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Quantificação de incerteza de um ancestral primordial com um proteoma mínimo emergindo por meio de eventos não guiados, naturais e aleatórios

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Otangelo



Quantificação de incerteza de um ancestral primordial com um proteoma mínimo emergindo por meio de eventos não guiados, naturais e aleatórios

https://elohim.catsboard.com/t368-quantificacao-de-incerteza-de-um-ancestral-primordial-com-um-proteoma-minimo-emergindo-por-meio-de-eventos-nao-guiados-naturais-e-aleatorios

Alegação: a origem da vida é extremamente improvável, mas desde que haja pelo menos alguma chance de um proteoma mínimo dar o pontapé inicial na vida surgindo por meios naturais, então não devemos rejeitar a possibilidade de que isso seja a explicação mais plausível.
Resposta: O acaso é uma explicação possível para um proteoma mínimo emergir por meios estocásticos não guiados e, como consequência, a origem da vida, mas não quer dizer que seja necessariamente a melhor explicação. Aqui está o porquê.
Podemos calcular as chances de que um proteoma funcional mínimo surgisse por eventos naturais aleatórios não guiados, sem considerar todas as outras coisas essenciais para obter uma primeira célula viva auto-replicante.

Primeiro, teríamos que assumir isso:
1. As condições da atmosfera primitiva  são conhecidas.
2. O nitrogênio e o carbono na forma fixada, (que são elementos necessários dos aminoácidos), estavam prontamente disponíveis, e todos os vinte aminoácidos usados ​​na vida se formaram naturalmente (desconsiderando o tempo de vida da amônia, que seria curto devido à sua dissociação fotoquímica)
3. Compostos organossulfurados necessários em alguns aminoácidos usados ​​na vida estariam prontamente disponíveis, mesmo se na natureza o enxofre exista apenas em sua forma mais oxidada (sulfato ou SO4), e apenas alguns grupos únicos de procariotos medeiam a redução de SO4 em seu estado mais reduzido (sulfeto ou H2S) necessário para ser incorporado nos amino ácidos.
4. Bilhões de cada amino ácido (AAs) estariam prontamente disponíveis. (mesmo que oito aminoácidos proteinogênicos nunca tenham sido sintetizados abioticamente em condições pré-bióticas)
5. Os aminoácidos seriam concentrados todos juntos em um local de montagem.
6. Seriam selecionados vinte tipos diferentes, e não mais ou menos aminoácidos tipos de amino acidos diferentes para fazer proteínas.
7. Apenas os amino acidos mais adequados teriam sido selecionados para permitir a formação de estruturas solúveis com núcleos compactados, permitindo a presença de bolsas de ligação ordenadas dentro das proteínas
8. A natureza de alguma forma "sabia" que o conjunto de aminoácidos selecionados era próximo do ideal, ótimo, e funcional. 
9. Os aminoácidos seriam apenas homoquirais, ou seja, a configuração para canhotos ( apesar que não se saber de uma forma não enzimatica para selecionar apenas os canhotos)
10. Seriam puros e sem reagentes contaminantes, evitando de alguma forma a síntese concomitante de subprodutos indesejáveis ​​ou irrelevantes.
11. Eles seriam todos monômeros bifuncionais com grupos amino e grupos carboxila. AAs com monômeros unifuncionais (com apenas um grupo funcional) teriam sido desclassificados e não usados de alguma forma.
12. Os AAs permaneceriam estáveis, e não DEVOLVERIAM para dar misturas complexas inúteis, "asfaltos"
13. Eles seriam capazes de se ligar e polimerizar por meios não enzimáticos, sem o ribossomo
14. Existem quatro maneiras diferentes de unir AAs pelas cadeias laterais. Se ligado à cadeia lateral errada, não há uma cadeia funcional. Eles iriam, de alguma forma, se unir no lugar certo da molécula.
15. A cadeia polipeptídica não se hidrolisaria em seus aminoácidos constituintes, mas permaneceria estável. 
16. Em cada ensaio, a proteína média alcançaria 400 unidades de aminoácidos de comprimento. 
17. A taxa para formar e testar cada cadeia seria de apenas um terço de dez milhões de bilionésimos de segundo! Isso é cerca de 150 mil trilhões de vezes a velocidade normal dos seres vivos.
18. Se uma sequência utilizável fosse obtida, a ação parava para que fosse preservada e o embaralhamento seria reiniciado para obter todas as proteínas necessárias para a vida.
19. 1/3 de todas as proteínas, uma vez dobradas, requerem chaperones, outras proteínas, que ajudam a proteína a se dobrar em sua forma funcional adequada. Eles não foram necessários para as primeiras dobras de proteína.
20. As proteínas sintetizadas seriam capazes de se fundir e se interligar em linhas de montagem e vias metabólicas, prontas para trabalharem juntas em um sistema vivo.
21. De alguma forma, a natureza sabia como fazer a transição da síntese pré-biótica para a síntese celular de aminoácidos. Um mínimo de 112 enzimas é necessário para sintetizar os 20 (+2) aminoácidos usados ​​nas proteínas.

