Здравствуйте!
В свободное от основной работы время создал модель планеты этапа "неживой природы". Есть земля (поверхность), есть двигающееся светило, есть минеральные вещества, за счёт диффузии рассеивающиеся по поверхности с разной степенью летучести. Ради интереса промоделировал распространение двух веществ с разной летучестью, обозвав их для шутки кислородом и углекислым газом - вещество заполнило равномерно всю поверхность, при этом у меня есть дрейф с запада на восток и с севера на юг (с южного полюса у меня перенос вещества на северный). Типа вращение Земли.
Необходимо создать первые организмы. Вот тут возникла проблема.
Программа первого организма проста - ест и увеличивает свою массу. Если не хватает ресурса или энергии - организм худеет, но в три раза медленнее, чем толстеет, то есть перед каждым тиком из организма вычитается масса на обмен веществ.
Если масса в два раза больше минимальной и рядом есть свободное место, организм делится пополам. Массу накапливаем бесконечно, и пока нет эволюции, нет надобности в старении.
В итоге - он сожрёт весь углекислый газ или заполнит всё свободное пространство. Дальше тупик.
Видимо надо вводить минимум двухкомпонентную систему - жертва-хищник. Но тогда мои минеральные вещества становятся не нужны, да и в живой природе такая конструкция не существует.
Прошу подсказать идеи - какую систему надо ввести, чтобы это было похоже на первичную биосферу Земли (подразумевая как самозарождение жизни, так и креационизм - компутеру без разницы, какой комплекс считать, я и то и другое смогу запустить).
У меня тупик такой:
1. Есть растительный мир, поглощающий углекислоту, разлагающий её на углерод и кислород при наличии солнечной энергии, углерод идёт на увеличение массы, кислород выбрасывается в атмосферу.
2. Есть животный мир, поглощающий растительность и кислород и выделяющий углекислый газ.
3. Чтобы был прогресс - должно быть что-то ещё. Что?
Сама программа пишется на MSVC, если кому-то будет нужна, то вышлю по почте исходники. Опен соурс и все необходимые копи лефт декларируются.
Первичная биохимия
Первичная биохимия
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
Какую-то конкретику нашёл в
Ю. В. Чайковский ЭВОЛЮЦИЯ. Часть 7. Загадка начала жизни. ("Биология" - комплект изданий "Первое сентября". 1999, no 11.) [url=http://evolution.powernet.ru/library/beginninglife.html]http://evolution.powernet.ru/library/beginninglife.html[/url] в части 7 пункте 7 сказано, что первыми бактериями можно считать живущих и поныне в устьях гидротермалей.
"Они восстанавливают углекислый газ и серу, окисляя водород и выделяя наружу метан и сероводород, чем обеспечивают включение основных химических элементов в биологические круговороты."
Ю. В. Чайковский ЭВОЛЮЦИЯ. Часть 7. Загадка начала жизни. ("Биология" - комплект изданий "Первое сентября". 1999, no 11.) [url=http://evolution.powernet.ru/library/beginninglife.html]http://evolution.powernet.ru/library/beginninglife.html[/url] в части 7 пункте 7 сказано, что первыми бактериями можно считать живущих и поныне в устьях гидротермалей.
"Они восстанавливают углекислый газ и серу, окисляя водород и выделяя наружу метан и сероводород, чем обеспечивают включение основных химических элементов в биологические круговороты."
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
ArtHome писал(а):Source of the post
В итоге - он сожрёт весь углекислый газ или заполнит всё свободное пространство. Дальше тупик.
Почему тупик?
организм не может быть настолько велик, он будет делится. когда закончится питание или пространство начнется смерть и запустится естественный отбор.
Последний раз редактировалось ytrhjvfyn 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
Фантазия еще нужна для эволюции.
