Нуклеиновые естественный отбор

Все эти трудности относятся не только к белкам, но и к нуклеиновым кислотам. Таким образом, читатель неизбежно приходит к заключению, что случайной полимеризацией и естественным отбором невозможно объяснить возникновение даже самого примитивного гена. [c.401]

Представим себе первичную полинуклеотидную эволюционную систему. В среде спонтанно, в результате флуктуаций, возникают разные последовательности нуклеотидов в небольших полимерных цепях — образуются низкомолекулярные нуклеиновые кислоты со случайной последовательностью мономеров. По этим возникающим в результате флуктуаций затравкам идет кристаллизация (матричное воспроизведение, размножение), на что расходуются мономеры из среды. В конкуренции за пищу —мономерный материал для полимеризации — происходит естественный отбор определенных последовательностей нуклеотидов по признаку наибольшей скорости матричного синтеза. [c.48]

Наличие даже слабой корреляции между последовательностями нуклеотидов и аминокислот в синтезируемой на полинуклеотидной матрице полипептидной цепи позволяет продолжиться естественному отбору. В конкуренции за пищу и пространство будут побеждать такие полинуклеотидные последовательности, на которых синтезируются полипептиды, способствующие более быстрому размножению матриц своего вида. Критерием отбора на этом этапе служит каталитическое совершенство образующихся белков-ферментов, которое в свою очередь зависит от степени совершенства перевода последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Таким образом, необходимость совершенствования каталитических свойств белков-ферментов, вызванная давлением естественного отбора, обусловливает направление эволюции в сторону совершенствования механизма перевода нуклеотидного языка на аминокислотный. Предел совершенства этого механизма — полная детерминированность последовательности всех аминокислот, необходимых для полноценного функционирования белков, последовательностью нуклеотидов в матрице — нуклеиновой кислоте. Мы приходим, следовательно, к необходимости кодирования примерно 20 аминокислот четырьмя нуклеотидами, т. е. к механизму,. [c.54]

В мою задачу не входит детальное описание биохимических механизмов синтеза белка в ныне живущих организмах. Это прекрасно сделано в ряде оригинальных книг. Мне важно подчеркнуть физико-химическую детерминированность эволюционного возникновения связи, корреляции синтезов полинуклеотидов и полипептидов, а также основных механизмов этих синтезов. Естественный отбор в планетных условиях рано или поздно с неизбежностью должен привести к формированию предельно совершенного механизма синтеза белка и нуклеиновых кислот, аналогичного механизму, работающему в системе рибосома — ферменты. [c.55]

Тем более важно выяснить, не могут ли полипептиды вступать на путь естественного отбора независимо от нуклеиновых кислот. [c.56]

Строение нуклеиновых кислот, их биосинтез и биологическая роль составляют предмет особой науки — молекулярной биологии. Родивщись в недрах химии природных соединений и биохимии, она быстро оформилась в самостоятельную научную дисциплину. Это связано с исключительной важностью нуклеиновых кислот для земной жизни. Они играют ключевую роль в таких фундаментальных процессах, как хранение и воспроизводство биологической информации и ее наследование, деление клеток, биосинтез белка. Здесь, однако, нет возможности углубляться в проблемы молекулярной биологии. Для химии природных соединений существенно то, что важная роль нуклеозидов и нуклеотидов в биохимии живых организмов использована естественным отбором для создания антибиотиков и других биологически активных соединений, действующих по принципу антиметаболитов (см. разд. 6.2). Своим химическим строением молекулы этих веществ лищь незначительно отличаются от нуклеозидов. По этой причине ферменты нуклеинового обмена обманываются , принимая их за истинные субстраты. Резуль- [c.581]

Биохимическое предопределение устанавливает только потенции, а не их фактическую реализацию в процессе эволюции. Так, например, в условиях земной поверхности вполне могли бы возникать и развиваться чисто белковые или протеиноидные живые системы. Но если даже это когда-то и имело место, в дальнейшем эти системы были уничтожены естественным отбором, сметены с лица Земли, не потому, что они не могли существовать в данных условиях, а в силу того, что они не выдержали конкуренции с возникшими рядом с ними белково-нуклеиновыми системами, обладающими более совершенным механизмом передачи наследственной информации. [c.7]

Эволюцию от атомов и молекул к простым, а затем и сложным соединениям и далее к еще более сложным, способным к самовоспроизведению, называют химической эволюцией, чтобы отличать ее от эволюции организмов, называемой органической эволюцией. Различие между этими двумя типами эволюции обусловлено основным свойством живой материи — ее способностью к самовоспроизведению. На последовательных стадиях, приведших к возникновению жизни, происходило образование все более и более сложных веществ во все больших количествах по мере связывания все больших количеств солнечной энергии и увеличения числа химических веществ, способных вступать в реакции друг с другом. Эти вещества обладали также способностью к росту, сходному с ростом кристалла, и могли случайным образом распадаться на части. Однако подобный процесс еще нельзя считать размножением. В тот момент, когда такое вещество —по всей вероятности, нуклеиновая кислота, сходная с ДНК, содержащейся в хромосомах современных растений и животных, или идентичная ей, — обрело способность к самоудвоению, оно смогло начать образовывать все новые и новые количества подобного себе вещества за счет других, возможно, более простых соединений. Иными словами, оно могло расти и репродуцироваться. Если два химических вещества или два штамма одного и того же вещества обладают одинаковыми свойствами, то из них, которое продуцирует большее число выживающих потомков , станет более обильным. В этом состоит сущность процесса, называемого естественным отбором и присущего исключительно органической эволюции. [c.14]

Затем Эйген дает очень интересный анализ возможности эволюционного совершенствования, основанного на комплементарном узнавании только нуклеиновых кислот, и повторяет его для чисто белковых каталитических систем. Он приходит к выводу, что ни нуклеиновые кислоты, ни белки-ферменты не обеспечивают осуществления естественного отбора. Эйген рассматривает также систему, образованную нуклеиновыми кислотами и белками, в которой сочетается комплементарное инструктирование (матричное конвариантное воспроизведение в нашей терминологии) с каталитической связью. Эта система — само-воспроизводящийся гиперцикл — может эволюционировать, [c.40]

Тут уместно отметить, что для полинуклеотидов мы полагали положительный ответ очевидным. Однако, как это ни парадоксально, взаимно комплементарные матричные свойства нуклеиновых оснований в водных растворах не проявляются. Их удается выявить лишь в вакууме вода, конкурируя за водородные связи, препятствует спариванию комплементарных нуклеиновых оснований. Подобные вакуумные условия возникают в поли-нуклеотпдной цепи при ее спирализации внутрь спирали вода не проникает, и поэтому ничто не мешает комплементарному спариванию. Таким образом, эволюционный процесс мог бы начаться лишь после спонтанного возникновения биспиральных полинуклеотидных молекул со случайной последовательностью нуклеотидов (при условии разных кинетических свойств различных по-линуклеотидных вариантов). Как,мы видели, однажды начавшийся процесс естественного отбора чистых полинуклеотидных матриц очень быстро (т. е. через небольшое число актов эволюционного совершенствования) прекраш,ается — эволюционный потенциал исчерпывается. Для выхода из этого кризиса необходимо осуществление сопряженного синтеза катализаторов с достаточно разнообразными кинетическими свойствами, т. е. белков. [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология