Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
Подобно воде, этилен, по всей вероятности, не мог бы оказывать такое действие на клетку, если бы клетка изначально не обладала способностью вырабатывать этот газ и использовать его в своем метаболизме.
Повышение осмотического давления заменяет сперматозоид
Витализму, процветавшему на рубеже прошлого и настоящего веков и утверждавшему, что жизнь нельзя свести к физико-химическим процессам, нелегко было удерживать свои позиции после экспериментов, проведенных Лёбом (Loeb) в начале 1900-х годов.
Оплодотворение яйца животного сперматозоидом считалось моментом возникновения жизни и тем самым — главным аргументом витализма. Лёб (Loeb, 1912) в своих очень простых экспериментах показал, что можно инициировать развитие яиц морского ежа, поместив их в морскую воду с высокой концентрацией соли или сахара. Яйца помещали на два часа в раствор с высоким осмотическим давлением, а затем возвращали в обычную морскую воду. Такие яйца развивались без участия сперматозидов, образуя нормальных личинок; в дальнейшем с помощью того же метода удалось довести развитие до стадии половозрелости. Аналогичные результаты были получены на морских звездах, червях и моллюсках. Это девственное развитие получило название «экспериментального партеногенеза».
Эксперименты Лёба показали, что можно заменить сперматозоид физико-химическим воздействием, таким как изменение осмотического давления.
Впоследствии взрослые организмы из неоплодотворенных яиц были получены у амфибий (лягушки) и птиц (индюки) (рис. 20.1). У млекопитающих из неоплодотворенных яиц удается получить эмбрионы, завершающие путь развития вплоть до рождения (кролики). В этом последнем случае партеногенез также вызывали, помещая яйца в гипертонический раствор (Beatty, 1967).
Индукция конденсации ДНК с помощью катионов
Такие полиамины, как спермидин (3+) и спермин (4+), способны вызвать конденсацию фаговой ДНК. Подобный эффект оказывает и трехвалентный комплексный ион Co3+(NH3)6. Дру-
Рис. 20.1. Партеногенез у позвоночных (Beatty, 1967). А. Диплоидная партено-генегическая самка Rana nigromaculata в возрасте 6 месяцев (по Kawamura, 1939). Б. Взрослый партеногенетический индюк (по Olsen).
гие трехвалентные ионы обладают таким же действием, как кобальт, а одно- и двухвалентные катионы, такие, как натрий (+) и магний (2+), вызывают обращение процесса конденсации ДНК.
Конденсация ДНК имеет прямое отношение к ее функции. Примером служит наматывание двухцепочечной ДНК на гисто-новый кор, что приводит к образованию нуклеосом. Нуклеосо-мы — это основные структурные единицы, из которых построены хромосомы (Widom, Baldwin, 1980; Belmont, Nicolini, 1981; Borochov et al., 1981).
ДНК оказалась более пластичной, чем предполагалось ранее, и эта пластичность зависит от такого простого фактора, как присутствие в клетке различных ионов.
Индукция генной экспрессии тяжелыми металлами
В эмбрионы млекопитающих можно ввести чужеродные гены. Так, фрагменты ДНК, содержащие ген гормона роста, инъецируют в пронуклеусы оплодотворенных яйцеклеток мышей, а затем эти яйца вводят в половые пути других самок. Развивающиеся из этих яиц мыши значительно крупнее контрольных, а имеющаяся у них чужеродная ДНК обычно передается через клетки зародышевой линии.
Выявлена и экспрессия чужеродных генов. Существенное значение в связи с химическим импринтом имеет то обстоятельство, что эту экспрессию можно индуцировать тяжелыми металлами (Palmiter et al., 1982). Время экспрессии генов представляет собой один из ключевых моментов в развитии животных. Влияние, оказываемое на этот процесс металлами, свидетельствует о том, что химическое воздействие среды имеет в этом смысле гораздо более важное значение, чем предполагалось ранее.
Активация хромосомных участков ионами
Натрий, калий, магний и другие ионы играют в клетке гораздо более значительную роль, чем мы склонны считать. Добавляя .к среде, в которой содержатся клетки слюнных желез Chironomus, Na+, К+ и Mg2+ в различных сочетаниях, можно активировать конкретные участки их хромосом. При этом в определенных сайтах индуцируется образование пуфов, которые, как оказалось, служат местом синтеза РНК (Lezzi, 1967; Кгое-ger, Muller, 1973).
Такие простые атомы оказывают глубокий генетический эффект, вызывая активацию специфических генов.
Трансформации, связанные с переходом из водной среды в воздушную
Необратимость и обратимость эволюции
Палеонтологи одними из первых признали, что палеонтологическая летопись создает картину эволюции, направление которой, по-видимому, в основном необратимо. Как указывает Бэбин (Babin, 1980), эволюция необратима в том смысле, что это исторический процесс, безвозвратно уходящий в прошлое; воспроизвести прошедшие события с абсолютной точностью нельзя ввиду непрерывных изменений, происходящих в пространстве и во времени. Тем не менее известно немало случаев неоднократного появления одинаковых структур и функций в разных группах (это называют конвергенцией) и возврата к структурам, имевшимся у предков. У представителей нескольких типов можно найти примеры прогрессивного развития некоторых органов, ведущего к возникновению форм, сходных с предковыми. Классическим примером конвергенции служат китообразные. По гидродинамическим свойствам они сходны со своими далекими рептильными предками — ихтиозаврами, хотя их самые недавние предки — это четвероногие млекопитающие (олени), обитавшие на суше (Arnason, 1985; Arnason, Wide-gren, 1986).