Кстати, немного оффтоп- а не пробовали написать программу орбитального движения двух трех и более тел? Мне вот кажется, что с помощью прямолинейного движения и притяжения не получится
Кстати, немного оффтоп- а не пробовали написать программу орбитального движения двух трех и более тел? Мне вот кажется, что с помощью прямолинейного движения и притяжения не получится
Последний раз редактировалось Dredd 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
Я имел тогда ввиду, что в установившемся преобразовании не будет никакого видимого отличия от "неживой" природы, то есть подобный эффект можно достичь проще, без использования клеточных автоматов, а примерно так же, как у меня осуществляется диффузия минеральных веществ по поверхности. Да и модель "хищник/жертва" вдоль и поперёк описана.
Сейчас я пришёл к выводу, что только за счёт поведения, без упрощённого моделирования химических процессов ничего не получится, то есть это уже для начала водород, кислород, углерод и сера.
Dredd писал(а):Source of the post
Кстати, немного оффтоп- а не пробовали написать программу орбитального движения двух трех и более тел? Мне вот кажется, что с помощью прямолинейного движения и притяжения не получится
Не понял вашу мысль - разверните плиз)
Если кто знает ссылку на книжку с картинками, где бы описывались реакции, идущие в микроорганизмах до уровня синезелёных (включительно) и их терминаторов, желательно с указанием, из чего состоит биомасса, сколько вещества расходуется на её накопление, а сколько на естественный обмен - подскажите плиз...)
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
Исчезающие следы школьных знаний химии (не любил) и рукипедия позволили перевести фразу "Они восстанавливают углекислый газ и серу, окисляя водород и выделяя наружу метан и сероводород" так:
1. Из недр подымаются сера S, водород H2, углекислый газ CO2
2. В бациллах идёт две реакции
CO2+4H2->CH4+2H2O - получаем метан и воду.
S+H2->H2S - получаем сероводород
3. В природу выделяем метан, воду и сероводород.
Наверное в организме идет либо выработка метана, либо сероводорода, соответственно под две реакции лучше задействовать два разных вида клеток? Или обе реакции и должны идти в одной клетке?
1. Из недр подымаются сера S, водород H2, углекислый газ CO2
2. В бациллах идёт две реакции
CO2+4H2->CH4+2H2O - получаем метан и воду.
S+H2->H2S - получаем сероводород
3. В природу выделяем метан, воду и сероводород.
Наверное в организме идет либо выработка метана, либо сероводорода, соответственно под две реакции лучше задействовать два разных вида клеток? Или обе реакции и должны идти в одной клетке?
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
Чтобы было понятно, что я делаю, немного скриншотов.
1. Через 7 тиков после запуска
В левом верхнем углу подписаны координаты левой верхней точки в системе координат моделируемого мира, в левом нижнем углу прошедшее время в "тиках". Через XML-файл я задал начальное распределение двух ресурсов - жёлтого, обозвав его CarbonDioxide и голубого Oxygen.
В первый тик на экране было два сплошных прямоугольника, но с каждым тиком вещество путём диффузии случайным образом расползается. Показано с седьмого тика потому, что я просто не успел - при таком масштабе происходит порядка 20 тиков в реальную секунду.
2. Цвет точки зависит от преобладающего в ней элемента. А яркость от его относительного количества. Перед отрисовкой определяется точка, в которой элемента скопилось больше всего, и она отрисовывается с максимальной яркостью.
Таким образом, возникает эффект, что точки жёлтого прямоугольника исчезают. На самом деле вещество на месте, просто углекислота случайным образом собралась в нескольких точках, которые и отображаются с наиболее жёлтым цветом, а за счёт этих экстремумов остальные точки "пригасли".
У углекислоты и кислорода летучесть задана различной на порядок, поэтому изменения голубого квадрата значительно медленнее.
Если подождать несколько часов, то прямоугольники станут бесформенными и постепенно расползутся на весь мир. Но делать скрины наверное излишне, проще программу запустить.
