997. ЛИНЕЙНАЯ ДОМИНАНТА В ПОНИМАНИИ ФЕНОМЕНА ЖИЗНИ
ОГЛАВЛЕНИЕ ЖУРНАЛА:
Записи 2 - 245 http://albercul.livejournal.com/49123.html
Записи 246 - 661 http://albercul.livejournal.com/65567.html
Записи 662 и далее http://albercul.livejournal.com/172658.html
Начало: (893), (916), (961), (968), (975), (985), (993)
8. Диктатура генетической нити
Считаю необходимым еще раз 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 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).
Итак, полинуклеотидная нить, в силу ее уникальных природных качеств, с самого начала захватила инициативу в новообразованной гетерогенной системе, подчинив задаче собственного существования и размножения все происходящие в ней процессы молекулярного метаболизма. В эволюции материи возник беспрецедентный случай, на который в свое время указывал Э. Шредингер: регулярное течение событий в природе никогда ранее не было следствием какой-либо одной упорядоченной, приведенной в систему группы атомов. Теперь же именно конкретная линейная структура привела в движение закономерные и динамические процессы, которые оказались в тесной связи не только между собой, но и с экологическими факторами внешней среды как источником материально-энергетических ресурсов, необходимых для протекания и воспроизведения этих процессов. Полинуклеотидная нить в полном смысле стала в природе неким мощным системообразующим фактором, приведшим в конечном итоге не только к созданию на Земле биосферы, но и появлению в ней человека.
Ни в коей мере не следует упускать из виду тот энергетический фон, на котором возникало и формировалось триумфальное шествие генетической нити. Помимо нуклеотидмонофосфатов, образовавших генетическую нить, огромное значение в судьбе жизни приобрели существующие в свободном состоянии макроэргические нуклеотиддифосфаты и нуклеотидтрифосфаты. Особенно важную роль приобрела аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) - универсальный аккумулятор энергии и непосредственный её источник для всех процессов жизнедеятельности. Запасённая в макроэргических связях (P-O-P) потенциальная энергия освобождается при гидролитическом отщеплении одной фосфатной группы и превращении АТФ в АДФ. Более того, эти соединения явились непосредственными предшественниками (исходным субстратом) для биосинтеза нуклеиновых кислот - ДНК и РНК. Образование и гидролиз АТФ происходят ныне во всех типах живых клеток непрерывно.
В этих условиях с самого начала установилась обратная (нашему стереотипному представлению, т.е. по человеческим меркам) иерархия и субординация. Низшее (оно же самое стабильное и детерминированное!) звено стало оказывать направляющее влияние на свойства и функции высшего. Иначе говоря, установилась жёсткая и обязательная к исполнению вертикаль власти, идущая, однако, снизу вверх, а не сверху вниз. Установилась диктатура генома. Смысл жизни оказался в полном подчинении от генетического смысла. Биологические процессы стали инициироваться и проистекать от изначальной (имманентной), объективно обусловленной способности генетической нити осуществлять конвариантную (по терминологии Н.В. Тимофеева-Ресовского) редупликацию.
Линейная последовательность нуклеотидов стала определять как функции, так и структуры жизни. Случайные изменения в нуклеотидном тексте (мутации) стали порождать (через систему молекулярно биологических и биохимических процессов) адекватные им новые биологические формы, закрепляемые естественным отбором уже целенаправленно, в соответствии с внешними требованиями. Сначала (если рассматривать исторически) в качестве одноклеточного организма, а затем позднее - и многоклеточного. Вдумайтесь! Всякая новая индивидуальная жизнь начинается с того, что в первоначально единственной зародышевой клетке включается генокопировальная фабрика. В результате многоклеточный организм становится по мере развития и роста вместилищем растиражированного в миллиарды копий (по количеству образующих его клеток) в принципе одного и того же генома. А иначе и быть не могло: каждая новая клетка происходит от предыдущей (другого пути нет), причем запускается этот процесс посредством удвоения и последующего разделения генома, как и повелось с самого начала возникновения жизни на Земле.
