Биохимическое предопределение - Кеньон Д.
Скачать (прямая ссылка):
живых систем в настоящее время зависит от присутствия в них таких сложных
соединений, как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т. п. Можем ли
мы сказать что-либо о возникновении такого типа соединений?
ВЫВОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
305-
Б. Проводя модельные эксперименты также в водной и твердой фазах и
используя готовые мономеры в качестве исходных реагентов, мы убедились в
том, что в различных вероятных геохимических условиях можно синтезировать
все те классы макромолекул, о которых вы говорили. Например, образующиеся
в этих условиях полимеры аминокислот имеют молекулярный вес, достигающий
десятков и сотен единиц. Даже полинуклеотиды удается синтезировать в
условиях, которые вполне вероятны в геохимическом смысле. Мы располагаем
весьма многочисленными данными, свидетельствующими о том, что в модельных
экспериментах вполне могут быть синтезированы не только биомономеры, но и
наиболее существенные классы биополимеров.
А. Однако современные белки, например, построены как вполне определенные
линейные последовательности аминокислотных остатков. В структуре этих
полимеров аминокислот содержится большое количество информации, а
свойства полимеров определяются в основном последовательностью мономерных
единиц. Как можно представить себе возникновение таких специфических, а
не беспорядочных последовательностей мономеров?
Б. В гл. V мы привели многочисленные данные, свидетельствующие о том, что
связывание аминокислот происходит отнюдь не беспорядочным образом и что
существуют явные ограничения, вынуждающие их предпочтительно образовывать
определенные последовательности. Независимо от того, отражают ли частные
методы синтеза, описанные в предыдущих главах, наиболее распространенные
процессы, происходившие на первобытной Земле, эти исследования позволяют
выявить тенденцию к самоорганизации, несомненно присущую простым
биологическим соединениям. Так, например, глицин соединяется с другой
молекулой глицина с образованием диглицина гораздо легче, чем с молекулой
фенилаланина с образованием глицилфенилаланина.
А. Иными словами, по-вашему, самим реагирующим молекулам присущи
свойства, предопределяющие окончательную природу образующегося полимера.
В этом смысле «информацию» можно определить как то, что направляет и
определяет тот или иной тип организации.
Б. Именно это я и имел в виду.
А. Но даже если это так, то какую связь здесь можно усмотреть с
возникновением биологической упорядоченности? Хотя в лаборатории при
проведении реакций полимеризации аминокислот в отсутствие нуклеиновых
кислот действительно образуются определенные последовательности, означает
ли это, что такого рода реакции действительно имеют отношение к процессам
биогенеза? И какое отношение они имеют к современным живым системам?
20—1139
306
ГЛАВА VII
Б. Вы помните, что если расположить в убывающей последовательности
вероятности образования димеров из большого числа различных исходных
аминокислот, а затем сопоставить этот ряд с такой же шкалой вероятностей
для аминокислотных последовательностей в современных белках (но данным
анализа частоты ближайших соседей), то обнаруживаются удивительно сходные
тенденции.
А. Это верно. Итак, мы можем объяснить возникновение биомономеров в
предполагаемых условиях первобытной Земли.
Б. Да.
А. Кроме того, вполне можно допустить, что в примитивных условиях легко
могла происходить полимеризация этих элементов.
Б. Согласен.
А. И мы не только наблюдаем образование биополимеров, по обнаруживаем
также, что эти полимеры состоят из определенных специфических
последовательностей, формирование которых определяется свойствами,
присущими самим объединяющимся элементам.
Б. Справедливо. Но приходится признать, что до сих пор мы изучали только
образование димеров, так что мы не знаем, в какой степени эта
специфичность характерна для формирования полимеров.
А. Да, но химическая природа пептидной связи на уровне димера та же, что
и на уровне полимера. Поэтому я полагаю, что те явления, которые мы
наблюдаем на уровне димера, играют основную роль и на уровне полимера.
Б. Следовательно, Вы утверждаете, что главной силой, определяющей
образование последовательности, служит взаимодействие между ближайшими
соседями. Применяя последовательно такой подход, резонно предположить,
что взаимодействия, возникающие благодаря вторичной и третичной
структуре, также имеют большое значение на более высоких уровнях
полимеризации, о чем мы говорили в гл. V. Однако, коль скоро однажды
возникла жизнь и началась дарвиновская эволюция, аминокислотные
последовательности могли изменяться за счет точковых мутаций
генетического материала. Разве в результате таких процессов
аминокислотные последовательности в белках не должны были оказаться
измененными по сравнению с первоначальными последовательностями? А если
это так, то почему частота ближайших соседей в современных белках должна
иметь сходство с частотой ближайших соседей в дипептидах, образующихся в
