Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
Первый уровень—форма и функция задаются физико-хи-мическими процессами. Основные свойства, общие для большинства организмов, были определены еще в первичной материи. Самое важное из них — соотношение между симметрией и асимметрией, уже заложенное в элементарных частицах. Асимметрия, лежащая в основе функции, уже играет определенную роль на этом уровне. В дальнейшем этот дуализм симметрии — асимметрии переходит на макромолекулы и органы растений. У человека две почки и два легких, но только одно сердце.
Второй уровень — форма и функция задаются процессами, присущими минералам. Кристаллическая структура минералов определяет их изначальную способность воспроизводить некий паттерн. Регенерация минералов делает возможным полное восстановление всего кристалла в его первоначальном виде из осколка. Оба этих процесса, имеющие первостепенное значение для клеточного деления, существовали в мире минералов за-
N1-
Рис. 25.1. Изменения структуры минералов, обусловленные изменением химических или физических параметров среды. А. Воздействие химических веществ на кристаллическую структуру каменной соли (хлористый натрий): 1 — из чистого солевого раствора; 2— из раствора, содержащего глицин (NH2CH2CO2H — продукт гидролиза белков); 3 — из раствора, содержащего формамид (HCONH2). (Rinne, 1922.)’ Б. Воздействие химических веществ на форму кристаллов: 1 — чистые кристаллы хлористого серебра; 2— кристаллы хлористого серебра, образовавшиеся в присутствии метиленового синего. (Reinders, 1911.) В. Влияние температуры на форму кристаллов: кварц в альфа-форме (/) превращается в бета-форму (2) при температуре 575 °С. (Rinne, 1922.)
долго до возникновения генов. Явление, аналогичное сохранению паттерна при слиянии клеток, уже существует в мире кристаллов. При соединении двух кристаллов образуется один кри'сталл, имеющий ту же форму, но только крупнее. Клетка,
образующаяся при слиянии двух клеток, также сохраняет прежнюю форму и также имеет более крупные размеры (см. гл. 10). Сегментация минералов, проявляющаяся впоследствии в сегментации тела животных, также относится к этому уровню. Гарсиа-Беллидо и др. (Garcia-Bellido et al., 1979) сравнивали тип упаковки идентичных белков у вирусных частиц с сегментацией у насекомых. Несколько лет назад едва ли было бы возможно провести параллель между организацией частицы вируса табачной мозаики и тела дрозофилы. Однако благодаря анализу этих двух организмов на молекулярном уровне такое сравнение оказалось возможным и обоснованным. А сходство сегментации у насекомых и у позвоночных подчеркивали многие биологи.
Третий уровень — форма и функция задаются генами. Сюда относятся вторичные формы и функции, характеризующие различные систематические группы вплоть до видов. Ген сделал возможным закрепление альтернатив и сочетание элементов предшествующих уровней.
Чем занимается ген на самом деле?
Почему с появлением гена в клетке возникла иная эволюционная сцена?
Благодаря гену клетка приобрела некоторые новые возможности: способность к повторению, дополнительную упорядоченность, ускорение событий, закрепление альтернатив и возросшую комбинационную способность.
1. Повторение. Пока не было гена, протоклетке приходилось всякий раз заново синтезировать белок, РНК или любое другое вещество из диспергированных в среде молекул, осуществляя весь процесс от начала и до конца. С появлением гена клетка приобрела некий «шаблон», который позволяет синтезировать макромолекулы с определенной последовательностью атомов в ответ на один сигнал. Как только такой шаблон был создан, с его помощыо всякий раз можно было получать одинаковые «отливки» и повторять этот процесс бесконечное число раз.
2. Дополнительная упорядоченность. Ген представляет собой некую последовательность нуклеотидов, занимающую определенное положение в хромосоме. Благодаря тому, что его протяженность четко ограничена, время его репликации и транскрипции могло быть фиксировано. Это и произошло после того, как сформировалась хромосома. Известно очень немного свободных генов, лежащих вне хромосом.
3. Ускорение событий. Мы обычно не задумываемся над тем, что большая часть событий, происходящих в клетке, мог-
л а бы совершаться и без участия ферментов. В отсутствие ферментов клеточные реакции могли бы протекать своим порядком, но на это потребовалось бы очень много времени. Ферменты очень сильно ускоряют химические реакции, иногда в миллионы раз (Loewy, Siekevitz, 1970). Генетический код сделал возможным развитие сверхдинамичного процесса.
4. Закрепление альтернатив. До появления генов организация минералов уже была ограничена в смысле числа возможных вариантов, но хотя альтернатив оставалось все еще очень много, их закрепление было затруднительно. С появлением генов, продуцирующих такие специфические соединения, как различные типы РНК и белки, процессы, происходящие на уровне минералов, уже не могут выходить за пределы строго установленных каналов. Многие альтернативы были закреплены в результате внедрения молекул этих веществ в минеральный остов. Большинство типов симметрии, встречающихся у живых организмов, имеются в точно такой же форме у кристаллов и квазикристаллов. Эти паттерны не были созданы генами, поскольку у простых химических соединений и у минералов генов нет. Когда появился биологический уровень, ген только закрепил тот тип симметрии, который должен был стать преобладающим у данного индивидуума или у данного вида. То же самое относится к таким признакам, как сегментация тела. Сегментация уже проявляется у многих минералов. Так называемые «сегментационные гены» (Gehring, 1985) не создали это явление, а лишь закрепили одну из нескольких альтернатив, определяющую число и тип сегментов, специфичных для растения или животного данного вида.
