L'abiogenesi for dummies, ovvero come la scintilla della vita si generò

se non ci sbrighiamo a definire la vita finisce che la robotica farà in tempo ad avere l'uomo al germanio o silicio e allora la vita si complica, ve possino!

Per provare a dare la mia definizione di vita parto da quelli che non si capisce se sono vivi o no: i virus.
I virus possiedono DNA o RNA, proteine e altre molecole organiche. Ma a quanto pare essere fatti della stessa materia di cui sono fatti i vivi non è sufficiente per essere universalmente considerati vivi. Sono parassiti che hanno bisogno dei vivi per replicarsi. Questo mi fa dedurre che siano comparsi successivamente ai vivi, magari a causa di radiazioni solari, non lo so sto sparando le prime idee che mi vengono.

Ora, io avrei detto che sono vivi quegli organismi costituiti da molecole organiche, ovvero composti del C.
Oppure direi che sono vivi gli organismi costituiti da C, H, O, N, P, S. Questi elementi si trovano anche in materia inorganica, ma non saprei dire se nei non viventi sono presenti tutti insieme. Ma nelle molecole organiche il C costituisce lo scheletro a cui si legano le altre 5.
Inoltre le molecole necessarie alla vita sono ammoniaca NH3, metano CH4 e acqua e sono esse a formare gli amminoacidi, monomeri delle proteine.

Ma se la composizione chimica non ti basta, posso provare a dire che è necessaria una certa interazione tra questi vari composti per determinare la vita.


non credo di essere stato d'aiuto, ma se non altro riceverò le notifiche delle risposte...


EDIT: ops, scusa uoz non avevo letto che avevi già accennato tu ai virus...ora non so se scusarmi per il plagio o per non averti letto! Sorry

EDIT: ops, scusa uoz non avevo letto che avevi già accennato tu ai
virus...ora non so se scusarmi per il plagio o per non averti letto!
Sorry

Tranquillo, una cena di pesce può bastare per farmi accettare le scuse.

Mi sono sempre chiesto del perche' di questa doppia elica!

Perche' il DNA si e' formato cosi e non cosa'? ..la natura agisce sempre attraverso la massima economia, seguendo il percorso piu' breve, allora ho cercato di capire cosa centra la doppia elica e ho fatto una scoperta interessante. E nel farla ho anche compreso cos'e' il meccanismo fisico dell'auto organizzazione non biologico!

I lavori sono di Stephanie Douady e Yves Couder del 1992 con delle goccioline di fluido magnetico, lavoro poi elaborato e ampliato da Victor Stenger con simulazioni al computer. (fonti in rete)

In pratica si e' scoperto che la forma ottimale e meno dispendiosa di organizzazione di particelle non biologiche e' la doppia spirale, e la legge che la regola e' detta minimizzazione dell'energia potenziale.

Esempi pratici di strutture biologiche cosi organizzate sono ad esempio la disposizione dei semi del girasole, delle foglie, di numerosissimi fiori e del principio di disposizione dei loro petali (seguendo la partizione della sequenza di Fibonacci) ma la cosa accattivante e' che in quel modo si dispongono anche i minerali e le particelle minerali.

Il biologo Stuart Kaufmann ha poi dimostrato, sulla base dell'autorganizzazione che la vita puo' aver preso forma da questi processi puramente fisici, che in ambito chimico hanno poi innescato dei processi di duplicazione meccanica delle strutture . Questo processo e' chiamato Chiusura catalitica.

Non entro nei dettagli, ma queste citazioni gia' mettono in condizione a tutti di informarsi.

In definitiva, strutture particellari si autorganizzano attraverso il processo di Minimizzazione dell'energia, disoponendosi in strutture a doppia spirale, dopodiche' con un semplice algoritmo del tutto naturale ha dimostrato che queste strutture in soli quattro passaggi generano quattro copie di se stesse seguendo uno schema davvero semplice:

Per visualizzare un esempio bidimensionale si prenda un foglio a quadretti e si ripempiano 5 quadretti, uno centrale e quattro ai lati sud, nord, destro e sinistro (escludendo quindi quelli in diagonale). A questo punto il processo prevede di accendere(colorare) i quadretti solo, e solo se, un numero dispari di quadratini adiacenti e' acceso e conseguentemente di spegnerli se il numero delle celle accese addiacenti e pari.

..quindi partendo dalla figura iniziale di 5 quadretti si inizia spegnendo la celletta (quadratino) centrale (poiche' tutt'attorno ci sono cellette accese in numero pari!) e invece si accendono le cellette seguendo il principio sopra enunciato.

Cercare degli esempi di Automi Cellulari, di Edward Fredkin.

Quindi, ricapitolando, processi fisici e noti come la minimizzazione dell'energia potenziale, che tende a disporre le particelle e lo schema di Fredkin sulla autoriproduzione meccanica e non biologica si scopre come la natura, senza alcun intervento esterno o biologico possa innescare dei processi di organizzazione e di duplicazione!!

Chiedo scusa se non sono chiaro, e' una cosa complessa e da addetti ai lavori, ma dalle citazioni chiunque potra' accedere alle fonti.