Нуклеотидный текст стал изначальным проектировщиком, заказчиком и строителем одновременно. Совершенствуясь, он модернизирует и свою вспомогательную инфраструктуру, ни на шаг не отступая при всем этом от своего эгоистического принципа самовоспроизведения. Поймите! Именно в это русло (в эти «узкие врата») была втиснута с самого начала биологическая эволюция. Именно в этом ключе земная жизнь, меняясь во времени, по сути дела, только в лицах, неуклонно гнёт свою линию от возникновения первой прокариотной клетки до сегодняшнего дня.
Достижения современного естествознания почти не оставляют сомнения в том, что на ранних этапах предбиологической эволюции всецело господствовали наиболее простые РНК-подобные полинуклеотиды, способные не только к репликации, но и к самокатализу (о такой способности свидетельствуют, в частности, функционирующие ныне в живой клетке рибозимы), а также хранению и передаче наследственной информации, организации последовательности аминокислот при синтезе белков. Широкое участие различных РНК в современных внутриклеточных процессах в свою очередь может быть расценено как остаток частично сохранившейся машинерии древнейших времен, когда молекулы РНК были единственными «молекулами жизни» и контролировали все жизненные процессы. Разделение функций между РНК и ДНК произошло позднее, и это стало крупным прогрессивным шагом эволюции, закрепленным естественным отбором. Как бы то ни было, в начале жизни, выходит, и в самом деле было слово. Но словом этим стал линейно организованный ген. Иначе говоря, извечный каверзный вопрос, «что было в начале: яйцо или курица?», получает в этом свете вполне определенный ответ: в начале было яйцо (то есть, надо понимать, первозданный ген).
Наши разум и чувства не готовы примириться с мыслью о том, что всякая живая плоть, именуемая целостным организмом, которая ходит по земле (а также ползает, плавает, летает, наконец, думает и разумеет) и внешне кажется нам вполне, особенно если говорить о нас самих, самодостаточной и самодовлеющей, выполняет по сути дела вспомогательную роль некой оболочки генома, его «производственной инфраструктуры». Пребывая в ней, геном строит ее под себя в соответствии со своими прихотями, поддерживая адекватный ему порядок, время от времени перестраивает ее в соответствии со своим измененным (мутированным) состоянием, используя для этого выработанное в процессе эволюции непостижимое множество тончайших и чрезвычайно эффективных энергетических, биохимических и молекулярно-биологических механизмов. Тому, что мы называем целостным организмом, отведена еще разве что роль добытчика пищи и распространителя генов в жизненном пространстве (в виде семян, спор, различных зародышей и т.п.) с целью его максимального освоения ими. В этом свете извечный и мучительный для нас вопрос о смысле жизни получает простой и весьма прозаический (в естественнонаучном отношении) ответ: смысл жизни состоит в жизни генетического смысла.
Жизнь есть генократия. Совокупный генетический фонд правит бал на планете Земля. Безудержное стремление всех ныне существующих организмов к размножению, вызывающее всеобщее наше удивление (а также восхищение и недоумение), непрерывное и неустанное созидание и разрушение живого вещества, возникновение новых биологических форм в процессе эволюции, наконец, слаженное функционирование всей биосферы как глобальной экосистемы (разумеется, в рамках материально-энергетических ресурсов и других возможностей Земли) - все это инициируется и проистекает от изначальной (врожденной) способности генетической нити осуществлять конвариантную редупликацию.
В дискуссиях вокруг генетической инженерии (хорошо ли это или плохо, полезно или вредно, нравственно или безнравственно и т.д.) мы, кажется, еще не осознали главного. В эволюции биосферы ныне, на наших глазах свершился очередной, быть может, даже беспрецедентный в масштабах Вселенной поворот. Разум, будучи сам порождением эволюции, став на определенном ее этапе планетарной силой, восстал против диктатуры генома. Скрытый, невидимый и таинственный ген всегда управлял нами снизу. Теперь мы дерзновенно замахнулись управлять им сверху (чтобы он в свою очередь лучше управлял нами, но опять-таки снизу!). Лозунг «мы не можем ждать милостей от природы» становится в этой связи вновь и, как никогда ранее, актуальным.
Другое дело, что человечество отправилось тем самым в новое, совершенно неведомое и, безусловно, рискованное плавание. И никто не знает, в какую гавань оно себя приведет. Но соблазн велик, критическая точка бифуркации уже пройдена, а это значит, что назад пути нет.
Продолжение следует