Читаем Лестница жизни: десять величайших изобретений эволюции полностью

Точного ответа на этот вопрос нет, и несколько препятствий затрудняют его поиски. Одним из первых оказалась проблема ДНК и белков (напоминает давнюю проблему — что было раньше, курица или яйцо). Проблема в том, что ДНК сама по себе более или менее неактивна, так что даже для удвоения ее молекул требуются специальные белки. С другой стороны, специальные белки не могли стать специальными случайно. Они должны были эволюционировать путем естественного отбора, а для этого требовалось, чтобы их строение было, во-первых, наследуемым, а во-вторых, изменчивым. Белки не работают как наследуемая матрица для синтеза самих себя: их кодирует ДНК. Значит, белки не могут эволюционировать без ДНК, а ДНК не может эволюционировать без белков. А если одно не могло эволюционировать без другого, то отбору не с чего было начинать.

В середине 80-х годов было сделано поразительное открытие. Выяснилось, что РНК может работать катализатором. РНК редко сворачивается в двойную спираль: она чаще существует в виде небольших молекул, образующих структуры сложной формы, способные выполнять каталитические функции. РНК позволяет разорвать порочный круг. В гипотетическом “мире РНК” она могла брать на себя роль как белков, так и ДНК, катализируя, наряду со многими другими реакциями, синтез самой себя. Вдруг оказалось, что генетический код поначалу мог вообще не иметь отношения к ДНК: он мог вырасти из непосредственных взаимодействий РНК с белками.

Все это выглядело вполне логично в свете того, что уже было известно о работе современных клеток. Теперь ДНК в клетках непосредственно с аминокислотами не взаимодействует, но многие из ключевых реакций, участвующих в синтезе белков, катализируются именно РНК-ферментами — так называемыми рибозимами. Термин “мир РНК” предложил Уолтер Гилберт, гарвардский коллега Уотсона, в одной из самых читаемых статей, когда-либо опубликованных в журнале “Нейчур”. Идея Гилберта произвела огромное впечатление на всех, кто занимался поисками истоков генетического кода. Изначальный его смысл, оказывается, состоял не в том, как ДНК кодирует белки, а в том, какого рода взаимодействия должны были происходить между РНК и аминокислотами. Однако ответ на поставленный вопрос был по-прежнему не очевиден.

Учитывая, какой интерес вызвала гипотеза мира РНК, может показаться странным, что мало кто обращал внимание на каталитические свойства маленьких фрагментов РНК. Если большие молекулы РНК могут катализировать различные реакции, вполне можно ожидать, что и совсем маленькие фрагменты РНК — отдельные “буквы” или пары “букв” — тоже могут катализировать какие-то реакции, хотя и не столь эффективно. Недавние исследования, которые совместно провели почтенный американский биохимик Гарольд Моровиц, специалист по молекулярной биологии Шелли Копли и физик Эрик Смит, указывают именно на эту возможность. Даже если идеи этих авторов и ошибочны, по-моему, именно такого рода теорию нам нужно искать, чтобы объяснить происхождение генетического кода.

Моровиц и его коллеги постулировали, что двухбуквенные молекулы РНК (по-научному — динуклеотиды) действительно играли роль катализаторов. Такой динуклеотид мог связываться с предшественником аминокислоты, например пируватом, и катализировать его преобразование в аминокислоту. Какая именно аминокислота при этом получалась, зависело от букв, входящих в состав данного динуклеотида (в соответствии с “кодом внутри кодонов”, обсуждавшимся выше). Первой буквой, по сути, определялось вещество-предшественник, а второй — характер преобразования. Например, динуклеотид, соответствующий буквам ТТ, связывался с пируватом и превращал его в довольно гидрофобную аминокислоту лейцин. В подтверждение этой простой и красивой идеи Моровиц привел несколько остроумно подобранных возможных механизмов таких реакций, благодаря чему идея стала выглядеть, по крайней мере, убедительно, хотя мне все-таки хотелось бы увидеть какие-нибудь экспериментальные доказательства того, что такие реакции действительно происходят.

