Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
В процессе эволюции у животных развилась способность обеспечивать стабильность внутренних тканей, защищая их от превратностей внешней среды. Животных, неспособных регулировать осмотическое давление своих внутренних жидкостей, называют пойкилоосмотическими. К этой группе относятся некоторые беспозвоночные. Остальные беспозвоночные и все позвоночные сохраняют относительно постоянное внутреннее осмотическое давление, отличное от такового среды, в которой они живут. Их называют гомойоосмотическими животными (Eckert, Randall, 1978).
У животных, сумевших колонизировать такие крайне неблагоприятные в осмотическом отношении местообитания, как пустыни и пресноводные водоемы, выработались способы регуляции содержания воды и концентрации растворенных веществ в организме. Есть даже такие животные, которые способны изменять свою среду. Если морских турбеллярий Procerodes whe-atlandi поместить в небольшой сосуд с пресной водой поодиночке, то они быстро гибнут и распадаются. Если же они образуют группы, то живут бесконечно долго. Это объясняется высокой скоростью, с которой группа выделяет кальций, противодействуя таким образом гипотоническому эффекту пресной воды (АПее, 1931, 1938).
Как ген, хромосома и клетка противодействуют среде и избегают гибели
Открытие ферментативных функций РНК
Еще в 1965 г. Рич высказал мнение, что до возникновения генетического кода в его современной форме роль примитивной рибосомы играла крупная молекула РНК. Ее поверхность могла использоваться для конденсации цепи мРНК с более мелкими молекулами РНК, к которым были присоединены аминокислоты или другие молекулы. Согласно Ричу (Rich, 1965), этот примитивный механизм мог функционировать как первичный конвейер для сборки полиаминокислот. Открытие, что сама РНК обладает ферментативными свойствами (Westheimer, 1986), делает это предположение весьма вероятным. Как утверждает Гилберт (Gilbert, 1986), в начальный период эволюции клетки белковые ферменты были ей не нужны. Синтез новой молекулы РНК из предшественников и РНК-матрицы могли катализировать РНК-ферменты, называемые рибозимами. С самого начала эволюции клетки молекулы РНК выполняли каталитические функции, что было необходимо для самосборки этих молекул из нуклеотидного «бульона». Просто они делалн это медленнее, чем белковые ферменты, появившиеся позднее и лишь значительно повысившие скорость протекания в клетке реакций.
Полисахариды выполняют в клетке функции, ранее приписывавшиеся генам
Не следует забывать, что в молекулах ДНК и РНК имеется сахаро-фосфатный остов. Следовательно, они не могли появиться в клетке до того, как образовались полисахариды. А из этого вытекает, что ДНК и РНК уже зависят от той упорядоченности, которая свойственна организации сахаров и их функциям.
Кроме того, теперь выясняется, что моносахариды способны, подобно нуклеотидам и аминокислотам, служить кодовыми словами молекулярного языка клетки. Специфичность многих природных соединений записана в моносахаридах, в которых слова (составляющие словарь биологической специфичности) обра-
зуются путем вариации типов используемых сахаров, характера их связей и точек ветвления.
1. Чистые полисахариды могут выступать в роли антигенов и нести специфическую иммунологическую информацию. Галактоза служит маркером, детерминирующим время жизни многих сывороточных гликопротеинов в крови млекопитающих.
2. Узнавание клеток обеспечивается находящимися на клеточной поверхности сахарами, которые служат рецепторами (Sharon, 1980).
С помощью многих полисахаридов чисто химическим путем осуществляется ряд клеточных процессов, которые прежде связывали с продуктами генов.
Как ДНК противодействует среде
Физико-химические процессы, в которых участвуют макромолекулы, уже так жестко определены и так прочно сопряжены в циклах взаимодействия с другими макромолекулами, что влняние на них внутренней среды клетки, а тем более среды, окружающей клетку или организм в целом, затруднено.
Что касается ДНК, то наилучшим примером служит процесс ее репарации. Если в молекулу ДНК включаются основания таким образом, что при этом разрушается ее первоначальная организация, то немедленно проявляется четко выраженная канализация. Молекула способна к репарации нанесенного ей повреждения, причем ее первоначальная структура полностью восстанавливается. Так поддерживается жесткая химическая канализация.
Однако самое существенное состоит в том, что ДНК не способна производить репарацию сама по себе: за этот процесс ответственна определенная группа белков (Hanawalt, 1972; Fri-edberg, 1985). Из этого видно, как при зарождении клеточной организации возникли взаимозависимость и тесная связь главных макромолекул друг с другом.
Как гены противостоят окружающей среде
Ген представляет собой настолько высокоразвитую структуру, что он способен избегать воздействий среды многими способами. Благодаря своей высокоспециализированной организации он эволюционирует по собственным каналам.