3. При приближении камеры к поверхности мира точки увеличиваются до квадратиков
В программе пока примитивно реализовано изменение масштаба колёсиком мыши, а также навигация по поверхности с зажатой средней кнопкой мыши или колёсиком плюс клавиши Shift и Ctrl.
На скрине увеличенная область у левой границы голубого прямоугольника.
4. При ещё большем увеличении в квадратиках отображается информация о точке
На картинке в каждой клетке показана степень освещённости (отключена), количества кислорода и углекислоты, и координата точки в левом нижнем углу.
5. В предыдущих скриншотах влияние освещённости специально отключал, для наглядности.
Вот так выглядит мир из п.2 с включенным светилом. Освещаемая область зависит от времени года, широты и времени суток. Прецессией земной оси пока пренебрёг, Dredd прав
Собственно всё чёрным быть не должно, вместо пустоты там будет вещество. А то щас черно и где пусто и где не пусто, но темно, Пока просто вещества мало - два прямоугольника недостаточно расползлись по всей поверхности. Этап "да будет свет" реализован, дальше вроде небо и твердь надо будет создать, поищу в рукипедии Ветхий Завет...)
Сейчас в точках отображатся только элементы неживой природы. Там же будут и живые организмы, но чуть позже. Размеры мира, элементы и живые организмы задаются в настроечном файле в формате xml. Никакого коммерческого интереса не преследую, просто надоело в танки под пиво играть...)
1. Через 7 тиков после запуска
В левом верхнем углу подписаны координаты левой верхней точки в системе координат моделируемого мира, в левом нижнем углу прошедшее время в "тиках". Через XML-файл я задал начальное распределение двух ресурсов - жёлтого, обозвав его CarbonDioxide и голубого Oxygen.
В первый тик на экране было два сплошных прямоугольника, но с каждым тиком вещество путём диффузии случайным образом расползается. Показано с седьмого тика потому, что я просто не успел - при таком масштабе происходит порядка 20 тиков в реальную секунду.
2. Цвет точки зависит от преобладающего в ней элемента. А яркость от его относительного количества. Перед отрисовкой определяется точка, в которой элемента скопилось больше всего, и она отрисовывается с максимальной яркостью.
Таким образом, возникает эффект, что точки жёлтого прямоугольника исчезают. На самом деле вещество на месте, просто углекислота случайным образом собралась в нескольких точках, которые и отображаются с наиболее жёлтым цветом, а за счёт этих экстремумов остальные точки "пригасли".
У углекислоты и кислорода летучесть задана различной на порядок, поэтому изменения голубого квадрата значительно медленнее.
Если подождать несколько часов, то прямоугольники станут бесформенными и постепенно расползутся на весь мир. Но делать скрины наверное излишне, проще программу запустить.
3. При приближении камеры к поверхности мира точки увеличиваются до квадратиков
В программе пока примитивно реализовано изменение масштаба колёсиком мыши, а также навигация по поверхности с зажатой средней кнопкой мыши или колёсиком плюс клавиши Shift и Ctrl.
На скрине увеличенная область у левой границы голубого прямоугольника.
4. При ещё большем увеличении в квадратиках отображается информация о точке
На картинке в каждой клетке показана степень освещённости (отключена), количества кислорода и углекислоты, и координата точки в левом нижнем углу.
5. В предыдущих скриншотах влияние освещённости специально отключал, для наглядности.
Вот так выглядит мир из п.2 с включенным светилом. Освещаемая область зависит от времени года, широты и времени суток. Прецессией земной оси пока пренебрёг, Dredd прав
Собственно всё чёрным быть не должно, вместо пустоты там будет вещество. А то щас черно и где пусто и где не пусто, но темно, Пока просто вещества мало - два прямоугольника недостаточно расползлись по всей поверхности. Этап "да будет свет" реализован, дальше вроде небо и твердь надо будет создать, поищу в рукипедии Ветхий Завет...)
Сейчас в точках отображатся только элементы неживой природы. Там же будут и живые организмы, но чуть позже. Размеры мира, элементы и живые организмы задаются в настроечном файле в формате xml. Никакого коммерческого интереса не преследую, просто надоело в танки под пиво играть...)
