Формула Жизни
Шрифт:
Постепенно из первой клетки появились её новые разновидности - опять продолжилась конкурентная борьба. Клетки всё совершенствовались. По их центральной ДНК стали синтезироваться сотни, тысячи, а в современных клетках десятки тысяч белков разных видов. Причем каждый вид белка внутри клетки представлен от тысяч до миллионов копий. Все они слаженно выполняют строго определённую работу, и по сложности, принципам устройства клетка очень похожа на крупный город. Каждый вид белковой молекулы имеет определенную траекторию движения, предназначение и продолжительность существования, после чего она разрушается, а взамен синтезируется аналогичная новая молекула. Но их существование не имеет ничего общего с работой механизма. В их жизни всё вероятностно: и перемещение внутри клетки, и выполнение (или невыполнение) своих функций, и время смерти. Просто подавляющее большинство из них, подчиняется внутриклеточным законам,
Если взять любую одиночную клетку, ну, например, травы, сложность ее устройства тысячекратно выше, чем самая фантастическая человеческая механическая машина!..
Старец излагал очень складно. Я смотрел сквозь экранное стекло прямо в его металлические глаза. В них не было ни самодовольства, ни презрения - одно только холодное спокойствие, непоколебимая уверенность в том, что так и было на самом деле, что истина не бывает плохой или хорошей - она такая, какая есть. Тут я заметил, что Аид ничего не говорит о возникновении смерти.
– Смерть!
– прервал его я.
– Вы ни слова не сказали о её появлении. А ведь это противоречит самосохранению организма.
– Я просто ещё не успел, Майкл, - старец почти ласково улыбнулся.
– Смерть тоже ускоряет организацию материи. Я понимаю её природу и не испытываю страха, хотя жить мне осталось всего лишь эту ночь! Я создан только для общения с вами...
Сущность смерти оказалась до банальности простой. Аид пояснил, что этот механизм самоуничтожения через определенный период впервые приобрели клетки. Действительно, ДНК и его белки оказались под защитой внешней оболочки, а собственной смертью умереть ещё не могли. Получилось, что, постепенно расплодясь, такие бессмертные клетки заполонили океан. Если я правильно его понял, в нём уже попросту почти не осталось свободно плавающих нуклеотидов и аминокислот. Очевидно, на какое-то время дальнейшее развитие замедлилось. И только когда появились такие ДНК, в которых оказалась заложена возможность создания белка, способного через определенное время разрушить её саму, эволюция пошла с новой силой, появилась смерть. Саморазрушение (естественно, после самокопирования) оказалось полезным - оно давало строительный материал для новых и новых попыток случая создать ещё более совершенные клетки. Что же касается ограничения срока жизни белков внутри современных клеток, то, как я понял старца, оно полезно для надежного, устойчивого функционирования этого сложнейшего аппарата в рамках отведенного ей срока (оптимальный срок для данного вида в конкретных условиях вырабатывает естественный отбор). Если внутри клетки появятся несколько белков с ошибкой (в какое-то звено попала не та аминокислота), большого вреда они не принесут, так как не будут накапливаться и скоро окажутся замененными на нормальные.
– Скажите Аид, - неуверенно спросил я.
– Конечно, для эволюции саморазрушение полезно: освобождается "место под солнцем", появляется строительный материал для попыток случая, создать более совершенные клетки. Но ведь конкретной клетке нет дела до эволюции! Каким образом она могла отказаться от бессмертия?
– Майкл, - старец снисходительно улыбнулся, - когда я говорю "в результате эволюции появились...", то под этим следует понимать определенный процесс в подробности которого каждый раз вдаваться было бы утомительно. Но, в данном случае, для примера, можно рассмотреть этот механизм детальней. Допустим, после очередного самокопирования клетки, в её ДНК случайно появился сбойный участок кодирующий разрушительный, для неё же самой, белок (разрушающий её после нескольких самокопирований). Такая клетка, по сравнению с другими, будет быстро разрушаться и "возрождаться" в своих потомках (т.к. материала, вокруг подобных клеток, для копирования станет предостаточно). Следовательно значительно быстрее, по сравнению с обычными (не саморазрушающимися), клетками появится случайная, более совершенная копия, превосходящая все доселе существующие, которая и будет захватывать ресурсы. Но в её наследственном механизме, среди прочего, по наследству уже будет передаваться и смерть. В конце концов, с течением времени, бессмертные клетки безнадежно отстанут в своём развитии и погибнут под натиском более совершенных, в каждой из которых заложена смерть.
