Как создавалась жизнь (регуляционный аспект)
свободные размышления в перерывах между несвободными.
Очень многие в наше время представляют себе эволюцию как бесконечное стремление к новизне и реализацию этого стремления. Причем основой "стремления " мыслятся случайные изменения в самом "слепом" и самом "низком" по сложности субстратном этаже меняемости, - в молекулярных процессах, а именно, в изменениях состояний молекул-репликаторов. Такой вектор мышления не был характерен для естествоиспытателей 19 века, но в первой трети 20 века новым поколениям "пытливых умов" подарили ящичек Пандоры и произошло своего рода "массовое помешательство", которое не смогли остановить даже коллективный ум Уоддингтона, Гольдшмидта и Шмальгаузена. Правда, Уоддингтон успел изготовить рецепт антидота (для будущих поколений),
Шёл 1942 год (не лучшее время в Европе для науки), когда он впервые высказал в кратенькой статье, опубликованной в Nature, свою идею "стабилизации новшества" в духе Болдуина, да ещё назвал её “Canalization of Development and the Inheritance of Acquired Characters” (полагаю, что сделал он это намеренно и даже язвительно намеренно, прекрасно отдавая себе отчет в том, какую реакцию вызовет такое название в лабораториях за океаном). Пик же восхищения молекулами-репликаторами, которые вот-вот должны были тогда полететь из "ящика", мог бы быть назван доукинизмом, - это когда очередной "английский проповедник от науки" провозгласил, что эволюционируют не организмы (это так, пустое, - оболочки на колесиках, - vechicles ), а сами молекулы-репликаторы, которые, как истинные "кроты", - попав на планету, скрылись под шапкой созданных ими же самовоспроизводящихся тел и начали терпеливую работу в направлении подготовки планеты к чему-то ещё.
Это уже было too much, и хотя "ящички" еще далеко не иссякли своим волшебным содержимым, к началу 21 века эйфория как-то сама по себе понемногу спала и раздались поначалу робкие голоса, - "а откуда ящички?" и даже ещё более гнусное, - "а стало ли лучше и понятнее?". Кое кто нашел в пыльных углах скомканные листочки с подчерком Гольдшмидта (где просматривалось неразборчивое "не открывайте .....") и слегка пожелтевшие рецепты антидота Уоддингтона. Еще один современник Уоддингтона и Гольдшмидта, проявивший осторожность по отношению к ящичкам, был наш соотечественник Шмальгаузен. Эзоповым языком он начертил примерно следующее: что мол лучшая адаптация, - если, конечно, можешь, - вообще не меняться. Типа того, что если уже создана неубиваемая иномарка (годится для всех дорог), то и не надо дергаться. "Синица в руках" оно, вообще-то, практичнее, чем "журавль в небе". Да и вообще от добра добра не ищут, тем более если обстоятельства не меняются. - Ну а если винтики и шайбочки поставляют всё время разные? - Не проблема. Надо упираться. Надо воссоздавать ту же сложность (уже прошедшую все испытания) на взаимо заменяемых элементах разной формы, величины и тем более маркировки. Не быть "рабом слов" (которые все время меняются), а следовать за смыслом. Это было то же самое, что начертил Уоддингтон на коробочке антидота.
Изменения все равно будут происходить. Они будут накапливаться "на линиях сборки" и время от времени, - через большие промежутки времени, - проявляясь "на выходе" в виде слегка других моделей (не всегда их стоит называть новыми), под которые снова будет подстраиваться линия сборки ("линия сборки", - это канализированность процесса, и на неё уже немало средств потрачено, чтобы позволить себе без конца меняться под каждого нового поставщика гаичек; алгоритм сборки таков, что он адекватно реагирует на разные величины и формы гаичек и винтиков - это настоящая "игра в бисер"). В результате того, что сложность всё время "упирается", изменения идут медленно (в целом) и проявляются "на выходе" дискретно, сохраняя свою актуальность в течение ощутимого времени.
