9950728 50 триллионов лет эволюции (н/п)

" – Это, наверное, фантастический рассказ", – подумает здравомыслящий читатель. Земля-то существует всего 4.6 миллиарда лет, а вся видимая Вселенная 15 – 20 миллиардов лет.

– Нет, это не гипотеза о другом возрасте Вселенной, это гипотеза о зарождении жизни на Земле, которая существует... 4.6 миллиарда лет.

– Тогда совсем непонятно! Как на Земле, которая существует 4.6 млрд. лет, может происходить эволюция дольше?

– Не дольше, а быстрее. Есть на Земле место, где эволюция молекул, требующая 50 триллионов лет, может уложиться всего в полмиллиарда лет.

– А зачем тогда говорить о 50 триллионах лет?

– Дело в том, что такой срок потребовался бы для химической эволюции при нормальном атмосферном давлении и температуре. В недрах же "черных курильщиков" – своеобразных гейзеров, расположенных на дне океана, температура достигает 250-300 градусов по шкале Цельсия, а давление – 250 атмосфер.

– Какая же может быть жизнь при такой температуре?

– Как это ни парадоксально, но не просто может, может развиваться ускоренными темпами. При таких условиях клетки хемосинтезирующих бактерий могут размножаться в 30 раз быстрее, чем при атмосферном давлении и комнатной температуре. Митохондрии таких клеток (они есть и и у человека) могут размножаться еще быстрее, а снятие информационных копий с ДНК осуществляется на несколько порядков быстрее, чем при нормальных условиях. Начало же химической эволюции, – подбор материала для строительства РНК, ДНК и белков может ускориться в сотни тысяч раз, а главное – стать принципиально возможным, т.к. комплементарная пара может дождаться своей половины, что просто нереально в нормальных условиях. Это ускорение позволяет втиснуть десятки триллионов лет эволюции при комнатной температуре в полмиллиарда лет кипучей жизни в недрах "черных курильщиков" и сделать реальными некоторые этапы эволюции, которые никогда бы не свершились при комнатной температуре. Здесь имеет смысл обратить внимание на химический состав горячего "супа". В него в больших количествах входят кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор и в малых количествах все остальные элементы таблицы Менделеева.

Самое интересное, что из недр Земли, кроме атомов и простых молекул, "выплывают" готовые блоки ДНК и РНК – азотистые основания и фосфолипиды, которые, взаимодействуя между собой, время от времени образуют нуклеотиды, т.е. комплементарные пары ДНК и реже – РНК.

Комплиментарные пары (половинки одной ступени ДНК) находят друг друга при температуре 250-300 градусов в десятки тысяч раз быстрее, чем при комнатной. Удачная стыковка сопровождается синхронным соединением перил (фосфатных групп) между собой. Образуется поперечная диэфирная связь – ключ, помогающий разгадать многие повадки живых молекул.

Как только образовалась поперечная диэфирная связь, возникает особая, живая молекула. Особенность "молекулы духа" заключается в способности восстанавливать свою структуру при случайном разрушении водородных связей между половинками ступени ДНК. Дело в том, что разрыв водородных связей не разрывает, а всего лишь раздвигает или, как принято говорить, расплавляет ступень ДНК, половинки которой остаются связанными через фосфатные группы. Кстати, случайно раздвинуть ступень ДНК не так просто, т.к. половинки ступени достаточно массивны и раздвигаются только в одном направлении, поворачиваясь вокруг центра атома кислорода, заключенного между двумя атомами фосфора.