Постепенно появились клетки, способные самостоятельно синтезировать нуклеотиды и аминокислоты, используя углерод и азот прямо из атмосферы. Подобные реакции протекают за счет энергии солнечного света (механизм фотосинтеза). В результате в виде отходов в земной атмосфере начал накапливаться кислород. Создались
Почти 3 миллиарда лет длилась эпоха безраздельного царствования на нашей планете одноклеточных. Да и сегодня эти организмы-невидимки составляют более половины всей биомассы Земли.
Шло время. Около 1 миллиарда лет назад появились первые многоклеточные организмы. Настал очередной, шестой по нашей классификации, этап организации материи.
Чем объяснить их возникновение? Как и во всех предыдущих случаях, переход на следующую ступень позволяет заполнить новую нишу, использовать ресурсы, недоступные независимым составляющим предыдущего уровня. Например, наличие множества клеток позволяет растению достичь больших размеров, иметь корни в земле (где определенные клетки поглощают воду и питательные вещества) и листья в воздухе (где другие клетки могут эффективно улавливать энергию солнечных лучей). Ствол состоит из специализированных клеток, образующих каналы для транспорта воды и пищи. Другая группа клеток образует слой коры, защищающий внутреннюю часть ствола. Растение, как целое, не конкурирует с одноклеточными, его способ выживания и размножения совершенно иной.
Сначала одноклеточные стали объединяться в колонии. Постепенно они все больше специализировались и кооперировались, образуя единый координированный организм, обладающий более широкими возможностями, чем любая из его частей.
Я недоуменно подвигал бровями и поинтересовался у Аида, как подобное взаимодействие оказалось отражено в наследственности. Понятно, когда рыба-прилипала всю жизнь проводит возле акулы, но они разные, рождаются совершенно независимо и не являются единым организмом.
Это совсем другой случай, говорил старец. Клетки, объединившиеся в единое целое, имеют и единую ДНК. В упрощенном виде можно представить такой пример: пусть одна клетка умеет самостоятельно двигаться к теплу и свету, а другая способна к фотосинтезу. После их объединения в единый организм (процесс зависит от случая и может длиться миллиарды лет) их ДНК срослись, образовав в два раза более длинную цепь. Такая цепь передается по наследству, присутствует во всех клетках организма. Но в двигательных - открыта для синтеза соответствующих белков только одна половина ("расстегнута одна часть молний"), а в фотосинтезирующих - другая ("расстегнута другая часть молнии"). В результате новый организм, состоящий из двух соединенных между собой типов клеток способен плыть по направлению к свету (например, на поверхность), а, следовательно, развивается более эффективно. Нетрудно догадаться, что подобное строение и позволяет зачастую наблюдать чудо превращения типа гусеница - бабочка: в клетках открываются закрытые ранее части ДНК, и они совершенно меняются (синтезируются другие белки).
По этому же принципу устроены ДНК всех организмов, включая человеческий, хотя специализация обычно достигается не присоединением частей ДНК посторонних клеток, а за счет изменчивости собственной и соответствующего отбора. Например, у человека, как, впрочем, и у других позвоночных, можно различить около 200 основных клеточных типов. Внутри каждого типа существует большое количество более тонко различающихся вариантов. Каждая клетка животного содержит ДНК длиной около метра (примерно три триллиона нуклеотидов). ДНК свернута и плотно уложена в ядре (по мере необходимости развертываются и "расстегиваются" её отдельные части) КАЖДОЙ клетки организма. Это образование уже можно наблюдать в микроскоп. Оно называется - хромосомы. Кроме ДНК в их состав входят органические молекулы - бабины, на которые собственно наматываются и разматываются части ДНК; разнообразные другие обслуживающие: раскручивающие, разрезающие, расшивающие, синтезирующие белки, транспортные (подвозящие аминокислоты) и множество других. Если последовательность нуклеотидов ДНК человека (или другого млекопитающего) в виде последовательности букв напечатать в книгу, то потребуется 1000 томов по 500 страниц. На создание подобных организмов у природы ушло 4 миллиарда лет. Сколько энергии Солнца было использовано на это!
Потрясенный масштабом, уровнем сложности, достигнутым в процессе эволюции, я задумался и перестал слушать старца. Меня поражала, прежде всего, та неизбежность, с которой в течение миллиардов лет шла организация материи. Словно непреодолимая сила, постоянно создает порядок, постепенно охватывая всё большее пространство! Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. Похоже, этот процесс есть некий закон, определенным образом связанный с расширением Вселенной!
Глоток ароматного напитка вернул меня к реальности.