Компьютерра PDA N137 (24.09.2011-30.09.2011)

Рибозимы можно использовать в различных технологических целях. Зная последовательность необходимого нам рибозима, его можно синтезировать нуклеотид за нуклеотидом (вы ведь помните, что нуклеиновые кислоты, в том числе РНК, – это полимеры нуклеотидов?). Затем эту последовательность можно размножить с помощью ПЦР (полимеразной цепной реакции). Нужный рибозим помещают в ПЦР-амплификатор (умножитель): реактор, содержащий нуклеотиды и ферменты, которые синтезируют по цепочке РНК соответствующую ей вторую цепочку. В ПЦР-амплификаторе повышают температуру, и цепочки отделяются друг от друга. Снижают температуру, выжидают. На обеих цепочках строится ещё две. Повышают. В реакторе уже четыре цепочки. Снижают, выжидают, повышают: восемь. Снижают, выжидают, повышают: шестнадцать...

Но как найти последовательность рибозима, который нужен для какой-то технологической цели? В живой природе его, скорее всего, нет. Рассчитать, каким должен быть этот полимер, чтобы после сворачивания он образовал пространственную структуру из атомов и зарядов, которая будет взаимодействовать с нужным веществом, - сложнейшая задача. Проще поручить её выполнение отбору.

Закрепляем на поверхности молекулы-мишени. Пропускаем мимо них случайную смесь олигонуклеотидов (недлинных фрагментов) РНК. Те молекулы РНК, которые способны связываться с мишенями, задержатся на них, а прочие – будут унесены. Изменим условия, чтобы смыть связавшиеся молекулы. Синтезируем в ПЦР-амплификаторе их копии (с определённой долей ошибок). Опять прогоним получившуюся смесь мимо мишеней. В конце концов можно прочесть последовательности, которые получились, и работать уже с ними.

Принцип молекулярной селекции РНК-последовательностей, связывающих определённую мишень (В. Власов, А. Власов. 2004)

Вероятно, "доводка" результата, чтобы он соответствовал технологической задаче, всё равно останется необходимой, но она будет основываться на последовательности, которая создалась "сама собой", "на основе случайности".

Дарвиновскую эволюцию пытаются объявить невозможной, поскольку она базируется на случайности. Как вы считаете, случайно или закономерно в ходе описанной процедуры получается последовательность РНК, соответствующая молекуле-мишени? Конечно, закономерно, ведь закономерность вполне может основываться на случайностях! Важно, чтобы одновременно действовали размножение, изменчивость, наследственность и отбор.

Но описанные процессы происходят в условиях, контролируемых человеком. Нам скажут, что они требуют управления со стороны творца. А вот в условиях ранней Земли...

В условиях ранней Земли должны были происходить подобные процессы.

Планеты формируются при образовании звёздных систем. Большая часть вещества таких систем концентрируется в звёздах, где в результате гравитационного сжатия запускаются термоядерные процессы. Энергия звёзд излучается в космос, нагревая планеты. Так, в случае Солнца и Земли температура видимой поверхности звезды примерно равна 6000°К (внутри намного горячее!), поверхности планеты – порядка 300°К, а температура открытого космоса ненамного выше абсолютного ноля – около 4°К. Планета находится в потоке энергии звезды, поглощает и переизлучает его.

Вероятно, ситуация, при которой у звезды есть несколько планет, является вполне типичной. На тех, что ближе к звезде, будет жарко, на далеких – холодно, но некоторые окажутся в том диапазоне температур, где будут образовываться разнообразные органические вещества.

Планеты находятся в потоках энергии, идущих от звёзд. Из-за вращения планет интенсивность потока и температура на них могут периодически колебаться

Органика часто образуется в результате обратимых реакций. Равновесие между синтезом и распадом сложных веществ зависит от условий среды, в частности – от температуры. Смена дня и ночи, зимы и лета будет порождать колебания состояния химического равновесия. Планета ведёт себя как ПЦР-амплификатор: то повышает, то снижает температуру!

В синтезе, а потом в разрушении сложной органики могут принимать участие конкурирующие автокаталитические реакции. Речь идёт о реакциях, протекание которых стимулируется их собственными продуктами. Такие реакции – редкость? Нет.

Классический пример таких реакций – реакция Бутлерова, синтез моносахаридов из формальдегида в щелочном растворе с катализаторами. Её открыл в середине XIX века Александр Михайлович Бутлеров, создатель теории строения органических веществ. В XX веке эту реакцию стали изучать с особым интересом, надеясь, что с её помощью можно получать пищу для космонавтов. Увы, кроме тех моносахаридов, которые пытаются получить с её помощью, помещая в реакционную смесь требуемые затравки, получаются и иные, делающие смесь на выходе токсичной. Зато изменчивость продуктов реакции и конкуренция между образующими их процессами делает реакцию Бутлерова замечательным объектом для изучения дарвиновской эволюции автокаталитических реакций!