом систематизации и анализа информации, эдакий способ работы с абстракциями.
А биохимия на то и биохимия, чтобы процессы, протекающие в живых организмах "упереть" в химические взаимодействия различных веществ. и смотреть на вещи на вот таком низкоуровневом плане...

[Гай-До]

биохимики на форуме есть?

А как же! Например, некий пользователь под ником наташа. Не слыхали? Правда, она крайне редко здесь бывает...

[Одиссей]

...принцип обратной связи... в биохимии

Любая клетка любого организма, начиная сине-зелёными водорослями и заканчивая человеком, работает по принципу саморегуляции. Стало какого-то вещества больше нормы --- автоматически усиливается синтез того, что может его расщепить/переварить/вывести/перевести в пассивную форму. Так же автоматически, смещая в себе химическое равновесие, клетки умеют реагировать на механические и электрические взаимодействия. Неудачи по части поддержания гомеостазиса уже три миллиарда лет жестоко наказываются естественным отбором. При переходе от уровня клетки к тканям и органам происходит усложнение реакций, в частности в сторону дифференциации --- одни клетки борются с изменениями в других. Но даже одна живая клетка (не только нервная) способна реагировать на раздражение десятками тысяч способов.

[Н. Светлов]

Одиссей
Разумеется. Какой же гомеостаз без обратной связи?

Я глубже лезу. Не закрывает ли обратная связь ту проблему, которая смущает разум ViSor'а? Именно - проблему бездонной пропасти между неживым и живым веществом. Не она ли в масштабах планеты превращает первое во второе за какие-то несчастные сотни миллионов лет?

[Silver Star]

насчет сотен миллионов лет.
я бы и полмиллиона лет не стал называть маленьким сроком
это 500 тысячелетий.
за этот период многое может произойти.

[Одиссей]

...проблему бездонной пропасти между неживым и живым

А она существует?! До 19 века таковая присутствовала субъективно в некоторых головах. Потом химики синтезировали из первого фрагменты второго и несуществующую"пропасть" засыпали. В начале 20 века академик Опарин сымитировал некоторые природные условия Архейской эры. Всего лишь перепады температуры плюс молнии. И эта мелочь позволила всего за несколько недель получить главные компоненты клетки, включая фосфолипиды, аминокислоты и нуклеотиды. Но аппарат Опарина обладал внутренним объёмом много меньше кубометра! У Земли для создания живого вместо недель были явно избыточные сотни миллионов лет и несравнимо большие объёмы с миллиардами вариантов химического состава. Несомненно, при такой выборке, некоторые варианты просто случайно оказались удобнее для появления предпосылок клеточного строения, чем у Опарина. Вместо пропасти остался единственный вопрос --- как они объединились в клетку.
Те группировки частей клетки, у которых обратная связь лучше поддерживала гомеостазис и самовоспроизводство, естественно, сохранялись и развивались преимущественно, пока не стали единым целым. Доказательством взгляда на клетку, как на союз, части которого за сотни миллионов лет потеряли автономность, служит, кроме прочего, частичная автономность некоторых органелл --- митохондрий, например. В общем, клетка и всё живое состоит из скреплённых между собой механизмов, собранных из органических веществ. Каждая клетка --- биоробот с функцией саморемонта, недифференцированная клетка --- биоробот ещё и с функцией самоизготовления. Сложное животное/растение = фабрика биороботов. Голая физика/химия/биология без малейшей примеси мистики/романтики.
...
цитология --- наука фундаментальная, приближающаяся к характеристике "детально разобранная и не допускающая разночтений". Это касается и биохимии.
А теперь маленький выпад против названия темы. Отпочковавшись от биохимии, наука "молекулярная биология" заявила серьёзные претензии на корону. На биофаке МГУ кафедра молекулярной биологии располагает наибольшим конкурсом и престижностью. А ещё там кафедра физико-химической биологии есть.

[visor]

Отпочковавшись от биохимии, наука "молекулярная биология" заявила серьёзные претензии на корону.

Это да.
...

… всего за несколько недель получить главные компоненты клетки, включая фосфолипиды, аминокислоты и нуклеотиды. … аппарат Опарина …
Вместо пропасти остался единственный вопрос --- как они объединились в клетку.

