Возникновение биологической организации - Кастлер Г.
Скачать (прямая ссылка):
Появление трех- или четырехнитевых полимеров приводит как к увеличению числа соответствующих устойчивых конфигураций, так и к возрастанию вероятности наступления комплементарной полимеризации. Слияние цепей, сопровождаемое обратимым свертыванием и развертыванием, служит еще одной, вероятно чрезвычайно мощной, защитой от потерь Рг в результате гидролиза.
Протобиологические системы. Описанная выше система обладает одним основным свойством, присущим живым организмам, а именно способностью к самовоспроизведению. В ней не происходит истинного метаболизма, хотя она и поглощает строительные блоки, содержащиеся в окружающей ее среде. Эта система способна мутировать, так как отдельные основания могут претерпевать изменения, которые затем закрепляются наследственно. Системы нуклеиновых кислот могут конкурировать друг с другом за строительные блоки («предшественники»). Система, случайно принявшая трехните-вую конфигурацию или конфигурацию свернутой цепи, обладает большей стабильностью, чем система, не претерпевшая такого превращения. Если и та и другая находятся в среде, содержащей ограниченный запас нуклеотидных строительных блоков, то первая из этих систем выиграет соревнование с менее сложной системой и вытеснит ее. При наличии значительного избытка нуклеотидов соревнование может выиграть система с меньшим числом стабильных состояний, так как она быстрее
усваивает необходимые ей вещества. Конечно, при любом наборе условий, в значительной степени определяемых запасом нуклеотидов, существует какое-то оптимальное соотношение между стабильными и менее стабильными конфигурациями. Стабильность определяется в основном числом имеющихся стабильных конфигураций, но она может изменяться и постепенно (не столь резким образом) в результате мутаций, влияющих на соотношение констант ассоциации и диссоциации, а также свертывания и развертывания. Таким образом, система нуклеиновых кислот, по-видимому, способна даже к эволюции в дарвиновском смысле, правда на особом, примитивном уровне.
Приведенные выше рассуждения весьма поверхностны, но нам представляется вероятным, что системы нуклеиновых кислот могли бы возникать в первичном бульоне, содержащем строительные блоки, и что в результате образования таких систем окружающая их среда очень быстро могла бы превратиться в местообитание строго определенных и стабильных молекулярных систем, которые конкурировали бы друг с другом, а также обладали мутабильностью и зачаточной приспособляемостью. Поэтому отнюдь не исключено, что важный этап в возникновении биологической организации мог осуществиться без участия каких-либо маловероятных событий.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Возникновение информации в системе нуклеиновых кислот. Добиологическая полинуклеотидная система может существовать лишь при условии строгого совершенства комплементарной полимеризации. Небольшое или умеренное количество ошибок, допущенных при построении комплементарной нити, не будет препятствовать ассоциации этой последней с матричной нитью или с какой-то другой, похожей на нее одиночной нитью. Однако ошибки, возникающие при последовательных актах комплементарной полимеризации, будут накапливаться, и если частота появления ошибок, приходящихся на генерацию, умеренна или велика, то нити, отделенные друг от
друга несколькими поколениями, окажутся столь различными, что их ассоциация станет невозможной. Если нестабильные одиночные нити не смогут с легкостью образовывать стабильные двойные, то вся система окажется нестабильной, особенно при недостатке строительных блоков., Отсюда не следует, что частота ошибок должна равняться нулю; она должна быть настолько малой, чтобы обеспечить соответствующую концентрацию эквивалентных одиночных нитей. При этом условии нить, сильно отклоняющаяся от нормальной, будет с большой вероятностью элиминирована, так как она не может образовать пару с нормальной нитью и таким образом стать стабильной. Если же такая нить случайно окажется в благоприятных для нее условиях, то она сможет породить какую-то новую «мутантную» систему.
Наличие совершенной комплементарной полимеризации подразумевает передачу информации: последовательность оснований, существовавшая в матричной нити, сохраняется на протяжении ряда следующих друг за другом актов репликации. Единственная причина, по которой эта особая последовательность должна точно воспроизводиться, заключается именно в том, что она совпадает с последовательностью в исходной матричной нити. Иными словами, мы имеем здесь дело с соответствием ради самого соответствия.
В добиологической полинуклеотидной системе почти все последовательности оснований равноправны. Отсюда следует, что такая последовательность сама по себе не имеет никакого «смысла», т. е. не несет никакой информации, являясь лишь «шумом». Конечно, это справедливо в том случае, когда исходная последовательность образовалась в результате совершенно случайной полимеризации; это остается справедливым и тогда, когда исходная последовательность возникла в результате действия какого-то закона, не влияющего на последующую функцию самой системы. Вместе с тем исходная «бессмысленная» последовательность становится весьма осмысленной, как только возникает необходимость точно следовать ей. Информация возникла благодаря тому, что какая-то одна оределенная нить стала прародительницей системы, т. е. она возникла благодаря
