«Циклический» характер эволюционного совершенствования

Наличие даже слабой корреляции между последовательностями нуклеотидов и аминокислот в синтезируемой на полинуклеотидной матрице полипептидной цепи позволяет продолжиться естественному отбору. В конкуренции за «пищу и пространство» будут побеждать такие полинуклеотидные последовательности, на которых синтезируются полипептиды, способствующие более быстрому размножению матриц своего вида. Критерием отбора на этом этапе служит каталитическое совершенство образующихся белков-ферментов, которое в свою очередь зависит от степени совершенства перевода последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Таким образом, необходимость совершенствования каталитических свойств белков-ферментов, вызванная давлением естественного отбора, обусловливает направление эволюции в сторону совершенствования механизма перевода нуклеотидного языка на аминокислотный. Предел совершенства этого механизма — полная детерминированность последовательности всех аминокислот, необходимых для полноценного функционирования белков, последовательностью нуклеотидов в матрице — нуклеиновой кислоте. Мы приходим, следовательно, к необходимости кодирования примерно 20 аминокислот четырьмя нуклеотидами, т. е. к механизму,
в котором каждая аминокислота должна соответствовать определенному сочетанию по крайней мере трех нуклеотидов (кодону). Недостаточность простого соответствия аминокислота — нуклеотид, необходимость трех нуклеотидов для кодирования каждой аминокислоты обусловливают обязательное существование адаптора при синтезе белка на нуклеиновой матрице. Однако преодоление этого очередного кризиса представляется мне более легким, чем предыдущего —хоть какие-то уже ферменты есть. Ключевым пунктом при этом оказывается аминоацил-тРНК-синтетаза (ее древние предшественники), т. е. фермент, катализирующий соединение аминокислоты с адаптером — полинуклеотидом, содержащим антикодон, комплементарный специфическому для данной аминокислоты кодону. Аминокислоты, «подвешенные» посредством эфирной связи к кислороду гидроксильной группы рибозного кольца молекулы адаптора, в должной последовательности соединяются в полипептидную цепь. Прямо же код, основанный на непосредственном физико-химическом соответствии аминокислот и нуклеотидов (см. выше), продолжает использоваться в механизме узнавания при функционировании аминоцил-тРНК-синтетазы, а также в процессах регулирования считывания генетической информации.
Мне хочется еще раз подчеркнуть «автоматический», «циклический», характер эволюционного совершенствования после преодоления первого кризиса: ферменты, образующиеся в соответствии с нуклеотидным текстом, возникающим в результате отбора мутаций, будут тем совершеннее, чем «совершеннее сам текст». В понятие совершенства текста входит качество инструкций о механизме его перевода на аминокислотный язык, и, следовательно, о свойствах синтезируемых ферментов. Получается эффективная система (цикл) положительных обратных связей, приводящая ко все более эффективной, все более быстрой эволюции в направлении все большего кинетического совершенства конвариантно размножающихся матричных полимерных систем.
В мою задачу не входит детальное описание биохимических механизмов синтеза белка в ныне живущих организмах. Это прекрасно сделано в ряде оригинальных книг. Мне важно подчеркнуть физико-химическую детерминированность эволюционного возникновения связи, корреляции синтезов полинуклеотидов и полипептидов, а также основных механизмов этих синтезов. Естественный отбор в планетных условиях рано или поздно с неизбежностью должен привести к формированию предельно совершенного механизма синтеза белка и нуклеиновых кислот, аналогичного механизму, работающему в системе рибосома — ферменты.
Возможность начала эволюции с полипептидов. Теперь посмотрим, каким должен быть процесс эволюции, начинающийся с отбора все более кинетически совершенных полипептидов. Условия неизбежного начала эволюции остаются те же — матричное конвариантное воспроизведение, различия в скоростях воспроизведения (синтезов) разных форм матриц, конечное время жизни каждой (и, разумеется, ограниченность ареала). Наиболее важен здесь ответ на первый вопрос — способны ли полипептиды к матричному конвариантному воспроизведению?







Материалы

Яндекс.Метрика