От молекулы к клетке

В первичном бульоне без матричного синтеза не могло быть подлинных ферментов, но имелись "дикие" полипептиды, которые при определенных условиях выполняли ту же роль. Рассмотрим два варианта их взаимодействий с РНК, поглощающей УФ-кванты. 1. Полипептид сам служит акцептором индуктивно-резонансных переносов энергии. При этом его структура меняется. 2. Полипептид связывает определенную молекулу (субстрат) и удерживает ее в зоне индуктивно-резонансного переноса в качестве акцептора энергии. В этом случае он становится аналогом фермента (проферментом) и вместе с РНК образует нуклеопротеидный комплекс, осуществляющий фотокатализ (Рис. 1). Особую конформацию, позволяющую связывать конкретный субстрат, профермент приобретал стихийно в ходе взаимодействий первого типа. Вместе с субстратной специфичностью он получал важное селективное преимущество - устойчивость при взаимодействиях второго типа. Потеряв ее, он возвращался к роли акцептора энергии и вновь подвергался изменениям.

Одним из важнейших свойств живой материи является динамичность. В клетках постоянно идет распад и самосборка многих функциональных компонентов цитоплазмы. Здесь важную роль играют метастабильные межмолекулярные связи, возникающие при диссипации энергии в ходе биокатализа. Древние молекулярных комплексы также имели метастабильные связи. Ночью в отсутствии УФ-излучения они распадались, днем повторяли самосборку. Такая цикличность, подчиненная суточному ритму, усиливала изменчивость РНК и полипептидов, ускоряла отбор, что было необходимым условием эволюции. Сборка комплексов зависела от расположения их компонентов в водной среде, от ориентации к потоку УФ-света. Мы предположили, что большое селективное преимущество давало их соединение в пленку, состоящую из многих УФ-поглощающих, субстратсвязующих и соединительных элементов. Роль последних могли выполнять фосфолипиды, отличающиеся стабильностью и способностью спонтанно образовывать пленочную структуру.

Успешность самосборок метастабильных комплексов в пленку в большой степени зависела от свойств их УФ-поглощающих компонентов. Мы предположили, что приоритет имели РНК с кольцеобразной вторичной структурой. Дело в том, что в кольце РНК при интенсивном УФ-облучении идет циркуляция экситонных переносов, удлиняющая время взаимодействия с акцептором. Энергия нескольких УФ-квантов может суммироваться и передаваться акцептору импульсами, зависящими от размера кольца. В этом случае кольцо РНК играет роль накопительной антенны, а индуктивно-резонансный перенос приобретает характер автоколебаний. Равные кольца имеют равную энерговооруженность. На заре абиогенеза циркуляция энергии в однотипных РНК давала им преимущество при сборке фотокаталитических комплексов. Прочие полинуклеотиды оставались вне комплексов. Поглощая УФ-излучение, они подвергались деструкции.

Итак, на первом этапе абиогенеза под давлением УФ-света шла селекция макромолекул и формировались пленки, осуществлявшие фотокатализ. Для них он стал не разрушителем, а необходимым источником устойчивости. Чтобы проверить эту гипотезу нужны специальные экспериментальные исследования, которые позволят, во-первых, конкретизировать условия отбора нуклеиновых кислот и пептидов по критерию УФ-устойчивости, во-вторых, уточнить состав первичного бульона.

Молекулярные пленки расселялись в древних водоемах. Если они располагались в несколько слоев, только верхние поглощали ультрафиолет и сохраняли устойчивость. Нижние были закрыты от УФ-света, испытывали дефицит энергии и распадались. Для их устойчивости требовались иные механизмы преобразования и переноса энергии.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Дополнительно

Эволюция и самоорганизация химических систем. Макромолекулы и зарождение органической жизни
Понятие самоорганизация означает упорядоченность существования материальных динамических, то есть качественно изменяющихся систем. Оно отражает особенности существования таких систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие уровни сложности и системной упорядоченности или матер ...

Автоматизированное проектирование станочной оснастки
1.1. СТАНОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ . КЛАССИФИКАЦИЯ , ВИДЫ . 1.1.1. Станочные приспособления . Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологич ...

Меню сайта