Основные свойства живого

Вспомним, что сущность теории Дарвина состоит в появлении небольших изменений в генетическом материале и, в результате, в организме. В то время механизм этих изменений еще не был изве­стен. Мы уже говорили, что избыточность генетического кода допу­скает некоторые изменения нуклеотидной последовательности без изменений в кодируемых белковых продуктах.

Кроме того, амино­кислоты, кодируемые подобными последовательностями, структур­но похожи друг на друга. Далее, формирование конечных трехмер­ных белковых продуктов допускает такие изменения в коде, что соз­данные белки получаются не идентичными, но похожими и могут выполнять те же функции. Если аминокислота в белке заменена на другую, имеющую похожие химические свойства (тот же заряд или полярность), то в полипептидной цепочке она будет вести себя так же, как исходная, и создавать те же или похожие объемные струк­туры, которые будут выполнять те же функции. Поскольку именно функция белков является наиболее важным их свойством, которое необходимо сохранить, последовательности могут в некоторой сте­пени изменяться при передаче генов от поколения к поколению, но трехмерная структура и функции генных продуктов (белков) оста­ются неизменными. На основании неизменных свойств ген, уна­следованный от общего предка двумя линиями потомков, может быть признан как родственный (гомологичный) ген этих двух ли­ний, хотя в каждой из них в нем накопился определенный уровень мутаций с момента отхода от общего предка. Так видоизменяются постулаты Дарвина.

Количество мутаций у двух родственных видов напрямую связа­но со временем, в течение которого они эволюционировали врозь, так что это различие можно использовать для статистических из­мерений родственных связей между двумя видами. Эти связи удоб­но изобразить в виде филогенетических деревьев, где ветви пред­ставляют родственные связи организмов, а длина ветвей указывает на генетическое расстояние (расхождение) между видами после их разделения. Большинство мутаций либо незначительны, либо вред­ны, но некоторые действительно способствуют выживанию. Таково современное представление о корневом механизме эволюции.

Все упомянутые выше основные свойства жизни, такие как структура и состав генетического материала, генетический код и 20 аминокислот, используемых во всех белках, а также аппарат транс­ляции, почти совершенно идентичны у всех видов, живущих сегодня на Земле. Очевидно, эти свойства были приобретены еще на ранних стадиях эволюции и, повидимому, имелись у последнего общего предка в то время, когда из него выделились три ветви жизни. Связь

Всех этих форм жизни можно исследовать путем сравнения после­довательностей тех РНК (например, 168 РНК), которые участвуют в трансляции — одном из наиболее эволюционно консервативных процессов. На основании последовательности 168 РНК первое фи­логенетическое дерево построили в 1990 году Карл Вёзе и его кол­леги. Это дерево показывает, что сначала две линии прокариотов отделились от популяции последнего общего предка, а затем от них отделились эукариоты.

Заметим, что позже филогенетическое дерево и порядок проис­хождения трех его ветвей были поставлены под вопрос, так как по другим последовательностям генов были получены другие филоге­нетические связи между многими организмами. Эти различия мож­но объяснить тем, что многие гены обменивались между разными видами уже после их разделения по разным филогенетическим ли­ниям, а также тем, что эволюцию разных генов, повидимому, не­возможно сравнивать на больших отрезках времени, поскольку она происходит с разной скоростью.

Кроме упомянутых выше генетических элементов жизни, еще одним вездесущим свойством жизни, берущим свое начало у очень ранних ее форм, является гомохиралъностъ «строительных блоков» нуклеиновых кислот и белков. Хиральность — это свойство молекул, имеющих атом (например, углерод) с четырьмя разными связя­ми. Так как эти связи направлены в четыре разных угла тетраэдра, структура молекулы несимметрична, и ее можно построить в двух разных ориентациях, являющихся зеркальными отражениями друг друга. В нашу эпоху связи центрального (а) углерода во всех амино­кислотах несимметричны так же как и связи углерода номер 4 в рибозе и дезоксирибозе Сахаров

В искусственно синтезированных аминокислотах и сахарах эти молекулы с углеродными связями, направленными и в ту и в дру­гую сторону, обычно встречаются в равном количестве (поэтому они не гомохиральны). Но все биогенные аминокислоты гомохиральны и имеют ауглеродные связи в Ьконфигурации (Ь = 1еуо, левый), и все сахара тоже гомохиральны и имеют связи у 4го угле­рода в Бконфигурации (Б = сехтго, правый). Происхождение этой особой гомохиральности до сих пор не получило объяснения. Ясно, что гомохиральность по сути является химическим «диктатором», позволяющим связать мономерные звенья в изящный линейный полимер, тогда как обратная хиральность перегибает структуру, закручивая ее в противоположную сторону. Но непонятно, почему и как жизнь выбрала левые аминокислоты и правые сахара. Пока мы лишь начинаем понимать, почему именно 20 аминокислот ис­пользуются в белках и почему именно эти четыре разных нуклео­тида применяются в ДНК и РНК. Сейчас нам кажется, что это мог быть случайный выбор молекул, которые существовали в древней окружающей среде, и этот «случай» закрепился и стал «правилом». Как бы то ни было, сейчас мы знаем несколько важнейших свойств жизни на Земле. Если мы когданибудь найдем жизнь гдето еще, то будет очень интересно узнать, обладает ли она теми же свойствами.

Это покажет, имеет ли обнаруженная жизнь то же происхождение, что и наша, или она возникла самостоятельно.