Возникновение размножения

Хотя образовавшиеся путем самосборки агрегаты и имеют кое-что общее с нынешними клетками, их все же нельзя считать «живыми», поскольку они не обладают генетической информацией, которая позволяла бы им точно воспроизводить самих себя.

Генетическая информация содержит инструкции по изготовлению специфических белковых молекул, участвующих в построении клеточных структур, катализирующих различные метаболические реакции клетки и т.п. Кроме того, она содержит инструкции и по воспроизведению самой себя. Эти свойства генетической информации означают, что клетка способна передавать указания, необходимые для сборки ее копий.
У современных организмов бблыпая часть генетической информации закодирована в последовательности нуклеотидных мономеров ДНК. ДНК содержит инструкции по изготовлению точных своих копий; поэтому при клеточном делении две дочерние клетки получают совершенно идентичную генетическую информацию (гл. 14). Кроме того, ДНК направляет образование молекул РНК, а РНК в свою очередь определяет, в какой последовательности объединятся разные аминокислоты при образовании тех или иных белков (гл. 15). В белковом синтезе участвуют многие различные молекулы, и все они, для того чтобы реакции могли идти, должны быть очень точно «подогнаны» друг к другу. Все эти шедевры молекулярной механики представляют собой результат миллионов и миллионов лет естественного отбора.
Когда мы задаем себе вопрос: «Как эволюция могла породить эту сложную систему?»-мы сразу же сталкиваемся с одной весьма непростой проблемой. Дело в том, что почти на всех биохимических этапах на пути от ДНК к белковому синтезу нуклеотиды должны связываться друг с другом, а связывание осуществляют ферменты. Между тем эти ферменты должны сначала образоваться в соответствии с инструкциями, содержащимися в уже имеющихся нуклеиновых кислотах. Таким образом, это, по сути дела, не что иное, как новый вариант проблемы курицы и яйца: что появилось раньше-ферменты или нуклеиновые кислоты?
Мы пока еще не можем дать полный ответ на этот вопрос, но кое-какие обнадеживающие сведения уже получены. Сейчас представляется вероятным, что первым носителем генетической информации была РНК, а не ДНК, которая выполняет эту роль почти у всех ныне живущих организмов.
Недавние эксперименты навели на мысль, что генетическая информация возникла в форме РНК-полимеров, способных удваиваться.

Можно представить себе, что эти РНК-полимеры со временем приобрели способность направлять сборку белков, а белки в свою очередь стали катализировать синтез новых копий РНК с большей скоростью. Между этими двумя классами веществ постепенно возникло «разделение труда». Белки стали непосредственно осуществлять сборку новых РНК и новых белков, а РНК-обеспечивать этот процесс необходимой информацией. ДНК стабильнее РНК и может копироваться с большей точностью. Вследствие этого РНК перешла на роль «посредника», и теперь она переносит инструкции от ДНК к белку.
Из более ранних опытов вырисовывается и другая картина. Некоторые аминокислоты, объединившиеся в протеиноиды, притягивают определенные нуклеотиды и наоборот. Если бы эти нуклеотиды объединились и образовали молекулу РНК, то эта молекула несла бы в себе информацию в том смысле, что ее нуклеотидная последовательность была бы не беспорядочной, а определялась последовательностью аминокислот в протеиноиде. Такая РНК в свою очередь могла бы притягивать ряд аминокислот, сходный с тем, какой имелся в первоначальном протеиноиде, и аминокислоты в конце концов образовали бы новый протеиноид. Также и в эту систему ДНК должна была включиться позднее.
В процессе эволюции преимуществом должны были обладать агрегаты молекул, в которых взаимосвязи между протеиноидами и нуклеиновыми кислотами становились более четкими, потому что удачные комбинации могли давать удачное потомство и, следовательно, становились более многочисленными. В конечном итоге сформировалась существующая ныне система-, со специфической функцией у каждого вида молекул и с точным распознаванием молекул, которые должны взаимодействовать, чтобы воспроизводить ДНК и синтезировать белки в соответствии с генетическими инструкциями.
Мы обсудили здесь эволюцию размножения после эволюции метаболизма,
однако представляется вероятным, что эволюционировали они вместе. Хотя молекулы РНК и способны удваиваться без помощи белков, для современной очень сложной системы переноса генетической информации исходные соединения должны поставляться множеством разнообразных метаболических реакций. В то же время невозможно представить себе сложный метаболизм без системы, обеспечивающей образование хотя бы грубых копий необходимых белковых катализаторов, т. е. ферментов. 

Еще по теме Возникновение размножения:

1. Механизм возникновения адаптаций
2. 1.6. ВОЗНИКНОВЕНИЕ МНОГОКЛЕТОЧНОСТИ
3. 11-2* Возникновение нового
4. Возникновение экологической паразитологии
5. 5.1. СПОСОБЫ И ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ
6. Возникновение предбиологических систем
7. Возникновение теории эволюции
8. Возникновение космической биологии
9. 13.3.3. Возникновение и исчезновение биологических структур в филогенезе
10. Предпосылки возникновения внутрипопуляиионного разнообразия особей
11. Размножение
12. 5.2. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
13. Предпосылки и этапы возникновения жизни
14. Возникновение Морской организации
15. ГЛАВА 3 Возникновение дарвинизм
16. Предпосылки возникновения дарвинизма
17. Видообразование — источник возникновения 13.2. многообразия в живой природе
18. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОЛЕТА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ИМАГО И ЛИЧИНОК
19. РАЗМНОЖЕНИЕ ПТИЦ
20. Возникновение и эволюция рифовых сообществ