Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
Aldrovanda
Lentibuiariaceae
Pinguicula
Getiiisea
Ultricularia
Btovularia
Polypompholyx
Byblidaeeae
Byblis
Ловушка
X
x
X
X
m ? O Я К X
X
X
X
X
X
4
в
a
X
X
Пищеварительные ферменты
+
+
+
+
?
+
+
+
+
+
+
+
s я
+
+
+
+
+
+
+
+
?
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Глава 11
Клетка строилась изнутри и постепенно.
Клетки — это не машины
Чтобы познать происхождение функции и ее эволюцию, не* обходимо понять, как организовывалась клетка. Обычно предполагается, что клетка формировалась хаотически и ассоциация молекул и органелл происходила в результате случайных актов. Подобная идея вытекает из представления об организмах и клетках как о машинах. Это представление стопятидесятилетней давности возникло с началом индустриальной эпохи как здоровая реакция против господствовавшего до тех пор мистицизма. Считалось, что точно так же, как устройство паровоза или любой другой машины, устройство организма можно понять путем анализа, расчленения его на части и изучения отдельных его составляющих и химических реакций. В те времена уподобление организма машине было плодотворным. И теперь все еще утверждают, что клетка является машиной (Lehninger, 1975) и что организм — это тоже машина (Monod, 1970), хотя данные о молекулярной самосборке заставили от такого представления отказаться.
Клетка отличается от машины по ряду существенных признаков (Lima-de-Faria, 1983).
1. Сборка машины и сборка клетки осуществляются на основе совершенно различных принципов. Клетка создавалась постепенно, и в нее включались только атомы и молекулы, соответствующие физико-химическим свойствам первоначальных клеточных компонентов. На каждой ступени между различными молекулами шел процесс узнавания. В отличие от этого машину собирают, механически соединяя разнообразной формы детали из разнородных материалов. Например, резиновый шланг соединяют с металлическим винтом и монтируют в пластиковое колесо. В машине требуется только согласованная работа частей на уровне ее конечной функции.
2. Рибосома у Е. coli состоит из РНК трех типов (23S, 16S и 5S) и из 55 белков. Их можно выделить, а при благоприятных для самосборки условиях они соединяются и снова образуют функционирующую рибосому (Nomura, 1973; Спирин,.
1986). Каждая молекула способна узнавать другие и участвовать в точной реконструкции нативной структуры. Ничего подобного нельзя сделать, например, с часами: детали, если их рассыпать, не могут собраться сами, «узнать» друг друга и составить работающие часы.
3. Третье качество, отличающее клетку от машины, — это -способ использования энергии. Машины, как правило, работают, используя разность уровней энергии, тогда как клетки способны концентрировать и канализировать энергию. При фотосинтезе осуществляется перенос электронов за счет энергии поглощенного света в направлении состояния с более высокой потенциальной энергией (Lehninger, 1975).
Итак, клетка строилась путем самосборки, при которой каждая молекула (или атом) избирательно узнавала следующую частицу. Таким образом, каждая химическая реакция или акт самосборки являлись интеграционным процессом. Каждая ступень была обусловлена спецификой предыдущей. Отсюда видно, что клетка — не машина, а упорядоченная конструкция, каждый атомный и молекулярный компонент которой выполняет определенную функцию. Функция существовала уже при зарождении клеток, самосборка лишь способствовала проявлению специфических активностей.
Эволюция функции
«Функция есть феномен, проявляющийся в результате активности какого-либо органа» (Schoffeniels, 1976). Это определение правильно на физиологическом уровне. Однако на молекулярном уровне, например для случая репликации ДНК и транскрипции, функция становится результатом координированной активности ряда макромолекул. Важно помнить, что сама по себе ДНК не может реплицироваться или транскрибироваться. Эти функции могут ею выполняться только во взаимодействии с несколькими ферментами, такими как ДНК-и РНК-полимеразы. Функция осуществляется в результате специфичного и согласованного взаимодействия между макромолекулами, в данном случае — между белками и нуклеиновыми кислотами. Конкретнее, функция есть результат взаимного узнавания специфичных групп аминокислот и оснований— компонентов макромолекул обоих типов. Таким образом, подобно тому как для функционирования органа требуется «сотрудничество» различных клеток, так для функционирования макромолекул необходима совместная активность различных видов молекул. На более низких уровнях организации частиц, включая простые молекулы, также необходимо «сотрудничество» — координация действия различных атомов и
