Исходный материал для естественного отбора

Как следует из множества данных последних лет, в планетных условиях, т. е. при температурах и давлениях, соответствующих существованию полимерных химических веществ, с наибольшей вероятностью под влиянием ультрафиолетового и другого излучения из воды, углекислоты, аммиака, цианидов образуются аминокислоты, нуклеиновые основания, а также углеводы. Кроме того, спонтанно образуются нуклеотиды, полинуклеотиды и полипептиды.
Итак, аминокислоты, нуклеотиды и их полимеры — весьма вероятный исходный материал для естественного отбора. Нам следует попытаться решить, какие же системы — полипептиды или полинуклеотиды — больше соответствуют указанным выше условиям, с неизбежностью приводящим к эволюционному совершенствованию. Необходимо, чтобы полимер синтезировался матричным образом с конвариантным сохранением вариантов-мутаций, чтобы скорости этого синтеза были различными для разных последовательностей мономеров в полимерной цепи и чтобы время жизни уже синтезированных матричных копий было не очень большим.
Для выбора возможного исходного объекта эволюции необходимо тщательное сопоставление реальных свойств полинуклеотидов и полипептидов.
«Матричность» полинуклеотидов бесспорна. Вопрос «матрич-ности» полипептидов должен еще стать предметом непредвзятого исследования. Можно предполагать, что скорости спонтанного синтеза и матричной полимеризации для разных последовательностей мономеров неодинаковы и для полипептидов, и для полинуклеотидов. Однако и этот вопрос требует тщательного исследования (литературного, теоретического и экспериментального).
Старение — ограниченность времени сохранения нативности — свойственна и белкам, и нуклеиновым кислотам. Длительность сохранения нативности зависит от реальных условий.
Мы еще вернемся к этим вопросам, в частности к возможной «матричности» полипептидов. Пока же поступим следующим образом. Примем сначала, что матрицами являются только полинуклеотиды, что только они соответствуют условиям неизбежного начала эволюционного процесса и посмотрим, как при таком допущении должен идти эволюционный процесс. Затем примем другую версию — предположим, что матрицами являются и полипептиды и попытаемся понять как в таком случае должен осуществляться эволюционный процесс. А потом сопоставим полученное с современными биохимическими данными.
Представим себе первичную полинуклеотидную эволюционную систему. В среде спонтанно, в результате флуктуации, возникают разные последовательности нуклеотидов в небольших полимерных цепях — образуются низкомолекулярные нуклеиновые кислоты со случайной последовательностью мономеров. По этим возникающим в результате флуктуации затравкам идет кристаллизация (матричное воспроизведение, размножение), на что расходуются мономеры из среды. В конкуренции за «пищу» — мономерный материал для полимеризации — происходит естественный отбор определенных последовательностей нуклеотидов по признаку наибольшей скорости матричного синтеза.
Полимерные молекулы стареют и разрушаются. С некоторого момента темп эволюции, темп естественного отбора будет определяться именно скоростью разрушения возникших ранее полимерных молекул. Этот момент наступит тогда, когда скорость и интенсивность, матричных синтезов сравняется и превзойдет интенсивность спонтанного образования в среде новых мономерных молекул нуклеотидов.
Так мы подошли к рассмотрению первого кризиса в биологической эволюции — дальнейшее совершенствование, т. е. дальнейшее ускорение матричного воспроизведения посредством уже существующих механизмов оказывается невозможным. Здесь эволюционирующая система может задержаться неопределенно долго до тех пор, пока не возникнет принципиально новый механизм ускорения кинетического совершенствования объектов эволюции. Есть два неисключающих друг друга пути выхода из этого самого острого в биологической эволюции кризиса: первый — выработка механизмов ускорения синтезов мономеров и второй — выработка механизмов ускорения разрушения «старых» полинуклеотидов. Избирательное ускорение определенных химических реакций есть катализ. Следовательно, основное содержание второго этапа биологической эволюции — возникновение в ходе естественного отбора предельно совершенных катализаторов-ферментов. Самое естественное начальное предположение состоит в допущении каталитических свойств у самих матричных полимерных молекул. В одном отношении такое допущение тривиально — матрицы избирательно катализируют синтез своих копий.







Материалы

Яндекс.Метрика