Ma tutto cio' significa che in biologia e in fisica non e' assolutamente sconosciuto un modello naturale e non biologico di organizzazione e duplicazione!
Sopratutto traducendo i lavori da un piano bidimensionale a uno tridimensionale pare prendere forma la ragione della doppia elica e della logica di duplicazione spontanea e meccanica di particelle. Da qui all'interazione di basi azotate con la chimica circostante e l'innesco di un'interazione, non appare piu' una cosa molto difficile o controintuitiva.
Quindi i lavori volti a comprendere l'innesco di processi biologici da processi non biologici autorganizzati sono molto piu' avanti di quello che normalmente la gente sappia..

Ripeto, chiedo scusa per l'approsimazione del post, ma il messaggio vuole essere: non e' del tutto inspiegabile il meccanismo del passaggio dalla materia inanimata alla biologia, e le resistenze dei sostenitori del disegno intelligente e faciloni del Tappabuchi Divino hanno sempre di piu' le ore contate..

Consiglio a tutti di approfondire questi argomenti perche' sono dei passaggi fondamentali per capire la comparsa della vita attraverso la semplicita',anzi, ineluttabilita', naturale.

La vita sembrerebbe essere una cosa inevitabile e addiruttura meno dispendiosa nella realta' fisica di questo mondo e di questo pianeta o altri simili.

Bibliografia:
Philip Ball "l'Arazzo che si e' fatto da se"
Douady e Couder "Phisical Review Letters" p.2098
S. Kauffman "The search for the laws of self-organization" Oxford University Press
1995 tradotto da Editori Riuniti 2001.
S.Wolfram "A new Kind of science" Champagne 2002
M. Gardner (lavori Fredkin) Scientifc American 224. n.2 1971 e W. Poundstone "the rescursive Universe", Morrow. N.Y 1985.

Affascinante...
Non sapevo che ci fosse tanto dietro a questo giochino.

E considera pure che in seguito a tutto cio' Dawkins creo' anche un giochino in cui i suoi Biomorfi venivano selezionati dagli insetti!! Ossia i biomorfi autoreplicanti che seguono un algoritmo vengono piu' o meno selezionati dagli insetti che li scelgono fermandocisi sopra! Un po la storia dei fiori con le api..

Insomma il pensiero controintuitivo che la materia inanimata sia immobile e incapace di organizzarsi e duplicarsi e' un falso. Le leggi naturali che prevedono l'economia dell'energia, unitamente al magnetismo (particelle polarizzate) e dei semplici incastri in un brodo chimico in movimento, possono innescare la duplicazione! E se ad organizzarsi e duplicarsi fossero incappate delle basi azotate il risultato non poteva che essere, inevitabilmente, una doppia elica che avrebbe interagito con i composti chimici circostanti...

delfi68 ha scritto:E considera pure che in seguito a tutto cio' Dawkins creo' anche un giochino in cui i suoi Biomorfi venivano selezionati dagli insetti!! Ossia i biomorfi autoreplicanti che seguono un algoritmo vengono piu' o meno selezionati dagli insetti che li scelgono fermandocisi sopra! Un po la storia dei fiori con le api..
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Trovato.
http://www.phy.syr.edu/courses/mirror/biomorph/
E con solo 15 "geni"!

E il microbo disse: cambio specie

http://www.lescienze.it/news/2012/02/22/news/speciazione_simpatrica_microbi_archea_batteri-864283/

Per la prima volta è stato documentato un processo di speciazione simpatrica fra microrganismi, ossia di quella differenziazione in più specie che avviene anche in assenza di qualsiasi barriera fra due popolazioni originariamente identiche

Perché due popolazioni identiche diano origine a specie differenti è in genere necessario che vi sia qualche tipo di barriera che le separi per un tempo sufficiente. Ma non sempre le cose vanno così, come testimonia una ricerca condotta su due popolazioni di microrganismi che hanno iniziato a evolversi in specie diverse nonostante continuassero a condividere lo stesso habitat e talora si incontrassero scambiandosi perfino alcuni geni. Il tutto sotto gli occhi dei ricercatori. A sancire il primo esempio ben documentato di speciazione simpatrica in un microrganismo è uno studio condotto da biologi dell'Università dell'Illinois, che riferiscono la scoperta in un articolo pubblicato sulla rivista "PLoS Biology".



La speciazione simpatrica - in cui due popolazioni di uno stesso lignaggio divergono in due o più specie in assenza di barriere fisiche o meccaniche che le tenga separate - è particolarmente difficile da dimostrare, e questo è tanto più vero quando si ha a che fare con microbi. "Una delle grandi questioni, da Darwin in poi, è come divergano le specie se vivono insieme", spiega Rachel Whitaker, che ha diretto lo studio. "Alla questione, in realtà, non è stata data una risposta perfettamente soddisfacente neppure per i macro-organismi studiati per centinaia di anni."