Ага, а вот это пропасть и есть!
Опыты Опарина в своё время были великим достижением, однако, если подумать, они нас (современных химиков) не должны сильно впечатлять.
Что показали эти опыты? Что определённые органические молекулы термодинамически стабильны. Именно поэтому из них состоят клетки! Всё! А вы что хотели, чтобы живые организмы были построены из карбенов, нитренов, хлорангидридов, кетенов и другой экзотики?
Кирпичи должны быть стабильными. А раз они стабильны, то могут образовываться и в других условиях. Группировка атомов сваливается на поверхности потенциальной энергии в один и тот же минимум, что тут странного? Получаются стандартные одни и те же комбинации: аминокислоты, стабильные гетероциклы и т.п. Вас же не удивляет, что организмы содержат воду, это тоже стабильное вещество.
=============================

Проблема в том, что мы говорим о биохимии.
Что такое биохимия? Это химия живого организма. Уже готового организма.
Или, скажем, свойства отдельного фермента – тоже биохимия. Но его вытащили из готовой клетки или создали по известному подобию.
Так вот, в готовых живых системах, конечно же, действуют и обратные связи, и законы кибернетики.
Однако, на ранней стадии формирования жизни биохимии не существовало.
Я не понимаю, как может осуществляться обратная связь там, где нет связи как таковой.
Каков механизм этой обратной связи?
Обычная концепция самоорганизации – пусть с обратной связью – предполагает последовательное усложнение, где каждое предыдущее состояние обусловливает последующее:
а – б – в – г – д – … – Я!
Если разрушить эту цепочку до «в» и предоставить её самой себе, то снова получим самоорганизацию: в – г – д – Я. Или, в худшем случае: в – г – д – … не_Я
Простое порождает сложное.
Вот с клеткой такого фокуса не получается. Давайте выделим, например, ДНК и оставим её в некоем первичном бульоне. Обрастёт она клеткой? Фигушки.
Не говоря уже о том, что отдельные аминокислоты никогда не соединятся в самый примитивный белок. Потому, что для этого нужны ферменты, которые сами по себе – готовые сложные белки.
Взять любую самою простейшую ферментативную реакцию. Нужен сложный белок, а то и десятки.
Чтобы создать эти белки, нужны другие белки.
И – самое главное – теперь это всё надо закодировать в нуклеиновые кислоты, придумать белки для шифровки и дешифровки нуклеиновых кислот и многое что ещё.
То есть для реализации более простого, нужнО гораздо более сложное.
============

Самое обидное, что мы, наверное, никогда точно не узнаем, как зародилась наша жизнь, если не изобретём машину времени.
Те древние пра-биохимические системы теперь абсолютно утеряны.
Ведь зарождалась жизнь в бескислородной стерильное среде. Поэтому хрупкие несовершенные системы могли существовать достаточно долго. Они не окислялись, их никто не ел. А как только появились первые несовершенные пра-организмы, все прочие зачатки были моментально сожраны.
И вот эта проблема – как понять, что было 4-9 млрд лет назад – чрезвычайно интересная проблема науки далёкого будущего.
Или не очень далёкого - к вопросу "Кем быть в новом веке":
http://romantiki.ru/forum/viewtopic.php ... 78#p347578
Понадобится, конечно, моделирование с гипер-мощной молекулярной динамикой будущего. Причём, с учётом гетерогенных процессов на минералах и с их каталитическим участием.
Моя фантазия рисует открытие некоего сульфидно-железо-органического комплекса, который является универсальным катализатором зарождения жизни. Учёные посылают капсулу с этим комплексом на безжизненную планету и наблюдают, как зарождается жизнь. Посылать готовые микроорганизмы туда бестолку - они умрут. А если выживут – будет неинтересно. А так – зарождается принципиально новая жизнь.