Mycoplasma é uma referência ao limiar entre os vivos e os não vivos, tida como a menor célula viva auto-replicante possível. É, no entanto, um patógeno, um endossimbionte que só vive e sobrevive dentro do corpo ou células de outro organismo (humanos). Como tal, IMPORTA muitos nutrientes do organismo hospedeiro. O hospedeiro fornece a maioria dos nutrientes que essas bactérias requerem, portanto, eles não precisam dos genes para produzir esses compostos. Não requer a mesma complexidade das vias de biossíntese para fabricar todos os nutrientes como uma bactéria de vida livre.

Bactérias chamadas Pelagibacter ubique são conhecidas por serem as células menores e mais simples, auto-replicantes e de vida livre. Genomas de Pelagibacter (~ 1.300 genes e 1,3 milhão de pares de bases) devoluíram de um ancestral comum ligeiramente maior (~ 2.000 genes). Pelagibacter é uma alfaproteobacteria. Na escala de tempo evolutiva, seu ancestral comum supostamente surgiu cerca de 1,3 bilhões de anos atrás. As bactérias mais antigas conhecidas, entretanto, são as cianobactérias, que viviam nas rochas da Groenlândia há cerca de 3,7 bilhões de anos. Com um tamanho de genoma de aproximadamente 3,2 milhões de pares de bases (Raphidiopsis brookii D9), elas tem os menores genomas descritos para cianobactérias de vida livre. Este é um paradoxo. As formas de vida mais antigas conhecidas têm um genoma consideravelmente maior do que o Pelagibacter, o que torna sua origem muito mais improvável do ponto de vista naturalista. A improbabilidade de ter apenas UMA dobra do tamanho do domínio de proteína de 250aminoácidos é 1 em 10 ^ 77. * ( D.Axe, 2004) Isso significa que, para encontrar apenas uma dobra de proteína funcional com o comprimento de cerca de 250AAs, a natureza teria que pesquisar entre tantas dobras não funcionais quantas exisitissem os átomos em nosso universo conhecido (cerca de 10 ^ 80 átomos). Já já veremos a probabilidade de encontrar um funcional do genoma Pelagibacter com 1,3 milhão de nucleotídeos por meios não guiados, que, no entanto, foi baseado nos dados demonstrados acima, não nas primeiras bactérias ....

Pelagibacter possui vias biossintéticas completas para todos os 20 aminoácidos. Esses organismos sobrevivem com cerca de 1.300 genes e 1,3 milhão de pares de bases e codificam 1.300 proteínas. A chance de obter seu proteoma inteiro seria de 10 ^ 722.000. (Para calcular as chances, você pode ver este site: https://web.archive.org/web/20170423032439/http://creationsafaris.com/epoi_c06.htm#ec06f12x

Passaram-se cerca de 10 ^ 16 segundos desde o big bang. (60 (segundos) x60 (minutos) x24 (horas) x365,24238 (dias em um ano) x13799000000 (anos desde o Big Bang) = 4,35454 x 10 ^ 16 segundos). Devido às propriedades de gravidade, matéria e radiação eletromagnética, os físicos determinaram que há um limite para o número de transições físicas que podem ocorrer de um estado para outro em uma determinada unidade de tempo. De acordo com os físicos, uma transição física de um estado para outro não pode ocorrer mais rápido do que a luz pode atravessar a menor unidade de distância fisicamente significativa. Essa unidade de distância é o chamado comprimento de Planck de 10–33 centímetros. Portanto, o tempo que a luz leva para percorrer essa distância menor determina o tempo mais curto em que qualquer efeito físico pode ocorrer. Esta unidade de tempo é o tempo de Planck de 10–43 segundos. Com base nisso, podemos calcular o maior número de oportunidades que qualquer evento físico poderia ocorrer no universo observável desde o big bang. Fisicamente falando, um evento ocorre quando uma partícula elementar faz algo ou interage com outras partículas elementares. Mas, uma vez que as partículas elementares podem interagir umas com as outras apenas algumas vezes por segundo (no máximo 10 ^ 43 vezes), uma vez que há um número limitado (10 ^ 80) de partículas elementares, e já que houve um período limitado de tempo desde o big bang (10 ^ 16 segundos), há um número limitado de oportunidades para qualquer evento ocorrer em toda a história do universo.

