Читаем Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции полностью

Почему мы уверены, что LUCA существовал? Есть множество аргументов, поддерживающих предположение о существовании LUCA, и самым сильным из них является сохранившаяся в универсальном (одинаковом для всех организмов) виде система экспрессии генов. Действительно, все известные нам клеточные формы жизни используют один и тот же генетический код (20 универсальных аминокислот и стоп-сигналов, закодированных в 64 кодонах), и небольшие отклонения содержатся лишь в сильно деградировавших геномах бактериальных паразитов и органелл. Все клетки используют одинаковые рибосомы, которые состоят из трех универсально консервативных молекул РНК и примерно 50 белков, из которых 20 универсальны. В дополнение к этому, универсально сохраняющиеся компоненты системы трансляции включают около 30 транспортных РНК, несколько факторов трансляции, 18 аминоацил-тРНК-синтетаз и несколько тРНК-модифицирующих ферментов (Anantharaman et al., 2002). За пределами системы трансляции универсально консервативны только гены трех субъединиц РНК-полимеразы. Таким образом, существует всего около 100 универсально сохранившихся генов, и все они участвуют в экспрессии генов (случается, что некоторые из этих генов, особенно те, что кодируют малые рибосомные белки, отсутствуют в аннотациях вновь расшифрованных геномов [Charlebois and Doolittle, 2004]; однако, скорее всего, эти исчезновения являются ошибками расшифровки или аннотации, а не реальными потерями в геноме). Мы уже знакомы с этими (почти) универсальными генами из главы 6, где мы наблюдали весьма сходные (хотя и не тождественные) топологии их филогенетических деревьев. Универсальное сохранение генетического кода и механизма экспрессии и единство эволюционных судеб его компонентов не оставляют места для сомнений в том, что эта система является наследством некоей формы LUCA. Основной вопрос состоит, таким образом, не в том, существовал ли LUCA, а в том, каким он был, о каких свойствах этой системы мы можем сделать выводы с достаточной уверенностью, а какие (пока что) остаются неясными[114].

Ясно, что ни один организм, даже самый примитивный, не может состоять из одних механизмов экспрессии, так что необходима реконструкция остальной части генного репертуара LUCA. И методы реконструкции, и их подводные камни здесь те же, что были описаны в главах 5 и 7. В контексте эволюции прокариот, которая важна для реконструкции LUCA, следует рассматривать три типа элементарных событий: (1) «рождение» гена — появление нового гена, обычно в процессе генной дупликации, за которой следует радикальная дивергенция; (2) обогащение генами за счет ГПГ; и (3) утрата гена. Напомним, что надежной реконструкции пути эволюции и наборов предковых генов препятствует неточность, связанная с относительными вероятностями событий и скоростями разных процессов, в особенности разница скоростей утраты генов и ГПГ. В принципе даже ген, найденный во всех современных клеточных формах жизни, может не быть унаследован от LUCA: его универсальность может быть последствием многочисленных горизонтальных переносов. Более того, предположения о генном содержании предковых форм, основанные на принципе наибольшей экономии и даже наибольшего правдоподобия, консервативны, и неясно, насколько они недооценивают результат. Вопреки всем сложностям и неточностям эволюционных реконструкций, анализ наибольшей экономии совместно с менее формальными попытками реконструкции далекого прошлого конкретных функциональных систем не оставляет серьезных сомнений в том, что LUCA уже содержал несколько сотен генов (Mirkin et al., 2003; Ouzounis et al., 2006; Snel et al., 2002). В дополнение к вышеупомянутой «золотой сотне» генов, участвующих в экспрессии, этот разнообразный генный комплект состоит из множества метаболических ферментов, включающих как пути основного энергетического обмена и биосинтеза аминокислот, нуклеотидов и коферментов, так и некоторые важные белки мембран, такие как субъединицы частицы узнавания сигналов (SRP) и H+-АТФазы.

Однако в реконструкции генного состава LUCA по-прежнему зияют дыры. Более всего удивляет (1) отсутствие ключевых компонентов механизма репликации ДНК, а именно полимераз, ответственных за инициацию (праймазы) и элонгацию репликации ДНК и заполнение лакун после удаления праймера, а также основных геликаз (Leipe et al., 1999); и (2) отсутствие основных ферментов липидного биосинтеза (Pereto et al., 2004). Эти незаменимые белки не попадают в реконструированный генный репертуар, поскольку данные процессы у бактерий и архей катализируются разными, неродственными ферментами, а в случае мембранных фосфолипидов еще и образуют химически разные мембраны[115].