Вот та часть мыслей на тему биохимии, которая как-то стыкуется с тематикой нашего форума, и которая может быть интересна чтобы поболтать тем составом, который здесь имеется. (imho)
Потому что биохимия – да царица, Silver Star прав. Но обсуждать какие-то банальные классические вопросы не хочется, тем более, в отсутствии специалистов.
----------

По поводу «понял абзац из книги биохимии» для начинающих хочу посоветовать книжку:
Ленинджер А. Основы биохимии.
Там материал имеет несколько уровней глубины.
Можно для начала прочитать лишь заголовки. Они являются информативными высказываниями. Затем можно прочитать краткое содержание в конце каждой главы, без формул. Затем собственно главы. И есть углубленные пояснения. Таким образом можно в любой момент регулировать глубину своего обучения в соответствии с текущим уровнем лени или вдохновения.

Добавлено спустя 15 часов 59 минут 25 секунд:
Посты очищены от элементов, вызывающих дискуссии не по теме.

[Ruslan]

Атеисты! Верующие!
A plague on both your houses!!!
С некоторого времени я питаю глубокое отвращение к обеими концепциям!

[visor]

В этой теме нет борьбы атеистов с верующими. Давайте этот аспект не затрагивать.

[Ruslan]

Может быть.

[Bond]

Да, я бы задал вопрос биохимикам: кто-нибудь понимает, как действуют ферменты? Ведь ферменты - по сути органические катализаторы, способные направить реакцию в термодинамически невыгодном направлении, то есть нарушающие второе начало термодинамики. Если мы поймём, как действуют ферменты, то поймём, чем живое отличается от неживого

[Одиссей]

ферменты... нарушающие второе начало термодинамики

Размечтался! Ферменты энергию АТФ потребляют. Ради накопления которой живые организмы гнусно идут на поводу у второго начала термодинамики, превращая сложные органические вещества в примитивные углекислый газ и воду. Теоретический КПД организма при этом всего 55%. 45% прожорливая энтропия съедает по биохимическим законам. Ещё 45/55 организм потребляет на свои нужды. На выходе имеем экологический закон энергетической пирамиды. Он сводится к тому, что для накопления 1 грамма белков/жиров нужно съесть и энтропировать до воды и углекислоты 10 граммов белков/жиров.
Фотосинтез на роль борца с энтропией тоже не годится --- в природе растения потребляют 1% падающей на листья солнечной энергии, 99% забирает она. Прожорливая энтропия.

[visor]

Согласно второму закону термодинамики энтропия возрастает в замкнутых системах, в которые не поступает энергия.
Организмы не являются замкнутыми системами.
Поступающая на Землю энергия Солнца идёт на уменьшение энтропии биологического сообщества планеты: из CO2 и воды образуются углеводы, углеводы поедаются животными, всё это поедается людьми, которые создают тексты, жёсткие диски и иные информационно-ёмкие структуры.
Именно появление жизни позволило интенсифицировать "преобразование" энергии в упорядоченность.
Многие мыслители задаются вопросом: а зачем мы живём, а для чего вообще появилась жизнь?
А чтобы Светило зазря не светило!


==========

Капелька химических знаний.
1. Катализаторы не смещают равновесие реакции, а лишь ускоряют их достижение.
(За исключением случаев, когда катализатор является и реагентом. Например, щёлочь в реакции гидролиза сложного эфира)
Ферменты в этом плане не исключение. Поэтому говорить, что они "сдвигают" реакцию куда-то - не правильно.
Да, они вызывают реакции, которые не смогли бы произойти сами собой с таким же хорошим выходом, но законы термодинамики при этом не нарушаются.
Например, из CO2 и воды вполне можно получить сахар. Правда, вам придётся попыхтеть: затратить энергию для синтеза, для выделения и очистки этого сахара, но можно.
Ферменты делают то же самое быстрее, лучше и в более мягких условиях. При этом всё равно требуется затрата энергии.

2. И в неживой природе возможны реакции с уменьшением энтропии. Самый красивый пример - образование алмаза из графита. Требуется энергия на реакцию и много энергии на достижение условий этой реакции, но при этом образуется высокоупорядоченная структура. Поэтому живые объекты не изобрели способов преодоления фундаментальных физических законов. Они лишь научились эффективно "высасывать" энергию из окружающего мира и филигранно обращаться с веществами.