Можем ли мы обнаружить упираемость системы "сборки" в реальных биологических системах? - Конечно. - Все данные науки эмбриологии, начиная со времени Карла Бэра (середина 19 века) - прямое свидетельство этой самой "упираемости" по наблюдению за линией сборки. Все данные науки палеонтологии, со времен Лайэля, - прямое свидетельство этой упираемости "по факту" того продукта, что выходит с линии сборки. - Так в чем же дело? - Дело в коллективном сознании. - Оно тоже продукт (другой системной сборки), которое тоже упирается ("по умолчанию"), - потому что меняясь быстро, система теряет память. Поэтому "упираться всегда и везде", - до последнего вздоха- это главный "девиз жизни" в том законе джунглей, который представляет собой молекулярная основа биологической организации. Если бы еще на том уровне сложности, который представляет собой отдельная клетка, жизнь бы не научилась упираться (сопротивляться изменчивости молекулярных структур), она бы попросту не состоялась. Почему?
Потому что молекулы-репликаторы, сами по себе, - это совсем не обязательно инструмент создания сложности (и никак не её гарант). Вирусы построены на основе молекул РНК. Они создают (воспроизводят) свою очень малую сложность за счет того, что разрушают (убивают) сложность гораздо более высокого уровня (клеточную и надклеточную). Уже на заре жизни неизбежно была страшная "война миров" (она незримо продолжается и сейчас), - война репликаторов-разрушителей с само-интеграцией молекулярных процессов в сложность другого порядка (клетка), которую тот же Уоддингтон только и принимал как нижнюю границу понятия "живое". Если бы процессы интеграции не защитили себя от "всё разрушающей" РНК вирусов, то жизнь бы, как мы её видим и обсуждаем сейчас, попросту не состоялась бы. Аналогично этому, как писал еще академик Белов (минеролог), жизнь бы "не состоялась", если бы где-то на границе Докембрия и Кембрия живые клетки, позволившие расти на себе минеральным кристаллам (кальцит, арагонит, гидроксиапатит), не научились (сразу же) управлять их ростом, т.е. регулировать скорость минерализации и её остановку по первому требованию. В противном случае клеточная жизнь бы "засахарилась" уже на ранних этапах. И это конечно же была ещё одна великая "война миров", которую выдержала ранняя само-интеграция молекулярных процессов.
Собственные клеточные молекулы-репликаторы (РНК, ДНК и отчасти сами белки) не создавали эту сопротивляющуюся сложность. Они лишь соучаствовали её созданию. Это всего лишь частные механизмы в линии сборки, которые были ассимилированы (инкорпорированы) в неё, - по ходу долгого времени существования данной линии, - и слепо работают в рамках сложившейся традиции (такой вот линии сборки), которая целиком и полностью зиждется на системной саморегуляции (сетевая структура обратных связей), где каждый отдельный микро-элемент не несет никакой четкой функциональной специфичности ("незаменимых нет"). Своего рода "социальность" (интеграция) внутриклеточных процессов изначальна (это и есть сама жизнь) и со временем была интегрирована в уровень межклеточной интеграции ("социальности" клеточных объединений ), - в том и другом участвуют сходные сигнальные инструменты.
В чем состояла "cистема защиты" против РНК вирусов? - Оно состояло в принципиальном реагировании на всякое новшество "с большим испугом", т.е. в том, чтобы реагировать на любое "новое состояние" РНК-молекул внутри клетки как на отрицательное явление.
Обнаруживаются ли следы такой "войны миров" внутри клетки? - Несомненно. Это система репарации ("клеточная иммунология"), в которой задействованы все самые разные молекулярные инструменты, - разнообразные белки и микро-РНК. Как только они опознают любое новшество в структуре молекулы инфо-РНК, уже вне ядра, то бросаются, стимулируя друг друга, на это новшество и совместно изничтожают его, производя в том числе, как продукт разрушения, те самые микро-РНК, которые могут уже проникнуть и в ядро, и сотворить репарацию даже в укрывшейся в цитадели ядра молекуле ДНК, - обнаруживая в ней "нехорошее новшество" по зеркальному сличению со своей собственной структурой. Воистину великое царство молекулярного иезуитства, на котором зиждется устойчивость клеточной организации.
