Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
3. Синхронность между внутренними часами и ритмом событий, происходящих в среде, обеспечивается вторичным координатором времени. Если изолировать животное от внешнего регулятора времени, то часы слегка сбиваются с ритма, нарушая синхронность с ритмом среды. Какой-либо внешний фактор, например незначительное изменение температуры, может предотвратить сбой.
4. Предполагается, что часы данного организма слагаются из часов составляющих его клеток. Ритмическое поведение наблюдается у одиночных клеток, например у эвглены (Protozoa), паттерн активности которой синхронизирован с движением Солнца. Этот ритм сохраняется при содержании клеток в полной темноте (McFarland, 1981).
Я рассматриваю биологические часы как реликтовую физическую метку по следующим причинам: 1) они эндогенны; 2) они содержатся в клетках; 3) они универсальны. Иным:! словами, эти часы, очевидно, представляют собой тот ключ, запечатленный на реликтовой форме для отливки клетки, который заставляет клетку ощущать время. Время — это трудно уловимое свойство организации Вселенной, но именно по этой причине — самое важное из всех.
Фотопериодизм — ключ к пониманию первичного взаимодействия между средой и физическим импринтом
Биологические часы — не изолированная система. Они действительно функционируют как ретрансляционная станция, получающая информацию с одного уровня и передающая ее на другой уровень.
Фоторецепторы представляют собой молекулярные антенны, передающие биологическим часам информацию о событиях, происходящих во внешней среде. С развитием многоклеточных организмов эти часы приобрели еще один механизм, позволяющий передавать такую информацию клеткам, которые теперь, во взрослом организме, отделены от них достаточно большим расстоянием. Эти механизмы называют гормональными эффекторами (Saunders, 1984).
Смена дня и ночи (С—Т-цикл на рис. 19.1) воспринимается фоторецептором, который информирует животное, светло или темно вокруг. Биологические часы в свою очередь измеряют длину дня. Затем гормоны передают эту информацию организму.
С-Т-цикл
*
Рис. 19.1. Схема последовательных событий, безусловно необходимых для фотопериодической регуляции выделения гормонов, контролирующих наступление диапаузы и развитие (цикл Свет — Темнота) (Saunders, 1984). Фоторецептор информирует животное о времени суток, а биологические часы измеряют длину дня. Гормоны передают эту информацию организму.
Развитие Диапауза
Генетический код — система, сходная с часами, поскольку как одна, так и другая служат ретрансляционными станциями
Генетический код, подобно часам, служит ретрансляционной станцией, куда поступает информация одного типа и откуда она передается на другой уровень. Общепризнано, что до того, как белковый синтез стал направляться кодом, этот процесс был автокаталитическим. В первичном бульоне образование прото-РНК, прото-ДНК и полипептидов происходило с использованием простых источников энергии (см. гл. 14 и 17). Код возник позднее, на стадии «кристаллизации» путей клеточного метаболизма. На следующем (третьем) этапе в результате образования ядерной оболочки рибосомы были отделены от ДНК. Этот третий уровень активности находится в цитоплазме, вдали от местонахождения кода. мРНК, как и гормоны, преодолевают большие расстояния, перемещаясь между ядром и цитоплазмой.
Хорошо установлено, что синтез ДНК инициируется специфическими химическими сигналами, исходящими от среды или от других клеток. Это было показано в экспериментах по гибридизации клеток, находящихся на разных стадиях клеточного цикла (Ringertz, Savage, 1976). Ионы магния, натрия и кобальта оказывают воздействие на конденсацию ДНК, а следо-
Внешняя среда
Фоторецепторы
Т
Часы '
I '
Г ормоны
Внутренняя среда
Рис. 19.2. Генетический код представляет собой систему, сходную с биологическими часами, поскольку обе эти системы служат «ретрансляционными станциями. Синтез ДНК инициируется определенными химическими сигналами, поступающими из окружающей среды, а ионы индуцируют синтез РНК, т. е. транскрипцию определенных гсиов. Таким образом, синтез ДНК или какого-либо определенного белка зависит от условий внешней среды. (Схема составлена автором.)
вательно, и на ее функцию, обусловленную взаимодействием с гистонами (Rao, Johnson, 1971; Widom, Baldwin, 1980; Belmont, Nicolini, 1981). Кроме того, ионы натрия и калия индуцируют синтез РНК на определенных генах в хромосомах двукрылых (Kroeger, Muller, 1973). Следовательно, код не может функционировать как независимая система, изолированная от среды. Он вступает в действие, получив из внешней или внутриклеточной среды информацию о том, когда ему следует продуцировать новую нуклеиновую кислоту или белок (рис. 19.2).
Биологические часы имеют дело главным образом с элементарными частицами (протоны и электроны) и низкомолекуляр-ными соединениями (гормоны), а код — с атомами (ионами) и макромолекулами (ферменты, РНК и структурные белки). И часы, и код служат мостами между внешней и внутренней средой.
