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.
Дополнительно
Эвристика и ее применение
В своей повседневной жизни человек все время
сталкивается с задачами легкими для него, но с трудом решаемыми машинами.
Тяжело создать программу, которая предусматривала бы все. Поэтому в условиях
недостаточности или сложности информации человек практически незаменим.
Преодолеть же пропасть между м ...
Репрезентативная теория измерений и её применения
Репрезентативная теория
измерений (РТИ) согласно принятой в обзоре [1] классификации научных
направлений является одной из составных частей статистики объектов нечисловой
природы. Основные понятия этой теории и некоторые ее применения рассматривались
в обзорах [1,2], в которых приведено так ...