Парадоксально, но можно предположить, что та значительная "мусорная" доля ДНК генома, которая не создает белки, но все-таки создает РНК (до 90% у растений, 50-60% у нас, animals), разбиваемую потом на множество "что-то регулирующих" микро-РНК, - это как раз плоды системы борьбы с новшествами ДНК, которые (плоды) параллельно создавались другой, причем со временем наименьшей, частью генома. Тогда сама молекула ДНК любого организма - это яркий пример гегелевской "борьбы противоположностей", на которой зиждется устойчивость первичного элементарно живого "сообщества", - внутриклеточной организации; равновесно инкорпорировавшей способность одних и тех же молекул-репликатров как создавать, так и разрушать.
Во многих случаях повернуть вспять случайные изменения последовательностей нуклеотидов в "основной материнской молекуле" (ДНК) не удается. Однако существует масса молекулярно-эпигенетических механизмов, работающих по принципу петель обратных связей (метилирование ДНК и модификации гистонов - самые простые из них), с помощью которых можно выключить активность изменившегося сайта или забуферить эффекты его нового проявления на уровне создаваемых им первичных продуктов, которые, таким образом, ничего не изменят "на выходе", т.е. в пороговых настройках клеточного метаболизма, выступающих ключевыми сигналами в процессах формообразования. И все это опять же "релаксация системы развития", т.е. сбрасывания того локального "напряжения", которое было создано молекулярным новшеством. Причем "сбрасывание" по хорошо отработанному сигнальному пути (пути авторегуляционных взаимодействий компонентов одной системы - все те же каскады регуляции движения на перекрестках), который прошел отработку в течение миллиарда лет и многих миллиардов поколений клеток.
(с) К.Е.Михайлов
Очень многие в наше время представляют себе эволюцию как бесконечное стремление к новизне и реализацию этого стремления. Причем основой "стремления " мыслятся случайные изменения в самом "слепом" и самом "низком" по сложности субстратном этаже меняемости, - в молекулярных процессах, а именно, в изменениях состояний молекул-репликаторов. Такой вектор мышления не был характерен для естествоиспытателей 19 века, но в первой трети 20 века новым поколениям "пытливых умов" подарили ящичек Пандоры и произошло своего рода "массовое помешательство", которое не смогли остановить даже коллективный ум Уоддингтона, Гольдшмидта и Шмальгаузена. Правда, Уоддингтон успел изготовить рецепт антидота (для будущих поколений),
Шёл 1942 год (не лучшее время в Европе для науки), когда он впервые высказал в кратенькой статье, опубликованной в Nature, свою идею "стабилизации новшества" в духе Болдуина, да ещё назвал её “Canalization of Development and the Inheritance of Acquired Characters” (полагаю, что сделал он это намеренно и даже язвительно намеренно, прекрасно отдавая себе отчет в том, какую реакцию вызовет такое название в лабораториях за океаном). Пик же восхищения молекулами-репликаторами, которые вот-вот должны были тогда полететь из "ящика", мог бы быть назван доукинизмом, - это когда очередной "английский проповедник от науки" провозгласил, что эволюционируют не организмы (это так, пустое, - оболочки на колесиках, - vechicles ), а сами молекулы-репликаторы, которые, как истинные "кроты", - попав на планету, скрылись под шапкой созданных ими же самовоспроизводящихся тел и начали терпеливую работу в направлении подготовки планеты к чему-то ещё.
