Наши развилки. Развилки эволюции природы на пути к человечеству
Шрифт:
Наличие нуклеотидов в минеральных инкубаторах жизни, а также энергии градиента протонов и глубинного источника широкого набора химических элементов позволило осуществить следующий этап эволюции – при периодическом повышении температуры синтезировать из нуклеотидов сложные органические молекулы (коммунальное сообщество) – предшественники каталитического РНК, которые условно назовем «прото-РНК». Полагаем, что в огромном количестве инкубаторов жизни появилось значительное число прото-РНК, которые, по-видимому, отличались между собой в каких-то компонентах. Какие-то из этих природных генетических полимеров, используя циркуляцию
Постепенное усложнение прото-РНК на протяжении миллионов (!) лет привело к синтезу рибозимов (каталитических РНК), которые имели много общего с известными ныне молекулами РНК. Эти рибозимы были способны катализировать в минеральных микропустотах-инкубаторах химические реакции по самовоспроизводству и эволюционированию большого количества цепей РНК для формирования «мира РНК [51] ». В те времена РНК-молекулы являлись, фактически, целыми организмами, в которых каталитическая РНК исполняла функции ДНК и ферментов, обеспечивала жизнь всего организма. Так, что каталитическая РНК стала первым репликатором [52] , обладавшим свойством наследования информации о строении и функциях. Надежное самовоспроизведение (репликация) могло происходить не только путем химического катализа, но также благодаря разделению молекулы (набора молекул) каталитической РНК на части в процессе выдавливания из поры (трещины) определенной доли увеличивающейся молекулярной массы или каким-то иным способом. Молекулы-репликаторы после своего появления включались в дарвиновский эволюционный механизм [53] – мощный естественный процесс, обеспечивающий последовательное создание всё более сложных и совершенных форм живой природы. Реализация этого эволюционного механизма происходит благодаря таким свойствам репликаторов, как: наследственность, изменчивость и отбор тех вариантов организмов, которые лучше других приспособлены к размножению в существующих условиях. Каталитическая РНК, несущая наследственную информацию о своих предшественниках – стала первым предклеточным (допрокариотным) живым организмом, которого условно называем – ЛУКАС. С появлением ЛУКАСа – генетической, полимерной, каталитической биомолекулы РНК около 4,1 миллиардов л.н. совершился поворот эволюции природы на Предклеточной (Допрокариотной) развилке. С этой развилки начался новый этап антропного маршрута эволюции природы на пути к человечеству: около 100 миллионов лет живая природа в форме мира РНК была представлена постепенно усложняющимися
51
Мир РНК – гипотетический этап возникновения жизни на Земле после того, как молекулы РНК выполняли функции хранения генетической информации и катализа химических реакций по самовоспроизводству. Впоследствии комплекс РНК изобрел мембрану для обособления от внешней среды и эволюционировал в современную ДНК-РНК-белковую жизнь. Идея мира РНК возникла у Карла Вёзе в 1968 году, была развита Лесли Орджелом и окончательно сформулирована Уолтером Гильбертом в 1986 году. В XXI веке гипотеза находит всё больше подтверждений.
52
Репликатор – (от лат. replicatio – «возобновление») – предполагаемая предклеточная химическая система, способная к репликации, т. е. к размножению, раздвоению с определенными наследственными изменениями.
53
Дарвиновская эволюция предполагает происхождение и развитие видов живых организмов в соответствие со следующими основными принципами: перепроизводство (выживание в неблагоприятной среде и размножение сильной части потомства, что сохраняет популяцию), приспособление (способность адаптироваться к неблагоприятной среде и выживать в ней), борьба за выживание (взаимодействие между организмами, направленное на сохраниние жизни конкретной особи – движущий фактор эволюции), видообразование (появление нового типа живого существа в результате наколения полезных мутаций и избавления от плохих генов в пределах одного вида), естественный отбор (результат борьбы за существование, способность воспроизводить более сильное потомство и вымирание неприспособленных особей вида).
После Предклеточной развилки появление новых прогенотов стало происходить с всё возрастающей скоростью. Некоторые колебания состава, температуры и давления гидротермальных растворов вызывали те или иные изменения в новых копиях ЛУКАСа, обладавших наследственной информацией. Уникальность ближайших потомков ЛУКАСа обусловливалась кроме того рядом других условий, включая ошибки при копировании. Благодаря этим обстоятельствам каждая копия отличалась от материнского организма той или иной изменчивостью. Наследственная изменчивость обусловливала разнообразие ЛУКАСа, как и последующих живых организмов. Она же является главной причиной эволюционного процесса, поскольку поставляет различные конфигурации живых существ для естественного отбора. Особенно важными для эволюции являются те наследственные различия, которые влияют на эффективность размножения.
Разнообразие копий ЛУКАСа определило их разную способность приспосабливаться к меняющимся условиям нахождения. Индивидуальные прогеноты могли конкурировать за ресурсы и развиваться по-разному. У многих каталитических РНК полученные изменения не обеспечивали в новых условиях необходимую приспособленность к существованию или к размножению (репликации). Такие родственники ЛУКАСа выпали из эволюционного процесса, оказавшись тупиковыми направлениями развития природных систем. Те прогеноты, которым удалось адаптироваться к изменившимся условиям, дали новые копии (потомство). Успешные копии продолжили эволюцию в направлении создания молекулы прото-ДНК, примитивной мембраны и других новых структур.
Конец ознакомительного фрагмента.