Esse número pode ser calculado multiplicando os três fatores relevantes juntos: o número de partículas elementares (10 ^ 80) vezes o número de segundos desde o big bang (10 ^ 16) vezes o número de possíveis interações por segundo (10 ^ 43). Este cálculo fixa o número total de eventos que poderiam ter ocorrido no universo observável desde a origem do universo em 10 ^ 139. Isso fornece uma medida dos recursos probabilísticos de todo o universo observável.

Emile Borel deu uma estimativa dos recursos probabilísticos do universo em 10 ^ 50.
O físico Bret Van de Sande calculou os recursos probabilísticos do universo de uma forma mais restritiva 2,6 × 10 ^ 92
O cientista Seth Lloyd calculou que a maioria das operações de bit que o universo poderia ter realizado em sua história é 10 ^ 120, o que significa que uma operação de bit específica com uma improbabilidade significativamente maior do que 1 chance em 10 ^ 120 provavelmente nunca ocorrerá por acaso.

A probabilidade de produzir uma única proteína funcional de 150 aminoácidos por acaso é de cerca de 1 em 10 ^ 164. Assim, para cada sequência funcional de 150 aminoácidos, existem pelo menos 10 ^ 164 outras sequências não funcionais possíveis do mesmo comprimento. Portanto, para ter a chance de produzir uma única proteína funcional desse comprimento por acaso, um processo aleatório teria que embaralhar até 10 ^ 164 sequências. Esse número excede em muito a estimativa mais otimista dos recursos probabilísticos de todo o universo - isto é, o número de eventos que poderiam ter ocorrido desde o início de sua existência.

Comparando 10 ^ 164 com o número máximo de oportunidades - 10 ^ 139 - para que esse evento ocorra na história do universo, 10 ^ 164 excede o segundo 10 ^ 139 em mais de 24 ordens de magnitude, em mais de um trilhões de trilhões de vezes.

Se cada evento no universo ao longo de toda a sua história fosse dedicado à produção de combinações de aminoácidos do comprimento correto em uma sopa pré-biótica (uma suposição extravagantemente generosa e até absurda), o número de
combinações assim produzidas ainda representariam uma pequena fração - menos de 1 em um trilhão de trilhões - do número total de eventos necessários para ter a chance de gerar apenas UMA proteína funcional - qualquer proteína funcional de comprimento modesto de 150 aminoácidos por acaso (considere que o comprimento médio de uma proteína é cerca de 400 aminoácidos).

Mesmo levando em consideração os recursos probabilísticos de todo o universo, é extremamente improvável que mesmo uma única proteína desse comprimento tenha surgido por acaso na Terra primitiva.

Estimamos grosseiramente um total de 100 prótons, nêutrons e elétrons em média por átomo.
O número de prótons, nêutrons e elétrons em nosso sistema solar é de cerca de 1,8 × 10 ^ 57
O número de prótons, nêutrons e elétrons em nossa galáxia é de cerca de 1,8 × 10 ^ 68
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2796651/

Agora, mesmo se, de alguma forma, um proteoma totalmente funcional tivesse sido formado, ele ainda teria que ser interligado em uma rede metabólica funcional e um sistema enzimático de síntese de proteínas, usando o DNA armazenando as informações que direciona a síntese de AA. Como você acha ESTA transformação aconteceu?

Harold Urey: Todos nós que estudamos a origem da vida descobrimos que quanto mais a examinamos, mais sentimos que é muito complexo para ter evoluído em qualquer lugar. Todos nós acreditamos como um artigo de fé que a vida evoluiu da matéria morta neste planeta. Acontece que a complexidade da vida é tão grande que é difícil imaginarmos que sim.

Quantificação de incerteza de um ancestral primordial com um proteoma mínimo emergindo por meio de eventos não guiados, naturais e aleatórios Harold10

Uncertainty quantification of a primordial ancestor with a minimal proteome emerging through unguided, natural, random events
https://reasonandscience.catsboard.com/t2508-abiogenesis-uncertainty-quantification-of-a-primordial-ancestor-with-a-minimal-proteome-emerging-through-unguided-natural-random-events

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