Чтобы перейти отсюда к триплетному коду, по крайней мере продемонстрировать принципиальную возможность такого перехода, нужно всего два этапа, для каждого из которых не требуется делать никаких допущений, кроме обычного образования пар между буквами. На первом этапе молекула РНК связывается с двухбуквенным динуклеотидом по тому же принципу, что и в классическом случае (Г с Ц, А с Т, и наоборот). Аминокислота при этом передается большой молекуле РНК, которая, будучи больше, обладает и большей силой притяжения[13]. Результатом оказывается РНК, связанная с аминокислотой, разновидность которой зависит от букв, входящих в состав динуклеотида. По сути, мы получаем прообраз угаданных Криком “адаптеров” — молекул РНК, несущих соответствующую аминокислоту.

Перейти на страницу:

Все книги серии Элементы

Мозг и душа. Как нервная деятельность формирует наш внутренний мир
Мозг и душа. Как нервная деятельность формирует наш внутренний мир

Знаменитый британский нейрофизиолог Крис Фрит хорошо известен умением говорить просто об очень сложных проблемах психологии – таких как психическая деятельность, социальное поведение, аутизм и шизофрения. Именно в этой сфере, наряду с изучением того, как мы воспринимаем окружающий мир, действуем, делаем выбор, помним и чувствуем, сегодня и происходит научная революция, связанная с внедрением методов нейровизуализации. В книге "Мозг и душа" Крис Фрит рассказывает обо всем этом самым доступным и занимательным образом.УДК 159.9:616.89ББК 88.3+56.14ISBN: 978-5-271-28988-0 (ООО "Издательство Астрель")© Chris D. Frith, 2007All Rights Reserved. Authorised translation from the English language edition published by Blackwell Publishing Limited. Responsibility for the accuracy of the translation rests solely with The Dynasty Foundation and is not the responsibility of John Blackwell Publishing Limited. No part of this book may be reproduced in any form without the written permission of the original copyright holder, Blackwell Publishing Limited.© Фонд Дмитрия Зимина "Династия", издание на русском языке, 2010© П. Петров, перевод на русский язык, 2010© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2010© ООО "Издательство Астрель", 2010Издательство CORPUS ®Фонд некоммерческих программ "Династия" основан В 2002 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании "Вымпелком". Приоритетные направления деятельности Фонда – развитие фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение. В рамках программы по популяризации науки Фондом запущено несколько проектов. В их числе – сайт elementy.ru, ставший одним из ведущих в русскоязычном Интернете тематических ресурсов, а также проект "Библиотека "Династии" – издание современных научно-популярных книг, тщательно отобранных экспертами-учеными. Книга, которую вы держите в руках, выпущена в рамках этого проекта. Более подробную информацию о Фонде "Династия" вы найдете по адресу:WWW.DYNASTYFDN.RU

Кристофер Фрит , Крис Фрит

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Психология / Образование и наука
Простая одержимость
Простая одержимость

Сколько имеется простых чисел, не превышающих 20? Их восемь: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17 и 19. А сколько простых чисел, не превышающих миллиона? Миллиарда? Существует ли общая формула, которая могла бы избавить нас от прямого пересчета? Догадка, выдвинутая по этому поводу немецким математиком Бернхардом Риманом в 1859 году, для многих поколений ученых стала навязчивой идеей: изящная, интуитивно понятная и при этом совершенно недоказуемая, она остается одной из величайших нерешенных задач в современной математике. Неслучайно Математический Институт Клея включил гипотезу Римана в число семи «проблем тысячелетия», за решение каждой из которых установлена награда в один миллион долларов. Популярная и остроумная книга американского математика и публициста Джона Дербишира рассказывает о многочисленных попытках доказать (или опровергнуть) гипотезу Римана, предпринимавшихся за последние сто пятьдесят лет, а также о судьбах людей, одержимых этой задачей.

