Ник Лейн - Лестница жизни. Десять величайших изобретений эволюции

• Название: Лестница жизни. Десять величайших изобретений эволюции
• Автор: Ник Лейн
• Издательство: Act, corpus
• Жанр: Научпоп
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-17-079731-8

Как возникла жизнь? Откуда взялась ДНК? Почему мы умираем? В последние десятилетия ученые смогли пролить свет на эти и другие вопросы происхождения и организации жизни. Известный английский биохимик реконструирует историю всего живого, описывая лучшие изобретения эволюции, и рассказывает, как каждое из них, начиная с самой жизни и генов и заканчивая сознанием и смертью, преображало природу нашей планеты и даже саму планету.

---

8. В этих двух утверждениях ничего не сказано ни о природе клетки-хозяина, ни о характере симбиотических отношений между клетками - двух особенно спорных пунктах. Но в данном случае не важно, имела ли клетка-хозяин ядро или клеточную стенку и вела ли она образ жизни фагоцита. Так что, несмотря на то, что вопрос о происхождении эукариотической клетки по-прежнему остается во многих отношениях спорным, изложенные здесь представления не зависят ни от одной из выдвинутых на этот счет альтернативных теорий.

Глава 6

1. Уильям Крун был одним из основателей Лондонского королевского общества, и именно в его честь названы организуемые обществом Крунианские лекции - ежегодные выступления одного из ведущих биологов.

2. Черчиллю принадлежат известные слова: “История будет ко мне благосклонна, потому что я сам намерен ее написать”. За свои блистательные исторические труды он был по праву удостоен Нобелевской премии по литературе за 1953 год. Когда еще за историю присуждали литературную премию?

3. Первым белком, структуру которого определили Перуц и Кендрю, был миоглобин кашалота. Этот выбор может показаться странным. Связан он был с тем, что миоглобин, как выяснилось, кристаллизуется в лужах крови на палубах китобойных судов (в мышцах морских млекопитающих, таких как киты, его концентрация существенно повышена). Эта склонность к кристаллизации имеет принципиальное значение для рентгеноструктурного анализа, поскольку для его проведения совершенно необходимы хоть какие-нибудь кристаллы или, по крайней мере, повторяющиеся структуры.

4. Разные мышцы состоят из разных комплексов волокон. Быстросокращающиеся волокна работают за счет анаэробного дыхания - быстрого, но малопроизводительного. Такие волокна сокращаются стремительно (используя быстрые миозины), но легко устают. Они не особенно нуждаются в густой сети капилляров, митохондриях и миоглобине (аксессуарах аэробного дыхания), с чем и связана их светлая окраска, за которую белое мясо получило свое название. Медленно сокращающиеся волокна работают преимущественно в красных мышцах, и в основе их работы лежит аэробное дыхание (а миозины используются более медленные). Они сокращаются не так быстро, но при этом не так легко устают.

5. На самом деле ситуация несколько сложнее: сами генетические последовательности совпадают на 8о %, а на 95 % совпадают последовательности аминокислот в кодируемых ими белках. Это возможно потому, что многие аминокислоты могут быть закодированы по-разному (см. главу 2). Разница между приведенными выше показателями сходства - результат обычных мутаций в последовательности ДНК-букв в сочетании с сильным отбором на сохранение исходной последовательности аминокислот. Отбор почти всегда допускает лишь те изменения генетической последовательности, которые не приводят к изменению последовательности аминокислот в белке. Это еще один небольшой, но наглядный пример действия отбора.

6. На самом деле эти изменения, разумеется, происходили в обратную сторону: из процессивных двигателей в ходе эволюции развились миозиновые нити мышц, а не наоборот. Возможно, именно поэтому каждая молекула миозина в мышцах по-прежнему имеет две головки, хотя между их работой и не наблюдается полезной координации.

7. Многие бактерии тоже могут двигаться, используя для этого жгутик, который сильно отличается от любых структур эукариотических клеток. По сути, он представляет собой жесткий штопор, вращающийся вокруг своей оси за счет белкового мотора. Бактериальный жгутик часто пытаются выдать за пример “неупрощаемой сложности”, но этот пример был так подробно и убедительно опровергнут в других работах, что я не стану его здесь обсуждать. Если вам интересно больше узнать о бактериальном жгутике, обязательно прочитайте книгу “Расплетенный жгутик”, которую написал Кен Миллер, выдающийся биохимик и “бич Божий” для сторонников концепции “разумного замысла”, а кроме того, воцерковленный католик. Он не видит никаких противоречий между верой в Бога и убеждением, что все молекулярные особенности живого объясняются эволюцией. Адептов же “разумного замысла” он объявляет дважды неудачниками: “Наука их не признает, потому что они противоречат фактам, а религию они подводят своим невысоким мнением о Боге”.

