Рнк-мир
С появлением РНК механизм образования первой клетки проясняется. РНК-миру для его становления остается пройти пять этапов.
1. Этап репликации (самовоспроизведения).
A. Нить РНК создает свою комплиментарную нить (Ц-Г, А-У) притягиванием друг к другу спариваемых оснований аминокислот. Возможно образование любых сочетаний, однако неустойчивые сочетания не смогут удержаться вместе, как это происходит с парами оснований Уотсона—Крика (АУ, ГЦ), которые и берут верх.
Б. Комплиментарная нить РНК отделяется от исходной нити.
B. Комплиментарная нить создает свою собственную комплиментарную нить, совпадающую с исходной РНК.
Г. Молекулярные комплиментарные нити разделяются, образуя копию исходной молекулы РНК и комплиментарную молекулу РНК, которые в свою очередь могут теперь строить очередные копии по тому же образцу.
Воспроизведение всех этих этапов в лабораторных условиях пока не увенчалось успехом. Возможно, протеканию этих реакций способствовали катализаторы. Здесь могли участвовать неорганические катализаторы в виде заряженных [кристаллов] глины, притягивая молекулы и удерживая их в нужном для реакции положении. Другой вариант связан с возможностью проведения необходимых репликаций обладающими ферментной активностью молекулами РНК — рибозимами. Здесь могли присутствовать и органические катализаторы, которые пока не выявлены. Другая трудность связана с право- и левовращающимися спиральными молекулами РНК и ДНК, о чем речь пойдет в следующей главке. Возможность дарвиновской эволюции на молекулярном уровне наличествует на всех этапах развития РНК-го мира. Изменение происходит при репликации, как следствие случайной природы самого процесса. Полученные молекулы начинают бороться за аминокислоты, и преуспевшие в этом завладеют большинством аминокислот, став преобладающими. Заметим, сколь схоже такое развитие событий с ходом классической дарвиновской эволюции с ее изменением, конкуренцией, подкреплением и распространением на уровне организмов.
Направляемый РНК белковый синтез. РНК, синтезирующие белковые молекулы, должны пользоваться даруемыми дарвиновской теорией выгодами, вероятно, через некую косвенную обратную связь, пока еще не выявленную.
Разделение на клеточные скопления. Должно начаться образование мембран из сложных белков или жирных липидных молекул, ведущее к отделению множеств РНК друг от друга. Это вызовет усиление конкуренции между ними и белковыми молекулами, прежде чем они подойдут к этапу становления клетки. Эти клеточные скопления именуют протоклетками.
4. Сцепление белков и РНК. Предположив разделение этих первых РНК на гены, каждый из которых синтезирует один белок, получим, что они должны состоять из 70-90 нуклеотидов. Для сравнения: ген современного человека включает несколько тысяч нуклеотидов. Первичный белок (в действительности остаток аминокислоты, именуемый пептидом), вероятно, состоял из 20—30 нуклеотидов. Согласно теоретическим выкладкам минимальное число генов должно равняться 256, и тогда первая клеточная РНК состояла примерно из 20 тыс. нуклеотидов.
5. Сохранение информации в ДНК и образование белковых ферментов-катализаторов. РНК вполне способна хранить генетическую информацию, но двойная спираль ДНК лучше приспособлена к более надежному ее хранению по сравнению с одной спиралью РНК. Развивая мысль о сборке рибонуклеиновой кислотой множества молекул в качестве хранителей информации и ферментов, получаем, что с эволюционной точки зрения обеспечивающая более надежное хранение генетической информации ДНК сменит в этой роли РНК. Далее, белковые ферменты оказываются более действенными как катализаторы по сравнению с РНК и поэтому белки приходят на их место. Таким образом, молекулы РНК ограничиваются транскрипцией [мРНК], транспортировкой [тРНК] и катализом [рРНК], так как остальные их обязанности взяли на себя молекулы, справляющиеся с ними гораздо лучше. Дарвин был бы доволен. Как только протоклетке удается обрести способность к метаболизму и воспроизведению, она становится полноценной клеткой. Начало жизни положено.
- Наука ≠ техника
- Научный метод в действии
- Нерешенные проблемы
- Более элементарные по сравнению с атоллами
- Спасительные космические лучи
- Четыре силы
- Осколки частиц, или Трудное разделение
- Вмешательство политики
- Физика возвращается к повседневным заботам
- Появление кварков
- Теория наносит ответный удар: объединение
- Стандартная модель
- Проверка стандартной модели
- Теневая сторона стандартной модели
- Проблема происхождения массы, известная как проблема полей Хиггса
- Нужна новая физика
- Необходим новый язык?
- Решение головоломки: как, кто, где и когда?
- Становление химических систем
- Предположения о происхождении жизни
- Нынешняя жизнь: клеточные структуры
- Отправления клетки
- Предсолнце
- Наше Солнце
- Появление рнк
- Рнк-мир
- Альтернативы рнк-миру
- Сложности
- Решение головоломки: как, кто и почему?
- Биология
- E. Coli
- Опероны е. Coli
- Оперон днк — рнк — белки
- От прокариот к эукариоталл
- Модельные организмы
- Физика — биология — химия
- Секвенирование генома человека
- Угроза патентования
- Секвенирование дроблением
- План на вторую половину игры
- Последствия и бедствия
- Решение головоломки: почему, как, кто и где, когда?
- Глава пятая Геология
- Погода на Земле
- Воздух местного производства
- Получение атмосферного газа
- Потеря атмосферного газа
- Получение или утрата атмосферного газа
- Погода и климат: гипотезы (весьма добротные), прогнозы (не столь добротные)
- Решение головоломки: как и где?
- Астрономия
- Содержимое Вселенной
- Измерение межзвездных расстояний
- Галактики: первые теории и наблюдения
- Космологический вклад Эйнштейна
- Чем крупнее телескопы, тем больше расстояния до звезд
- Одна большая Галактика или многочисленные обособленные галактики
- Вселенная галактик
- Столкнувшись с неожиданным: ускорение Вселенной
- В темноте рассуждать о темной энергии
- Решение головоломки: где, когда, как и кто?
- 1. Антивещество
- 2. Ускорители
- 4. Внеземная жизнь
- 1. Какова скорость образования в нашей Галактике звезд, подходящих для создания пригодных для жизни планет ?
- 2. Какова доля таких звезд, имеющих планеты ?
- 3. Какова доля планет, обращающихся вокруг своих звезд в пределах, где возможно зарождение жизни ?
- 4. Какова доля благоприятно расположенных планет, где действительно зародилась жизнь?
- 5. Какова доля форм жизни, приведших к возникновению разума ?
- 6. Какова доля разумных форм жизни, способных создать технические средства для передачи поддающихся обнаружению сигналов?
- 7. В течение скольких лет разумная цивилизация передает в космос поддающиеся обнаружению сигналы?
- 5. Аминокислоты
- 6. Построение модели днк
- 7. Кодоны
- 8. Укладка белков
- 10. Парниковые газы
- 11. Земля: история недр
- 12. Теория хаоса
- 13 .Предсказание землетрясений
- 15. Труды Эйнштейна: помимо теории относительности
- 16. «Большой взрыв»
- Глава 1. Видение науки
- Глава 2. Физика. Почему одни частицы обладают массой, а другие нет?
- Глава 3. Химия. Какого рода химические реакции подтолкнули атомы к образованию первых живых существ?
- Глава 4. Биология. Каково строение и предназначение протеома?
- Глава 5. Геология. Возможен ли точный долговременный прогноз погоды?
- Глава 6. Астрономия. Почему Вселенная расширяется со все большей скоростью?