Джон Дербишир

Математика
Мутанты
Мутанты

Для того, чтобы посмотреть, как развивается зародыш, Клеопатра приказывала вспарывать животы беременным рабыням. Сегодня мы знаем о механизмах, которые заставляют одну-единственную клетку превращаться сначала в эмбрион, после – в ребенка, а затем и во взрослого человека, несравненно больше, чем во времена жестокой египтянки, однако многие вопросы по-прежнему остаются без ответов. Один из основных методов исследовать пути формирования человеческого тела – это проследить за возникающими в этом процессе сбоями или, как говорят ученые, мутациями. Именно об этих "неполадках", приводящих к появлению сиамских близнецов, двухголовых ягнят и прочих мутантов, рассказывает в своей увлекательной и порой шокирующей книге британский биолог Арман Мари Леруа. Используя истории знаменитых "уродцев" в качестве отправной точки для своих рассуждений, автор подводит читателя к пониманию сложных законов, позволяющих человеческим телу на протяжении многих поколений сохранять относительную стабильность, оставаясь при этом поразительно многообразным.УДК 575-2ББК 28.704ISBN 978-5-271-24665-4 (ООО "Издательство Астрель")© Armand Marie Leroi, 2003© Фонд Дмитрия Зимина "Династия", российское издание, 2009© Е. Година, перевод на русский язык, 2009© А. Бондаренко, оформление, 2009Фонд некоммерческих программ "Династия" основан В 2002 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании "Вымпелком". Приоритетные направления деятельности Фонда – развитие фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение. В рамках программы по популяризации науки Фондом запущено несколько проектов. В их числе – сайт elementy.ru, ставший одним из ведущих в русскоязычном Интернете тематических ресурсов, а также проект "Библиотека "Династии" – издание современных научно-популярных книг, тщательно отобранных экспертами-учеными. Книга, которую вы держите в руках, выпущена в рамках этого проекта. Более подробную информацию о Фонде "Династия" вы найдете по адресу:WWW.DYNASTYFDN.RU

Арман Мари Леруа

Биология, биофизика, биохимия

Похожие книги

Метафизика
Метафизика

Аристотель (384–322 до н. э.) – один из величайших мыслителей Античности, ученик Платона и воспитатель Александра Македонского, основатель школы перипатетиков, основоположник формальной логики, ученый-естествоиспытатель, оказавший значительное влияние на развитие западноевропейской философии и науки.Представленная в этой книге «Метафизика» – одно из главных произведений Аристотеля. В нем великий философ впервые ввел термин «теология» – «первая философия», которая изучает «начала и причины всего сущего», подверг критике учение Платона об идеях и создал теорию общих понятий. «Метафизика» Аристотеля входит в золотой фонд мировой философской мысли, и по ней в течение многих веков учились мудрости целые поколения европейцев.

Аристотель , Аристотель , Вильгельм Вундт , Лалла Жемчужная

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Современная русская и зарубежная проза / Прочее / Античная литература / Современная проза
Комично, как все химично! Почему не стоит бояться фтора в зубной пасте, тефлона на сковороде, и думать о том, что телефон на зарядке взорвется
Комично, как все химично! Почему не стоит бояться фтора в зубной пасте, тефлона на сковороде, и думать о том, что телефон на зарядке взорвется

Если бы можно было рассмотреть окружающий мир при огромном увеличении, то мы бы увидели, что он состоит из множества молекул, которые постоянно чем-то заняты. А еще узнали бы, как действует на наш организм выпитая утром чашечка кофе («привет, кофеин»), более тщательно бы выбирали зубную пасту («так все-таки с фтором или без?») и наконец-то поняли, почему шоколадный фондан получается таким вкусным («так вот в чем секрет!»). Химия присутствует повсюду, она часть повседневной жизни каждого, так почему бы не познакомиться с этой наукой чуточку ближе? Автор книги, по совместительству ученый-химик и автор уникального YouTube-канала The Secret Life of Scientists, предлагает вам взглянуть на обычные и привычные вещи с научной точки зрения и даже попробовать себя в роли экспериментатора!В формате PDF A4 сохранен издательский макет.

Нгуэн-Ким Май Тхи

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Научно-популярная литература / Образование и наука
Эволюция человека. Книга III. Кости, гены и культура
Эволюция человека. Книга III. Кости, гены и культура

В третьем томе знаменитой "Эволюции человека" рассказывается о новых открытиях, сделанных археологами, палеоантропологами, этологами и генетиками за последние десять лет, а также о новых теориях, благодаря которым наше понимание собственного происхождения становится полнее и глубже. В свете новых данных на некоторые прежние выводы можно взглянуть под другим углом, а порой и предложить новые интерпретации. Так, для объяснения удивительно быстрого увеличения объема мозга в эволюции рода Homo была предложена новая многообещающая идея – теория "культурного драйва", или сопряженной эволюции мозга, социального обучения и культуры.

Александр Владимирович Марков , Елена Борисовна Наймарк

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература