Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Биологическая очистка гидросферы

Материалы по биологии и химии / Биофильтрация как способ питания беспозвоночных / Биологическая очистка гидросферы

Страница 5

Социобиологи подробно разработали модели, показывающие, что если некий ген заставляет особь жертвовать собой во имя других носителей этого же гена, доля таких носителей может возрастать.

А если акт "альтруизма" совершается во имя всей группы, без оценки родства? В каждой из колоний были как "альтруисты", так и "эгоисты", и несмотря на то, что доля "альтруистов" неизменно снижалась, их образ жизни восторжествовал и стал нормой!

Как показал описанный эксперимент, динамичная среда, где происходит образование новых групп и имеет место конкуренция между ними, может приводить к распространению качеств, носители которых проигрывают внутри каждой из групп, способствуя, тем не менее, общему успеху. В этом исследовании показано не только действие одного из статистических парадоксов, но и доказана эффективность группового отбора.

И весьма вероятно, что социальные структуры, где обучают собратьев, заботятся о больных, сочиняют музыку или читают "Компьютерру", тоже возникли с участием подобных процессов.

Воскрешение РНК-мира

К цепочке экспериментов, моделирующих возникновение жизни, добавилось новое звено. Но прежде чем приступить к рассказу о нем, необходимо вступление.

«КТ» уже обсуждала представления о том, что жизнь появилась от случайного взаимодействия примитивных органических молекул. Эту точку зрения обычно приписывают ученым те, кто зарабатывает очки на ее разоблачении. Науке уже давно ясно, что сложность не является результатом однократной случайности, а возникает в результате запоминания развивающейся системой целой серии случайных выборов, когда изменения в определенном направлении фильтруются неким направляющим механизмом. Подобный механизм фильтрации неплохо описан. Для организмов это естественный отбор, для молекул - отбор автокатализаторов и иные виды отбора относительно более конкурентоспособных структур и процессов.

Современная жизнь построена на взаимодействии двух классов биополимеров - белков и ДНК. Но удивительным образом при их взаимодействии «между» ними почти всегда оказывается другой (помимо ДНК) класс нуклеиновых кислот - РНК. Может, наблюдаемое нами состояние - результат наложения новых молекулярных механизмов на старую РНК-основу? РНК пригодна для хранения и передачи наследственной информации (пусть и хуже, чем более устойчивая ДНК) и может обладать каталитической активностью (конечно, уступая в этом отношении ферментам - белкам-катализаторам). В 1986 году нобелевский лауреат Уолтер Гилберт подвел итог вызревавшим в течение двух десятилетий идеям и описал «РНК-мир» - форму преджизни, где и каталитическую, и информационную функции выполняли молекулы рибонуклеиновой кислоты. РНК-мир, считает Гилберт, возник в результате отбора на молекулярном уровне и привел к многократному повышению эффективности дальнейшего отбора.

Можно ли экспериментально доказать, что происходило на Земле почти четыре миллиарда лет назад? Увы, нет. Но попытки моделирования этих процессов способны дать весьма ценное теоретическое знание.

В конце 1990-х А.Б. Четверин и другие сотрудники Института белка РАН научились выращивать колонии размножающихся и конкурирующих друг с другом клонов РНК на чашках Петри с гелем, содержащим РНК-мономеры и необходимые ферменты. Достаточно выставить такую чашку на открытый воздух, как в ней начнут размножаться молекулы РНК. Но это, конечно, еще не РНК-мир, ведь сборку новых полимеров осуществляют белки.

В начале 2008 года были опубликованы результаты работ сотрудников Исследовательского института Скриппса (SRI) в Калифорнии, создавших установку для размножения и отбора рибозимов (РНК-катализаторов). Авторам исследования удалось создать условия, при которых лучшие катализаторы размножаются на среде с белками и мономерами нуклеиновых кислот быстрее худших. Молекулы РНК сами «решают», как изменить свою структуру в соответствии с требованиями экспериментаторов.

И, наконец, начало 2009 года. В том же SRI запущен процесс эволюции молекул РНК, которые обходятся без белков. Ученым удалось подобрать пары молекул РНК, каждая из которых синтезирует свою напарницу. Поселенные на соответствующую среду, разные пары начинают конкурировать друг с другом и совершенствовать свою структуру.

Что дальше? Как скоро будет создан реактор, где оживет преджизнь? Если все рассуждения верны, ДНК-РНК-белковый мир вытеснил когда-то своего предшественника - РНК-мир. Вытеснил, чтобы воскресить нашими руками заново?

Голиаф-киборг

Начиная с каменноугольного периода за господство на суше борются представители двух «вершин» эволюции животного мира - тип членистоногих и подтип позвоночных (третья «вершина» - класс головоногие - не смогла освоить ни пресные воды, ни сушу). Трудно представить, насколько мы отличаемся от членистоногих! В начале XIX века Этьен Жоффруа Сент-Илер, один из предтеч эволюционной теории, попытался вывести «план построения» позвоночных из членистоногих. Чтобы сделать это, потребовалось вывернуть тело наизнанку (у членистоногих скелет наружный, а у позвоночных - внутренний) и перевернуть его вверх тормашками (брюшной стороне тела членистоногих соответствует спинная сторона позвоночных; как ни удивительно, последний вывод подтверждается и современной наукой).