8. А именно - G-белкам, семейству молекулярных “переключателей”, задействованных во внутриклеточной сигнализации. У бактерий есть родственное им семейство белков ГТФаз. Их названия нам здесь не важны, достаточно будет сказать, что бактериальные предшественники миозинов и кинезинов известны.

9. Еще более неприятный пример касается губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота (коровье бешенство). Эту инфекционную болезнь вызывают прионы - особые белки, которые могут действовать как инфекционные частицы. Попав в организм, они меняют структуру его собственных соответствующих белков, полимеризующихся, образуя длинные фибриллы - иными словами, своего рода цитоскелет. Раньше прионы считались просто патогенами, но недавние исследования указывают на то, что прионоподобные белки могут играть определенную роль в формировании в мозге синапсов, обеспечивающих сохранение долговременной памяти.

Глава 7

1. Одним из немногих хоть сколько-нибудь прославившихся выпускников моей школы был один молодой человек, впоследствии ставший рулевым в команде Кембриджа на состязаниях по гребле с Оксфордом. Лодка под его управлением врезалась прямо в баржу и затонула, к глубокому неудовольствию всей команды. Впоследствии он объяснял, что не заметил баржу, потому что она “попала в слепое пятно”.

2. “…Я понял, что хотя Дживз не высказал недовольства, довольным его тоже назвать было нельзя…” (П. Г. Вудхауз, “Кодекс чести Вустеров”)* [* Пер. М. Гилинского. - Прим. пер.].

3. В частности, известно ли вам, что большинство млекопитающих (к приматам это не относится) неспособны к аккомодации, то есть не могут настраивать зрение на резкость в зависимости от удаленности рассматриваемых объектов? Эта способность - одно из дополнительных усовершенствований.

4. Аммониты вымерли вместе с динозаврами, оставив после себя великолепные спиралевидные раковины, сохранившиеся в ископаемом виде в породах юрского периода. Мой любимый экземпляр вмурован в расположенный на головокружительной высоте и, к прискорбию, недоступный для стареющего скалолаза уступ над берегом моря возле городка Суонидж в графстве Дорсет.

5. Последний этап (не показанный на рис. на с. 283), позволяющий получить глаз трилобита, должен был состоять в многократном удвоении числа готовых фасеток и образовании из них фасеточного глаза. Но и это не проблема: природа прекрасно умеет удваивать уже имеющиеся части.

6. Мой излюбленный пример касается крошечного паразитического сосальщика Entobdella soleae, у которого имеется хрусталик, образованный слившимися митохондриями. Обычно митохондрии служат “электростанциями” сложных клеток, вырабатывая энергию, которая используется на всевозможные нужды, и не обладают особыми оптическими свойствами. Более того, у некоторых других плоских червей хрусталики образованы скоплениями митохондрий, которые даже не удосуживаются сливаться. Очевидно, даже простое скопление обычных клеточных структур может достаточно хорошо преломлять свет, чтобы давать организму какие-то преимущества.

7. При этом целью исследований, проводившихся в “Белл лабораториз”, было коммерческое производство наборов микролинз для электронных и оптических устройств. Вместо того чтобы изготавливать эти микролинзы с помощью лазера (как обычно делают, невзирая на недостатки этого метода), исследователи сумели извлечь уроки из достижений природы (этот подход называют бионикой), предоставив ей самой возможность производить подобные линзы. Об успехе этих разработок сообщалось в журнале “Сайенс” в 2003 году.

8. Покойный Эрик Дентон, возглавлявший лабораторию Морской биологической ассоциации в Плимуте, давал похожий совет: “Получив хороший результат, хорошо поужинайте, прежде чем пытаться его повторить. Тогда вы, по крайней мере, сможете утешаться тем, что хорошо поужинали”.

9. Внимательный (или осведомленный) читатель мог заметить, что опсин “красных” колбочек сильнее всего поглощает свет с длиной волны 564 нанометра, то есть вовсе не красный, а расположенный в желто-зеленой части спектра. Дело в том, что при всей яркости красного цвета он представляет собой лишь плод нашего воображения: мы видим красный цвет, когда мозг сопоставляет информацию, поступающую одновременно от двух типов колбочек: отсутствие сигнала от “зеленых” и слабый сигнал от “красных”, то есть “желто-зеленых”. Это наглядный пример силы воображения. В следующий раз, когда вы будете спорить с кем-нибудь, подходят ли друг к другу два разных оттенка красного, напомните собеседнице, что “правильного” ответа просто не существует, а значит, она в любом случае не права.