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
ArtHome писал(а):Source of the post
1. Из недр подымаются сера S, водород H2, углекислый газ CO2
2. В бациллах идёт две реакции
CO2+4H2->CH4+2H2O - получаем метан и воду.
S+H2->H2S - получаем сероводород
3. В природу выделяем метан, воду и сероводород.
Наверное в организме идет либо выработка метана, либо сероводорода, соответственно под две реакции лучше задействовать два разных вида клеток? Или обе реакции и должны идти в одной клетке?
Помимо солнечного света добавлю еще геотермальную энергию и расположу её источники у верхнего и нижнего краёв мира, где, по аналогии с полюсами Земли, у меня недостаток солнечного света. Там будут идти вышеописанные реакции в одном организме, так как если делать два разных организма, то второму неоткуда будет взять углерод для собственного строительства. Видимо так оптимальнее.
Касательно цианобактерий - в Б.Албертс, Д.Брей, Дж.Льюис, М.Рэфф, К.Робертс, Дж.Уотсон. "Молекулярная биология клетки", 2-е издание, "Мир", 1994 ЭВОЛЮЦИЯ КЛЕТКИ написано, "Анализ механизмов фотосинтеза у современных бактерий позволяет сделать вывод о том, что одним из первых источников электронов был сероводород, и конечным продуктом обмена (метаболическим отходом) должна была быть элементарная сера. Значительно позже развился куда более сложный, но, как оказалось, более полезный процесс "извлечения" электронов из кислорода. В результате в качестве отхода в земной атмосфере начал накапливаться кислород."
Таким образом, около источника геотермальной энергии идёт синтез сероводорода из серы и водорода, а там где есть солнце - обратный процесс разложения сероводорода на составляющие. Вторая, связанная с получением углерода, реакция у протоциановых бактерий такая же, как и у архебактерий из первого случая - выделяем метан и воду или что-то другое?
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
Чтобы тема мёртвой не казалась - сообщаю, что я хорошо отдохнул, а по возвращении выложил проект на бесплатный хостинг open source проектов и начал там создавать документацию на модель. Пока дошёл до неживой природы
[url=https://sourceforge.net/p/demi12/wiki/Home/]https://sourceforge.net/p/demi12/wiki/Home/[/url]
Жена попробовала почитать и попросила дать ей покурить то же самое, что курил я чтобы подобное пришло в голову. Соответственно качество изложения видимо плохое, но тут только время помочь может...)
[url=https://sourceforge.net/p/demi12/wiki/Home/]https://sourceforge.net/p/demi12/wiki/Home/[/url]
Жена попробовала почитать и попросила дать ей покурить то же самое, что курил я чтобы подобное пришло в голову. Соответственно качество изложения видимо плохое, но тут только время помочь может...)
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Первичная биохимия
С учётом цитированного в топике я спроектировал первый баланс. Прошу оценить его экспертным путём - понятно что никому неизвестно, что происходило на этапе зарождения жизни, но всё-таки какие-то соображения есть у каждого человека, исходя из его опыта и логики.
Организм действует согласно своей программы - то есть как клеточный автомат. У первых организмов программа проста, затем можно будет конструировать новые, сталкивая их. Основные признаки живого вещества - возможность обмена веществ, способность размножения, реакция на внешние раздражители.
В неком первобытном океане, на этапе формирования первых клеток, можно считать мир однородным. Требуются среда, ресурс, энергия, время, на выходе остаётся продукт жизнедеятельности, то есть новый ресурс. Организм должен иметь физический контакт с требуемыми ему ресурсами, то есть веществами. В этом первобытном океане есть сера, водород и углекислый газ.
Около северной границы, там где у меня недостаток солнечной энергии, добавлено три источника гидротермальной энергии.