Перейти на страницу:

Все книги серии Занимательная наука (Центрполиграф)

Откуда приходят герои любимых книг. Литературное зазеркалье. Живые судьбы в книжном отражении
Откуда приходят герои любимых книг. Литературное зазеркалье. Живые судьбы в книжном отражении

А вы когда-нибудь задумывались над тем, где родилась Золушка? Знаете ли вы, что Белоснежка пала жертвой придворных интриг? Что были времена, когда реальный Бэтмен патрулировал улицы Нью-Йорка, настоящий Робинзон Крузо дни напролет ждал корабля на необитаемом острове, который, кстати, впоследствии назвали его именем, а прототип Алеши из «Черной курицы» Погорельского вырос и послужил прототипом Алексея Вронского в «Анне Карениной»? Согласитесь, интересно изучать произведения известных авторов под столь непривычным углом. Из этой книги вы узнаете, что печальная история Муму писана с натуры, что Туве Янссон чуть было не вышла замуж за прототипа своего Снусмумрика, а Джоан Роулинг развелась с прототипом Златопуста Локонса. Многие литературные герои — отражение настоящих людей. Читайте, и вы узнаете, что жил некогда реальный злодей Синяя Борода, что Штирлиц не плод фантазии Юлиана Семенова, а маленькая Алиса родилась вовсе не в Стране чудес… Будем рады, если чтение этой книги принесет вам столько же открытий, сколько принесло нам во время работы над текстом.

Юлия Игоревна Андреева

Языкознание, иностранные языки
Знаем ли мы все о классиках мировой литературы?
Знаем ли мы все о классиках мировой литературы?

…«И гений, парадоксов друг» – гений и впрямь может быть другом парадоксов своей биографии… Как только писателя причисляют к сонму классиков – происходит небожественное чудо: живого человека заменяет икона в виде портрета в кабинете литературы, а всё, что не укладывается в канон, как будто стирается ластиком из его биографии. А не укладывается не так уж мало. Пушкин – «Солнце русской поэзии» – в жизни был сердцеедом, разрушившим множество женских судеб, а в личной переписке – иногда и пошляком. Можно умиляться светлым отрывкам из недавно введённого в школьную программу «Лета Господня» Ивана Шмелёва, но как забыть о том, что одновременно с этой книгой он писал пламенные оды в поддержку Гитлера? В школе обходят эти трудности, предлагая детям удобный миф, «хрестоматийный глянец» вместо живого человека. В этой книге есть и не слишком приглядные подробности из биографий русских классиков. Их вполне достаточно для того, чтобы стряхнуть с их тел гранитно-чугунную шинель официозной иконы. Когда писатели становятся гораздо более живыми, чем на страницах учебников, то и их позитивное воздействие на нас обретает большую ценность.

Мария Дмитриевна Аксенова

Литературоведение
Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции
Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции

В этой амбициозной книге Евгений Кунин освещает переплетение случайного и закономерного, лежащих в основе самой сути жизни. В попытке достичь более глубокого понимания взаимного влияния случайности и необходимости, двигающих вперед биологическую эволюцию, Кунин сводит воедино новые данные и концепции, намечая при этом дорогу, ведущую за пределы синтетической теории эволюции. Он интерпретирует эволюцию как стохастический процесс, основанный на заранее непредвиденных обстоятельствах, ограниченный необходимостью поддержки клеточной организации и направляемый процессом адаптации. Для поддержки своих выводов он объединяет между собой множество концептуальных идей: сравнительную геномику, проливающую свет на предковые формы; новое понимание шаблонов, способов и непредсказуемости процесса эволюции; достижения в изучении экспрессии генов, распространенности белков и других фенотипических молекулярных характеристик; применение методов статистической физики для изучения генов и геномов и новый взгляд на вероятность самопроизвольного появления жизни, порождаемый современной космологией.Логика случая демонстрирует, что то понимание эволюции, которое было выработано наукой XX века, является устаревшим и неполным, и обрисовывает фундаментально новый подход — вызывающий, иногда противоречивый, но всегда основанный на твердых научных знаниях.

Евгений Викторович Кунин

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука

Похожие книги

Психология стресса
Психология стресса

Одна из самых авторитетных и знаменитых во всем мире книг по психологии и физиологии стресса. Ее автор — специалист с мировым именем, выдающийся биолог и психолог Роберт Сапольски убежден, что человеческая способность готовиться к будущему и беспокоиться о нем — это и благословение, и проклятие. Благословение — в превентивном и подготовительном поведении, а проклятие — в том, что наша склонность беспокоиться о будущем вызывает постоянный стресс.Оказывается, эволюционно люди предрасположены реагировать и избегать угрозы, как это делают зебры. Мы должны расслабляться большую часть дня и бегать как сумасшедшие только при приближении опасности.У зебры время от времени возникает острая стрессовая реакция (физические угрозы). У нас, напротив, хроническая стрессовая реакция (психологические угрозы) редко доходит до таких величин, как у зебры, зато никуда не исчезает.Зебры погибают быстро, попадая в лапы хищников. Люди умирают медленнее: от ишемической болезни сердца, рака и других болезней, возникающих из-за хронических стрессовых реакций. Но когда стресс предсказуем, а вы можете контролировать свою реакцию на него, на развитие болезней он влияет уже не так сильно.Эти и многие другие вопросы, касающиеся стресса и управления им, затронуты в замечательной книге профессора Сапольски, которая адресована специалистам психологического, педагогического, биологического и медицинского профилей, а также преподавателям и студентам соответствующих вузовских факультетов.

Борис Рувимович Мандель , Роберт Сапольски

Биология, биофизика, биохимия / Психология и психотерапия / Учебники и пособия ВУЗов