ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА (albercul) wrote,
ВЕТВЯЩАЯСЯ БИОСФЕРА
albercul

16. Три этапа космической эволюции в сторону жизни. Часть 4

Линейная доминанта в понимании          природы живой материи,
 происхождения и сущности жизни


Начало: (13), (14), (15)

Третий этап:
возникновение универсальной биолингвистики

«Я хочу узнать, как Господь создал этот мир. Мне неинтересно отдельно то или иное явление, спектр того или иного элемента; я хочу знать Его мысли. Всё остальное – детали».
(А. Эйнштейн)                            

                             
зеленая иголка                                                                 

Итак, линейная выстроенность идентичных и квазиидентичных мономеров (к тому же однозначно упорядоченных в стереохимическом отношении) открыла возможность для дальнейшей химической эволюции. В порядке реализации этой возможности в природе определились с течением времени два «языка». С одной стороны, - четырехбуквенный нуклеотидный, включающий сравнительно несложные по своему строению нуклеотиды, содержащие азотистые основания аденин, гуанин (производные пурина), цитозин, урацил и тимин (производные пиримидина). С другой, - двадцатибуквенный аминокислотный, включающий двадцать важнейших (как мы теперь говорим применительно к существующей жизни) аминокислот, отвечающих общей формуле RCH(NH2)CH2COOH.

Организованные на линейной основе, эти разные языки не только нашли, но и сумели понять друг друга. А это открыло перспективу для своеобразной транслитерации - передачи текста, написанного с помощью одного алфавита, средствами другого, то есть возможности перекодирования линейной последовательности нуклеотидов в линейную же последовательность аминокислот. Двадцатибуквенный аминокислотный язык вошёл в смысловое понимание с четырехбуквенным, вступил с ним в кодовые отношения. Последовательность аминокислот в полиамидах стала соответствовать последовательности нуклеотидов. Возникла универсальная биолингвистика, или, говоря математическим языком, произошло отображение одного множества в другое.

                        нуклеотидная цепь
                           
                               Фрагмент полинуклеотидного текста


                          полипептидная цепь2  
                     
                         Фрагмент полипептидного текста

Симбиотически дополнив друг друга и утратив уже способность существовать и функционировать отдельно, эти две линейно организованные макромолекулярные структуры поделили между собой потоки информации (полинуклеотиды), вещества и энергии (полипептиды), которые в своем неразрывном единстве и составили фундаментальную основу принципиально нового вида материи. На этой основе и сложилась жизнь, ставшая формой существования белково-нуклеиновых систем.

При всем этом следует особо выделить то лидирующее положение, которое захватила в самом начале жизни полинуклеотидная нить. Тому способствовал целый ряд объективных причин и счастливых совпадений. У полинуклеотидной нити оказался данный ей от природы весьма стабильный и некапризный (в химическом отношении) характер, простое и предельно четкое пространственное строение: жесткий фосфатно-углеводный остов (рибоза у РНК и дезоксирибоза у ДНК), на который нанизаны собственно кодирующие элементы - азотистые основания. Она метаболически достаточно инертна, что очень важно для длительного и надежного сохранения сложившейся на определенном отрезке эволюции последовательности нуклеотидов, а значит, и закодированной в них информации. В то же время высокая способность к самоинструктированию (путем узнавания комплементарных звеньев) объективно предрасполагает полинуклеотидную нить к точному самокопированию (матричному воспроизведению) как исходного, так и измененного (мутированного) состояния, разумеется, при наличии необходимых для этого строительных материалов. Даже будучи in vitro, то есть в пробирке, содержащей в растворе полный набор нуклеотидов, молекулы ДНК и РНК (при соблюдении некоторых дополнительных условий) самоудваиваются и отделяют от себя готовые копии независимо от последовательности оснований, образующих исходную нить.

Кроме того, внешние поверхности нуклеотидов оказались способными к попарной пространственной взаимодополняемости (взаимному соответствию по принципу «ключ-замок») за счет образования в строго определенных местах вторичных водородных связей и взаимного притяжения спаренных оснований (по схеме а - т(у), г - ц), надежно противостоящих тепловому разрыву. Эта тенденция, известная теперь под названием «комплементарность», получила мощное и далеко идущее развитие. Она и привела, в конце концов, к двойной спирали ДНК со всеми вытекающими отсюда последствиями для будущей жизни.

Сочетая в себе одновременно такие экстраординарные способности (обусловленные, подчеркнем еще раз, структурно-геометрическими и физико-химическими свойствами), нуклеотидный код приобрел (если только были другие возможные претенденты на эту роль) монопольное значение в природе вследствие своего превосходящего совершенства, а полинуклеотидная макромолекула стала в итоге универсальным и единственным на Земле носителем генетической памяти (от прокариот и вирусов до человека).

Отнюдь не пассивная роль выпала и на долю полипептидной нити. Однако её эволюция пошла в другом направлении. Выстроенные из аминокислотных остатков длинные полипептидные цепи приобрели тенденцию сворачиваться (конформировать) в неповторимые по своей замысловатости трехмерные макромолекулярные конструкции - глобулярные белки, в полном соответствии с той информацией, которая была предварительно закодирована в первичной (опять-таки линейной) последовательности аминокислот. Химические свойства традиционных органических молекул (жиров, углеводов и тех же нуклеиновых кислот) воспроизводят свойства входящих в их состав мономеров и, следовательно, могут быть описаны предсказуемым набором реакций, соответствующих классической теории А.М. Бутлерова. Биохимику достаточно изобразить на плоскости цепочку уравнений, и смысл стоящих за ними событий будет понятен. С белками этот номер не проходит. Здесь на сцену выступает качественно новый фактор пространственной структуры. Функциональное (химическое) поведение nbsp; изначально одномерной белковой системы стало всецело зависеть от её конечной трехмерной структурной организации. Ничего подобного природа ранее не знала. Эта очередная ее находка повлекла за собой беспрецедентный, потрясающий своей внезапной неожиданностью качественный скачо
к.      
                                   
                                      глобулярные белки

Глобулярные белки - это по сути дела уже автоматически управляемые программные системы, первые нанороботы, созданные по природной технологии. Им суждено было составить впоследствии гигантскую, практически неограниченную функциональную ёмкость: узнавание, катализ, регулирование, транспорт, структуризация, иммунозащита и многое другое. Сама генетическая нить оказалась (к её же благу!) под непрестанной и неусыпной опекой различных белков.

Продолжение следует

Tags: генетический код. комплементарность, конформация полипептидов, нуклеотидный язык
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 129 comments