Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Я никоим образом не хочу уменьшать то большое значение, которое имеют в процессе создания информации и статистическом исправлении ошибок случайные испытания и статистический процесс отбора. Кимура [22] показал, что количество информации, накопленной путем естественного отбора начиная с кембрийского периода, составляет примерно 108 битов, что, казалось бы, соответствует увеличению фенотипической сложности от кембрийских медуз и ракообразных до современных организмов. Но мы строим теорию эволюции, исходя из данных по биохимии высокоразвитых организмов, в основе которой лежат единые фундаментальные и очень сложные процессы молекулярной регуляции, хотя в то же время между организмами существуют большие структурные и функциональные различия. Нет никаких указаний на то, что за счет мутаций и естественного отбора когда-либо произошли заметные изменения в общем типе транскрипции нуклеиновых кислот, кодирования аминокислот и белкового синтеза, что вместе составляет так называемую самореплицирующуюся единицу. Следовательно, при рассмотрении эволюции самореплицирующихся систем мы не должны ограничиваться крайними случаями: стохастической химической эволюцией, с одной стороны, и гипотезой мутаций и естественного отбора высших организмов — с другой. Между ними лежит целый спектр наследственных селективных и эволюционных процессов.
Рассмотрим теперь случай, когда линейная последовательность определяет конформацию, как это характерно для белков. Выше, рассматривая случай, когда конформация определяет линейную последовательность, мы постулировали, что присоединение мономеров типа А стимулируется двумя идентичными соседними мономерами, а присоединение мономеров типа В — двумя различными мономерами в определенном положении. Предположим теперь, что те же физические силы, которые благоприятны для такого присоединения в процессе роста, будут также благоприятны для присоединения в процессе последующего изгибания построенного полимера. Например, полимер (АВВ)„, если он изгибается вслед за последним мономером В в периоде, будет продолжать расти с прежней линейной последовательностью:
Изгиб после любого другого мономера даст другую линейную последовательность, в чем нетрудно убедиться. Следовательно, мы можем ожидать, что наиболее вероятная конформация поли-
'-*-А ВВАВВАВВ В А В В А В В А
С
А В В
мера типа (АВВ)„, образованного в соответствии с данным правилом, возникнет путем изгибания полимера в месте последнего В-мономера в периоде. При том же самом правиле роста цепи другая линейная последовательность даст другой тип свертывания, и наоборот, иной тип свертывания даст иную линейную последовательность. Я еще раз подчеркиваю, что существуют определенные типы правил, выражающих, с одной стороны, зависимость последовательности от конформации, а с другой — зависимость конформации от последовательности. Приняв это условие, нетрудно показать, что можно, не вдаваясь в частности, провести параллель между такими макромолекулярными системами и машиной Тьюринга [35]; правила наращивания цепи и инструкция о ее свертывании в случае макромолекулярных систем соответствуют внутренним состояниям машины, а линейная последовательность аналогична ленте [33, 36]. С физической точки зрения мы можем рассматривать правило роста как совокупность информации о линейной последовательности и информации о порядке свертывания. Если бы такого правила не существовало, линейная последовательность и порядок свертывания были бы полностью независимы, следовательно, правило наращивания цепи уменьшает общую потенциальную емкость информации сополимера за счет прямой связи с источником информации (т. е. внешней средой). Наконец, предвосхищая биологический подход, мы можем рассматривать линейную последовательность как наследственную память, тогда как зависящее от последовательности свертывание отражает функциональное выражение этой памяти, связанное с внешними условиями. Но в отличие от высших организмов эта связь работает в обоих направлениях. Ясно, что в полимерах, растущих при таких ограничениях, информация, содержащаяся в любое данное время в линейной последовательности, может быть получена как из внешней среды, так и от родительской последовательности. Оба типа информации в равной степени наследуемы, и фактически их можно различить только при условии, что известна полная история каждой данной последовательности. Возможно также, что последовательность изменяется за счет случайных мутаций во время роста или после его окончания. В обоих случаях могут возникать мутации, способные дать начало новым последовательностям, которые будут в равной степени наследуемы. В случаях, когда какой-то селективный процесс вызывает исчезновение определенных последовательностей, а не прямое изменение их конформации или последовательности, он может быть назван естественным отбором.
Подводя итоги, можно сказать, что известные свойства роста простого тактического полимера и свойства его конформации предполагают элементарный тип наследственного процесса, в котором информация может быть либо заключена в линейной последователь-