Скорость метаболизма
Живой организм не может потребить всю энергию в точке и произвести результат мгновенно, есть какая-то конечная скорость протекания подобных процессов. Закон Клайбера устанавливает связь скорости обмена веществ и массы организма, то есть насколько больше надо более крупному организму.
Для простейшего организма установим предельное количество потребляемого вещества на единицу собственной массы. Считаем, что размер самого малого организма 1 мкм, вес 1 пикограмм. Соответственно для размножения организм должен быть в два раза крупнее.Считаем, что за один тик (за одну секунду) организм может поглотить вещества не более одной тысячной от своей массы. То есть для того, чтобы увеличиться вдвое требуется около 17 минут. А крупным организмам - ещё больше, в соответствии с Клайбером.
Первый организм
Программа первых организмов будет проста - есть и увеличивать свою массу. Если не хватает ресурса или энергии - организм худеет, но в три раза медленнее, чем толстеет, то есть перед каждым тиком из организма вычитается масса на обмен веществ.
Если масса в два раза больше минимальной и рядом есть свободное место, организм делится пополам. Массу накапливаем бесконечно, и пока нет эволюции, нет надобности в старении.
Организм нуждается только в геотермальной энергии, биохимия такова - из углекислого газа, водорода и серы получаем метан, воду и сероводород, формулы процитированы выше в топике.
Второй организм
Второму организму требуется уже солнечная энергия, под воздействием которой он разлагает сероводород на серу и водород. Вторая реакция должна быть как и у первого - то есть получение метана из углекислоты или тоже обратная - разложение метана?
Прошу помощи...)
Организм действует согласно своей программы - то есть как клеточный автомат. У первых организмов программа проста, затем можно будет конструировать новые, сталкивая их. Основные признаки живого вещества - возможность обмена веществ, способность размножения, реакция на внешние раздражители.
В неком первобытном океане, на этапе формирования первых клеток, можно считать мир однородным. Требуются среда, ресурс, энергия, время, на выходе остаётся продукт жизнедеятельности, то есть новый ресурс. Организм должен иметь физический контакт с требуемыми ему ресурсами, то есть веществами. В этом первобытном океане есть сера, водород и углекислый газ.
Около северной границы, там где у меня недостаток солнечной энергии, добавлено три источника гидротермальной энергии.
Скорость метаболизма
Живой организм не может потребить всю энергию в точке и произвести результат мгновенно, есть какая-то конечная скорость протекания подобных процессов. Закон Клайбера устанавливает связь скорости обмена веществ и массы организма, то есть насколько больше надо более крупному организму.
Для простейшего организма установим предельное количество потребляемого вещества на единицу собственной массы. Считаем, что размер самого малого организма 1 мкм, вес 1 пикограмм. Соответственно для размножения организм должен быть в два раза крупнее.Считаем, что за один тик (за одну секунду) организм может поглотить вещества не более одной тысячной от своей массы. То есть для того, чтобы увеличиться вдвое требуется около 17 минут. А крупным организмам - ещё больше, в соответствии с Клайбером.
Первый организм
Программа первых организмов будет проста - есть и увеличивать свою массу. Если не хватает ресурса или энергии - организм худеет, но в три раза медленнее, чем толстеет, то есть перед каждым тиком из организма вычитается масса на обмен веществ.
Если масса в два раза больше минимальной и рядом есть свободное место, организм делится пополам. Массу накапливаем бесконечно, и пока нет эволюции, нет надобности в старении.
Организм нуждается только в геотермальной энергии, биохимия такова - из углекислого газа, водорода и серы получаем метан, воду и сероводород, формулы процитированы выше в топике.
Второй организм
Второму организму требуется уже солнечная энергия, под воздействием которой он разлагает сероводород на серу и водород. Вторая реакция должна быть как и у первого - то есть получение метана из углекислоты или тоже обратная - разложение метана?
Прошу помощи...)
Последний раз редактировалось ArtHome 27 ноя 2019, 21:22, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Кто сейчас на форуме
Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 16 гостей