Это уже было too much, и хотя "ящички" еще далеко не иссякли своим волшебным содержимым, к началу 21 века эйфория как-то сама по себе понемногу спала и раздались поначалу робкие голоса, - "а откуда ящички?" и даже ещё более гнусное, - "а стало ли лучше и понятнее?". Кое кто нашел в пыльных углах скомканные листочки с подчерком Гольдшмидта (где просматривалось неразборчивое "не открывайте .....") и слегка пожелтевшие рецепты антидота Уоддингтона. Еще один современник Уоддингтона и Гольдшмидта, проявивший осторожность по отношению к ящичкам, был наш соотечественник Шмальгаузен. Эзоповым языком он начертил примерно следующее: что мол лучшая адаптация, - если, конечно, можешь, - вообще не меняться. Типа того, что если уже создана неубиваемая иномарка (годится для всех дорог), то и не надо дергаться. "Синица в руках" оно, вообще-то, практичнее, чем "журавль в небе". Да и вообще от добра добра не ищут, тем более если обстоятельства не меняются. - Ну а если винтики и шайбочки поставляют всё время разные? - Не проблема. Надо упираться. Надо воссоздавать ту же сложность (уже прошедшую все испытания) на взаимо заменяемых элементах разной формы, величины и тем более маркировки. Не быть "рабом слов" (которые все время меняются), а следовать за смыслом. Это было то же самое, что начертил Уоддингтон на коробочке антидота.
Изменения все равно будут происходить. Они будут накапливаться "на линиях сборки" и время от времени, - через большие промежутки времени, - проявляясь "на выходе" в виде слегка других моделей (не всегда их стоит называть новыми), под которые снова будет подстраиваться линия сборки ("линия сборки", - это канализированность процесса, и на неё уже немало средств потрачено, чтобы позволить себе без конца меняться под каждого нового поставщика гаичек; алгоритм сборки таков, что он адекватно реагирует на разные величины и формы гаичек и винтиков - это настоящая "игра в бисер"). В результате того, что сложность всё время "упирается", изменения идут медленно (в целом) и проявляются "на выходе" дискретно, сохраняя свою актуальность в течение ощутимого времени.
Можем ли мы обнаружить упираемость системы "сборки" в реальных биологических системах? - Конечно. - Все данные науки эмбриологии, начиная со времени Карла Бэра (середина 19 века) - прямое свидетельство этой самой "упираемости" по наблюдению за линией сборки. Все данные науки палеонтологии, со времен Лайэля, - прямое свидетельство этой упираемости "по факту" того продукта, что выходит с линии сборки. - Так в чем же дело? - Дело в коллективном сознании. - Оно тоже продукт (другой системной сборки), которое тоже упирается ("по умолчанию"), - потому что меняясь быстро, система теряет память. Поэтому "упираться всегда и везде", - до последнего вздоха- это главный "девиз жизни" в том законе джунглей, который представляет собой молекулярная основа биологической организации. Если бы еще на том уровне сложности, который представляет собой отдельная клетка, жизнь бы не научилась упираться (сопротивляться изменчивости молекулярных структур), она бы попросту не состоялась. Почему?
Потому что молекулы-репликаторы, сами по себе, - это совсем не обязательно инструмент создания сложности (и никак не её гарант). Вирусы построены на основе молекул РНК. Они создают (воспроизводят) свою очень малую сложность за счет того, что разрушают (убивают) сложность гораздо более высокого уровня (клеточную и надклеточную). Уже на заре жизни неизбежно была страшная "война миров" (она незримо продолжается и сейчас), - война репликаторов-разрушителей с само-интеграцией молекулярных процессов в сложность другого порядка (клетка), которую тот же Уоддингтон только и принимал как нижнюю границу понятия "живое". Если бы процессы интеграции не защитили себя от "всё разрушающей" РНК вирусов, то жизнь бы, как мы её видим и обсуждаем сейчас, попросту не состоялась бы. Аналогично этому, как писал еще академик Белов (минеролог), жизнь бы "не состоялась", если бы где-то на границе Докембрия и Кембрия живые клетки, позволившие расти на себе минеральным кристаллам (кальцит, арагонит, гидроксиапатит), не научились (сразу же) управлять их ростом, т.е. регулировать скорость минерализации и её остановку по первому требованию. В противном случае клеточная жизнь бы "засахарилась" уже на ранних этапах. И это конечно же была ещё одна великая "война миров", которую выдержала ранняя само-интеграция молекулярных процессов.