Nel caso dei batteri e degli archea, lo studio si complica ulteriormente per le numerose modalità con cui vengono condivise le informazioni genetiche. Dato che i microrganismi si riproducono generando cloni perfetti o quasi perfetti di se stessi, se non intervenissero altri fattori la loro diversità genetica sarebbe piuttosto bassa, risultato solo di alcuni errori di copiatura e di mutazioni casuali. In realtà, essi possono anche collegarsi tra di loro scambiandosi geni, acquisire nuovi geni da virus che infettano o anche "risucchiare" elementi genetici casuali dall'ambiente.

Prima che venisse sviluppata la tecnologia in grado di analizzare il patrimonio genetico dei singoli microrganismi, popolazioni oggi ben distinte apparivano del tutto identiche e non si era neppure in grado di distinguere batteri e archea, che oggi sono considerati un dominio della vita del tutto a parte, distanti dai batteri tanto quanto lo sono le piante e gli animali.

Whitaker e colleghi hanno focalizzato la loro attenzione su Sulfolobus islandicus, un organismo termofilo appartenete agli archea, ed è uno dei pochi microrganismi che vivono in ben definite popolazioni isolate all'interno di sorgenti calde geotermiche. "Stiamo guardando un ambiente che non è molto complesso in termini microbici", aggiunge Whitaker. "Non sono molti gli organismi in grado di viverci, e quelli che possono farlo non possono muoversi molto spesso."



Sequenziando i genomi di 12 ceppi di S. islandicus provenienti da un'unica sorgente calda della regione vulcanica di Mutnovsky, in Kamchatka, i ricercatori sono riusciti a ricostruire la storia genetica di ciascuno dei ceppi, scoprendo che i ceppi si ripartivano in due ben distinti gruppi. I ricercatori hanno anche osservato che i membri di uno stesso gruppo si scambiavano geni più frequentemente del previsto, mentre lo scambio fra due membri di gruppi diversi non solo avveniva molto più di rado, ma tendeva a diminuire sempre più con il passare del tempo.

Per quanto le differenze tra i due gruppi fossero lievi, era chiaramente in corso un processo di speciazione, tanto da poter dire che i due gruppi erano alla fine già due specie separate.

Analizzando ancor più da vicino i modelli di cambiamento, i ricercatori hanno visto un mosaico delle differenze lungo del cromosoma, con vaste "continenti" di variazione e piccole "isole" di stabilità. Queste isole, osservano i ricercatori, rappresentano probabilmente le regioni che sono sotto pressione selettiva, esercitata da qualcosa nell'ambiente in grado di eliminare i microrganismi che non hanno questi geni o gruppi di geni. Le regioni variabili sono invece più fluide, con geni che vanno e vengono per ricombinazione e le mutazioni di crescente diversità.

"Quelle che vediamo come due specie diverse differiscono per lo 0,35 per cento in tutto il genoma, che è circa un terzo della distanza tra uomo e scimpanzé", osserva Whitaker, rilevando che i due distinti gruppi di microbi sono di alcuni "ordini di grandezza" più simili tra loro rispetto ai gruppi normalmente considerati specie separate. "Questo significa che esiste un numero di specie di microbi di qualche ordine di grandezza più grande di quanto abbiamo mai pensato. E' un po' sbalorditivo."

Grazie della citazione!!

delfi68 ha scritto:Grazie della citazione!!

Grazie a te!
Questa viene buona per certi creazionisti

Tutto dipende dalla definizione di vita. I virus non possono replicarsi autonomamente, quindi la maggior parte degli studiosi non li classifica tra i viventi.

Ates ha scritto:Ma se la composizione chimica non ti basta, posso provare a dire che è
necessaria una certa interazione tra questi vari composti per
determinare la vita.

Sicuramente, altrimenti la Coca Cola sarebbe viva (contenendo i CHNOPS).

Mi pare che l'anello di congiunzione sia la biologia molecolare..

Oltretutto la duplicazione autonoma non dovrebbe essere il paletto di identificazione, senno' un algoritmo(binario) come quello di Fredkin inserito in un pc, sarebbe vita!

Questa definizione non e' male..

"un sistema termodinamico aperto, in grado di mantenersi
autonomamente in uno stato energetico di disequilibrio stazionario e in
grado di dirigere una serie di reazioni chimiche verso la sintesi di se
stesso"

(Schrödinger)

La vita e' il contenitore all'interno del quale una molecola autoreplicante interagisce in modo fisico/chimico con il contenitore e genera modifiche al contenitore stesso..

Ci puo' stare?

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delfi68 ha scritto:

"un sistema termodinamico aperto, in grado di mantenersi
autonomamente in uno stato energetico di disequilibrio stazionario e in
grado di dirigere una serie di reazioni chimiche verso la sintesi di se
stesso"

(Schrödinger)

Bella, ma molti organismi non sintetizzano esattamente loro stessi. Io direi "sistema composto da uno o più sistemi termodinamici aperti etc. etc.".

mm..non intendevo dire sintetizzare se stesso, ma produrre un interazione chimico/fisica in un regime di disequilibrio in un sistema, per forza di cose aperto.

Comunque sia a me pare scorgere il confine proprio in quel momento in cui delle basi organizzate attivano una comunicazione con la chimica interna al sistema e hanno conseguenze sul sistema.
(dall'organismo unicellulare in su..)