Третья планета

Природа

История происхождения и развития жизни





5.4.1. Первая репликативная единица

Удвоение РНК- или ДНК-спиралей основывается на комплементарности отдельных нуклеиновых оснований (см. рис. 4.8). Если цепочка РНК слишком короткая, то на нее могут накладываться дополнительные основания, и тогда в пробирке при абсолютно точном соблюдении всех условий в присутствии ионов металла происходит соединение участвующих в реакции нуклеотидов и, тем самым, удвоение спирали РНК. Однако при этом очень велик процент ошибок (рис. 4.5). Возникшие подобным образом цепочки слишком коротки, чтобы охватить необходимую для протеина информацию, способную катализировать удвоение. При расчетах моделей, которые не подтверждены экспериментами, исходят из гораздо более длинных цепочек РНК, происхождение которых, однако, остается неясным. Они должны вступать во взаимодействие с протеином, катализирующим удвоение именно той РНК, на которой должна содержаться информация о его собственном образовании. Если теперь с учетом многочисленных необходимых для проведения реакции условий допустить, что возможен соответствующий (медленно протекающий) синтез РНК и протеина, то перед нами предстанет первая репликативная единица. На компьютере можно рассчитать условия синтеза и воспроизвести реакцию удвоения. И здесь, как и во всех других репликационных процессах, основным является вопрос о происхождении необходимой для протеинового синтеза генетической информации. Предложенная РНК должна, во-первых, содержать определенную последовательность нуклеотидов, в которой находится минимальный набор различных аминокислот (генетического кода). К тому же "абсолютно случайно" должен быть в наличии протеин, который эту (и, возможно, именно эту) РНК с соответственно малым допуском ошибок удваивает и ею же одновременно кодируется. В одном из разделов книги (разд. 4.3) мы уже обсуждали, насколько мала вероятность возникновения даже одного фермента. Вероятность, что он к тому же будет кодироваться возникшей поблизости РНК, еще намного порядков ниже. Но даже если бы это -и произошло, то все равно осталось бы неясным, с помощью каких механизмов протеин сам по себе мог синтезироваться из отдельных аминокислот. Для этого была бы, вероятно, необходима своего рода "проторибосома", которая должна была бы синтезировать, и, в то же время, цепочка которой была бы закодирована на РНК. Для того, чтобы распределять отдельные аминокислоты в РНК-коде, необходимо наличие нескольких т-РНК (транспортных РНК), которые надо, в свою очередь, закодировать. Все эти пересекающиеся в виде сети и сопряженные друг с другом реакции не могут, конечно, происходить в "котле первичного бульона", так как в нем отдельные элементы должны были бы диффундировать отдельно друг от друга. В этом случае требуется некий изоляционный слой, и даже если предположить, что первая стадия процессов проходит в порах минералов, то вскоре все равно возникнет потребность в биологической мембране.

Но предположим, что на этой ступени эволюционного развития были задействованы не РНК или протеиновые молекулы современного уровня сложности, а "примитивные" ферменты с "плохим" катализом. Кроме того, протеины должны состоять не из 20 сегодняшних видов, а из гораздо меньшего числа аминокислот. Тем самым потребовалось бы и меньшее количество кодонов на РНК. Даже если предположить только четыре аминокислоты и более простой генетический код, чем сегодня, вероятность случайного возникновения подобного первой репликативной единицы настолько мала, что ее невозможно ожидать даже в течение миллиардов лет. К тому же, это абсолютно не подкрепленное экспериментами теоретизирование, предположение, что первая репликативная единица со столь малым количеством основных элементов вообще могла бы функционировать. На страницах этой книги мы не можем подробнее касаться довольно сложных деталей аргументации и поэтому предлагаем указанные в перечне литературы источники, например, работы П. Hюста (1984).

Рис. 5.9. Простейший гиперцикл из двух спиралей РНК и двух "репликаз". Спирали РНК при каждой репликации меняют (+) на (-}, так как возникает дополнительная спираль. Термины "трансляция" и репликация даны в кавычках потому, что ими обозначены сложные механизмы, не наблюдаемые в современных клетках. (По Eigen, 1981.)



Атлас мира: страны и города. История земли, мир животных, биология, ботаника, географические карты, общая география...


Третья планета © 2007-
При копировании материалов с сайта, гиперссылка на сайт обязательна.
Рейтинг@Mail.ru