Собственные клеточные молекулы-репликаторы (РНК, ДНК и отчасти сами белки) не создавали эту сопротивляющуюся сложность. Они лишь соучаствовали её созданию. Это всего лишь частные механизмы в линии сборки, которые были ассимилированы (инкорпорированы) в неё, - по ходу долгого времени существования данной линии, - и слепо работают в рамках сложившейся традиции (такой вот линии сборки), которая целиком и полностью зиждется на системной саморегуляции (сетевая структура обратных связей), где каждый отдельный микро-элемент не несет никакой четкой функциональной специфичности ("незаменимых нет"). Своего рода "социальность" (интеграция) внутриклеточных процессов изначальна (это и есть сама жизнь) и со временем была интегрирована в уровень межклеточной интеграции ("социальности" клеточных объединений ), - в том и другом участвуют сходные сигнальные инструменты.
В чем состояла "cистема защиты" против РНК вирусов? - Оно состояло в принципиальном реагировании на всякое новшество "с большим испугом", т.е. в том, чтобы реагировать на любое "новое состояние" РНК-молекул внутри клетки как на отрицательное явление.
Обнаруживаются ли следы такой "войны миров" внутри клетки? - Несомненно. Это система репарации ("клеточная иммунология"), в которой задействованы все самые разные молекулярные инструменты, - разнообразные белки и микро-РНК. Как только они опознают любое новшество в структуре молекулы инфо-РНК, уже вне ядра, то бросаются, стимулируя друг друга, на это новшество и совместно изничтожают его, производя в том числе, как продукт разрушения, те самые микро-РНК, которые могут уже проникнуть и в ядро, и сотворить репарацию даже в укрывшейся в цитадели ядра молекуле ДНК, - обнаруживая в ней "нехорошее новшество" по зеркальному сличению со своей собственной структурой. Воистину великое царство молекулярного иезуитства, на котором зиждется устойчивость клеточной организации.
Парадоксально, но можно предположить, что та значительная "мусорная" доля ДНК генома, которая не создает белки, но все-таки создает РНК (до 90% у растений, 50-60% у нас, animals), разбиваемую потом на множество "что-то регулирующих" микро-РНК, - это как раз плоды системы борьбы с новшествами ДНК, которые (плоды) параллельно создавались другой, причем со временем наименьшей, частью генома. Тогда сама молекула ДНК любого организма - это яркий пример гегелевской "борьбы противоположностей", на которой зиждется устойчивость первичного элементарно живого "сообщества", - внутриклеточной организации; равновесно инкорпорировавшей способность одних и тех же молекул-репликатров как создавать, так и разрушать.
Во многих случаях повернуть вспять случайные изменения последовательностей нуклеотидов в "основной материнской молекуле" (ДНК) не удается. Однако существует масса молекулярно-эпигенетических механизмов, работающих по принципу петель обратных связей (метилирование ДНК и модификации гистонов - самые простые из них), с помощью которых можно выключить активность изменившегося сайта или забуферить эффекты его нового проявления на уровне создаваемых им первичных продуктов, которые, таким образом, ничего не изменят "на выходе", т.е. в пороговых настройках клеточного метаболизма, выступающих ключевыми сигналами в процессах формообразования. И все это опять же "релаксация системы развития", т.е. сбрасывания того локального "напряжения", которое было создано молекулярным новшеством. Причем "сбрасывание" по хорошо отработанному сигнальному пути (пути авторегуляционных взаимодействий компонентов одной системы - все те же каскады регуляции движения на перекрестках), который прошел отработку в течение миллиарда лет и многих миллиардов поколений клеток.
(с) К.Е.Михайлов