Венец творения в интерьере мироздания
Шрифт:
В дальнейшем аналогичное различие функций ярко проявится у растений и животных.
Хитрость механизма одномолекулярных заключается в том, что одноцепочечная спираль ДНК, состоящая из нуклеотидов, может образовывать комплементарные пары внутри себя (вспомните внутренние связи т-РНК). Если эти комплементарные пары сшивают одноцепочечную ДНК, образуя механизм нападения, то новоявленный хищник начинает охотиться на других одномолекулярных, подрастая и размножаясь за их счет, то есть используя готовые блоки, на которые он разобрал своих конкурентов.
Господствующий вид одномолекулярных начинает и «внутривидовую» борьбу, в которой выживает наиболее приспособленный, который сохраняет свою структуру в виде последовательности нуклеотидов, передавая ее по наследству. Многие виды не выдерживают конкуренции и надолго (если не навсегда) исчезают с лица «черного курильщика». Удачные виды начинают лакомиться не только выходящими из жерла «черного курильщика» нуклеотидами, но и отдельными азотистыми основаниями, самостоятельно доделывая их до нуклеотидов. Для этого к захваченному азотистому основанию нужно приделать фосфолипид с нужной стороны, а если он слишком длинный, то обрезать ему лишнюю часть «хвоста». С этого момента рост и размножение «полиглота» резко усиливается. Дело в том, что вероятность найти фосфолипид произвольной длины гораздо выше, а точное место присоединения к азотистому основанию отсекает неподходящие изомеры нуклеотидов.
Через некоторое время появляются «суперполиглоты», которые способны синтезировать фосфолипиды из произвольных углеродных цепочек и фосфорной кислоты. Дальнейшая «всеядность» требует изготовления самих азотистых оснований, которые в современных клетках синтезируются из углекислого газа, соединений азота и других простых молекул.
Каждое такое усовершенствование вызывает своеобразный демографический взрыв в недрах «черного курильщика». Но нет предела совершенству. Став всеядными одномолекулярными организмами, они начинают образовывать новые и новые виды, одни из которых могут быть полезны другим. Появляются катализаторы эволюции или одномолекулярные симбионты. Одни из них способны строить жилища, защищающие их самих и их друзей от невзгод и назойливых собратьев. Жилища, похожие на коммунальные квартиры, способствуют подбору уживчивых жильцов, способных разделить между собой обязанности. Появляются молекулы-профессионалы. Профессионализм в создании всевозможных белковых механизмов характеризует сложную молекулу рибосомальной РНК, которая впоследствии войдет в состав митохондрии под именем рибосомы.
Отличительной чертой митохондрии является способность совмещать в себе коллектив молекул-профессионалов, которому для жизни требуются лишь простые молекулы в качестве сырья, и электронный градиент, преобразуемый ею в универсальный энергоноситель аденозинтрифосфат (АТФ), используемый всеми земными организмами. Эволюция митохондрий в десятки раз быстрее протекает в утробе черного курильщика, чем на поверхности океана, однако митохондрии уже способны путешествовать из тела одного «курильщика» в тело другого. Внутри общих предков современных клеток и митохондрий эволюция продолжает набирать темп. Совершенствование рибосом и других органелл древней клетки приводит к появлению нового уровня организации: «клетка в клетке», где более крупная и совершенная клетка содержит в себе микроклетки-митохондрии. Новые рибосомы в макроклетке уже не просто присоединяют одну аминокислоту к другой, как в митохондриях, а ориентируют их, согласно третьей букве генетического кода. Это делает клетку более жизнеспособной за счет ускорения процесса образования вторичной структуры белка, который теперь, при нормальной температуре, идет почти так же быстро, как самосборка при высокой температуре.
Следующий серьезный шаг, позволяющий покинуть родину, — это освоение порфиринового кольца, в частности магнийсодержащего, с помощью которого появилась возможность использовать в качестве источника энергии солнечный свет.
Возвращаясь к скорости размножения ДНК, отметим, что изменение давления или температуры может приводить к задвиганию и раздвиганию комплементарных пар ступени ДНК.
Образование сложных клеточных структур, подобных аппарату Гольджи, клеточному ядру и пр., мы рассматривать не будем ввиду их чрезвычайной сложности. А эволюция «от амебы до гориллы» хорошо изложена в популярной книге с одноименным названием, а также во всех учебниках биологии.
Упомянем лишь некоторые любопытные особенности этого процесса. Скажем, в ступени развития хордовых была забавная развилка эволюции.
Существует животное, минога, у которой мозг имеет уже все разделы человеческого, а на месте, где у грудного ребенка расположено темечко, у миноги — третий (теменной) глаз.
Когда человек рождается, на этом месте прочные кости черепа отсутствуют, а вместо них — пульсирующая область кожи, которая на первом году жизни зарастает костной тканью. Эволюция могла пойти и другим путем, и тогда третий (теменной) глаз стал бы или остался бы таким же, как и два других.
Любопытно также, что, однажды сформировавшись, многие виды стабилизируются и их эволюция начинает протекать согласованно с другими видами, причем между видами часто выдерживается дистанция. Это немного похоже на формирование линейчатого спектра, характерного для излучения и поглощения света газами. Давление, оказываемое на вид экологической нишей, может вызвать его конденсацию, что (как и в случае конденсации газа) приводит к появлению полосатого спектра (расы).
Собственно говоря, пассаж про расы и линейчатые спектры не имеет прямого отношения к биохимической эволюции, но он любопытен и прекрасно иллюстрирует общность проявления физических законов для неживых и живых систем, состоящих из массы сходных элементов.
Из научных предположений упомяну разве что еще гипотезу о влиянии поверхностных явлений. Возможно, что кристаллические поверхности природных минералов могли играть роль шаблонов, с помощью которых происходила организация или даже воспроизведение сложных молекулярных соединений на первом этапе эволюции.
Появление мембран — тонких полимерных соединений — позволило скопищу из органических молекул накапливаться в ячейках, состав которых чуть отличался от состава окружающей среды. Это было шагом обособления, выделенности от среды.
В архейскую эру существовали простейшие одноклеточные, не имевшие ни ядра, ни других сложных внутриклеточных структур. Их называют протокариотами. Аж до середины протерозоя протокариоты были единственными обитателями морей. А потом, 1,5 миллиарда лет назад, появились эутокариоты — клетки, имеющие разные внутриклеточные структуры. Как это произошло? Большинство ученых ныне полагает, что сие знаменательное событие случилось в результате либо пожирания, либо случайного проникновения одной безъядерной клетки в другую. Съеденная клетка благодаря случайности не растворилась, а продолжила жить внутри другой клетки, приспособившись к такому существованию. Такое симбиотическое существование закрепилось эволюционно.
Если посмотреть на хлоропласты, существующие в клетках растений, то можно увидеть, что они очень напоминают слегка измененные цианобактерии — одноклеточные синезеленые водоросли.
Часть 4.
Максимальное животное
Идет, без устали его ступают ноги.
Идет туда, где край всего,
Где только боги.
Идет сквозь миллионы лет
По хляби, студи,
Не веруя, что края — нет,
Что боги — люди…
Борис Владко. «Человек»