Эволюционное совершенствование

Нужно «открыть путь» для реализации полезных мутаций, реализации эволюционного потенциала. Этого можно достичь лишь одним способом: время жизни каждой матричной полимерной молекулы должно быть ограниченным, необходима закономерно наступающая смерть, т. е. распад матричных молекул по истечении некоторого времени жизни. Иными словами, условием длительного осуществления эволюции оказывается смена процессов синтеза процессами распада.
Каков в общем виде способ реализации вновь возникших мутаций в условиях заполненности ареала ранее образовавшимися видами?
Наверное, таких способов, по крайней мере, два. Вновь возникшие виды должны быть в состоянии «поедать» виды, образовавшиеся ранее, и использовать их материал для построения своих матричных молекул, или ранее появившиеся виды должны сами распадаться по истечении некоторого времени жизни. Первый способ (столь популярный на поздних стадиях эволюции), по-видимому, нереален на ранних интересующих нас сейчас стадиях. Представим себе даже, что вновь возникшие затравки — матрицы — обладают каталитическими свойствами, позволяющими им ускорить распад образовавшихся ранее. И что же? Эти каталитические свойства приведут к разрушению как ранее возникших, так и вновь возникающих. Невероятно спонтанное в результате однократной мутации появление в полимерной цепи такой последовательности мономеров, которая катализировала бы распад всех остальных последовательностей, а свою бы не разрушала. Для избирательного поедания представителей лишь чужого вида необходим длительный процесс эволюционного совершенствования, выработки механизмов различения «свое — чужое».
Для обеспечения распада матричных молекул нет необходимости придумывать сложные регуляторные механизмы — типа бомбы замедленного действия, взрывающей матричную полимерную молекулу после некоторого времени ее существования, ее жизни. Эволюция осуществляется в открытой системе, пронизываемой потоками энергии разного типа, которые обеспечивают эволюцию энергетически и служат причиной мутаций. Таким образом, в результате мутаций возникают не только затравки новых видов. Тепловые флуктуации, ультрафиолетовое и более жесткое излучения повреждают уже заполимеризованные матричные молекулы. Накопление возникших повреждений и приводит через некоторое время (время жизни) к разрушению полимерных молекул.
Однако на самих примитивных стадиях эволюционного совершенствования может преобладать весьма простой механизм, ограничивающий время жизни уже образовавшихся матричных форм.
В нашей абстрактной модели с полиморфной кристаллизацией время жизни данной i-й формы тем меньше, чем быстрее она образуется. Действительно, одинаковая термодинамическая стабильность всех форм означает равенство всех констант равновесия Кг для всех i реакций кристаллизации (полимеризации) из мономеров в полимер i-го вида.
В этой системе сначала все пространство заполняется преимущественно видом кристаллов, образующимся быстрее всего, а затем появляются и медленно растущие кристаллы. Через неограниченно большое время весь объем заполнится всеми возможными формами в соответствующих долях.
Все приведенное выше рассуждение относилось к закрытой системе. При условии притока энергии картина может оказаться совершенно иной; возможны кинетические «приспособления» — «барьеры», замедляющие распад даже быстрее всего возникающей формы.
В этом случае жизнь полимерных матричных молекул слагается из двух качественно различных стадий, или периодов, или фаз: периода роста — относительно быстрой (и, быть может, ускоряющейся) полимеризации по возникшей затравке, т. е. периода матричного размножения, и периода относительно медленного умирания, т. е. накопления разрушений и, по-видимому, быстрого распада.
Эволюция нуклеиновых кислот — первый этап биологической эволюции. Главный кризис — необходимость возникновения полипептидных катализаторов-ферментов. Возможно, что перечисленным выше необходимым условиям начала биологической эволюции отвечает большое число различных по химической природе веществ — гетерополимеров. Реальное осуществление эволюционного процесса, выбор той или иной системы матричного воспроизведения зависит прежде всего от возможности спонтанного, доэволюционного образования соответствующих этим условиям веществ. Иными словами, общее направление эволюционного процесса с самого начала полностью детерминировано химическими и физическими свойствами среды.







Материалы

Яндекс.Метрика