Что же происходит дальше? Раздвинутая ступень ДНК ловит своими половинками комплементарные пары, выходящие из недр Земли или образующиеся в "топке" "черного курильщика". Захватив себе пару, ступень превращается в две одинаковые ступени, т.е. удваивается. Дальше эволюция может пойти по двум различным путям. Либо две ступени, связанные по фосфатным группам разойдутся в стороны (размножение), либо образуется вторая, теперь уже продольная диэфирная связь (первой продольной связью становится в этом случае материнская поперечная связь, с которой все началось). В этом случае мы наблюдаем рост молекулы ДНК. Оба эти процесса полезны, однако, в начале эволюции, живые системы больше размножаются, чем растут. Достигая некоторого уровня развития (в данном случае концентрации одноступенчатых ДНК) молекулы начинают больше расти, чем размножаться. Как ни странно, но это касается всех животных, включая человека.

Если температура в недрах "черного курильщика" понижается, то доля размножающихся молекул падает, в то время как доля растущих возрастает. Растущие молекулы начинают различаться по своему составу, образуя первые виды одномолекулярных живых организмов. Прародителем таких организмов можно считать аденозинмонофосфат, который в современных организмах выполняет энергетическую и информационную функции одновременно.

Число видов быстро возрастает, однако выясняется, что некоторые одномолекулярные оказываются способными ускорять образование нуклеотидов из азотистых оснований и фосфолипидов, а другие – пожирать менее приспособленных одномолекулярных. В дальнейшем аналогичное различие функций ярко проявится у растений и животных.

Хитрость механизма одномолекулярных заключается в том, что одноцепочечная спираль ДНК, состоящая из нуклеодтидов, может образовывать комплементарные пары внутри себя (вспомните внутренние связи т-РНК). Если эти комплементарные пары сшивают одноцепочечную ДНК, образуя механизм нападения, то новоявленный хищник начинает охотиться на других одномолекулярных, подрастая и размножаясь за их счет, т.е. используя готовые блоки, на которые он разобрал своих конкурентов.

Господствующий вид одномолекулярных начинает и внутривидовую борьбу, в которой выживает наиболее приспособленный, который сохраняет свою структуру в виде последовательности нуклеотидов, передавая ее по наследству. Многие виды не выдерживают конкуренции и надолго (если не навсегда) с лица "черного курильщика". Удачные виды начинают лакомиться не только выходящими из жерла "черного курильщика" нуклеотидами, но и отдельными азотистыми основаниями, самостоятельно доделывая их до нуклеотидов. Для этого к захваченному азотистому основанию нужно приделать фосфолипид с нужной стороны, а если он слишком длинный, то обрезать ему лишнюю часть "хвоста". С этого момента рост и размножение "полиглота" резко усиливается. Дело в том, что вероятность найти фосфолипид произвольной длины гораздо выше, а точное место присоединения к азотистому основанию отсекает неподходящие изомеры нуклеотидов.

Через некоторое время появляются "суперполиглоты", которые способны синтезировать фосфолипиды из произвольных углеродных цепочек и фосфорной кислоты. Дальнейшая "всеядность" требует изготовления самих азотистых оснований, которые в современных клетках синтезируются из углекислого газа, соединений азота и других простых молекул.

Каждое такое усовершенствование вызывает своеобразный демографический взрыв в недрах "черного курильщика". Но, нет предела совершенству. Став всеядными одномолекулярными организмами, они начинают образовывать новые и новые виды, одни из которых могут быть полезны другим. Появляются катализаторы эволюции или одномолекулярные симбионты. Одни из них способны строить жилища, защищающие их самих и их друзей от невзгод и назойливых собратьев. Жилища, похожие на коммунальные квартиры, способствуют подбору уживчивых жильцов, способных разделить между собой обязанности. Появляются молекулы-профессионалы. Профессионализм в создании всевозможных белковых механизмов характеризует сложную молекулу рибосомальной РНК, которая впоследствии войдет в состав митохондрии под именем рибосомы.

Отличительной чертой митохондрии является способность совмещать в себе коллектив молекул-профессионалов, которому для жизни требуются лишь простые молекулы в качестве сырья и электронный градиент, преобразуемый ею в универсальный энергоноситель АТФ, используемый всеми земными организмами. Эволюция митохондрий в десятки раз быстрее протекает в утробе черного курильщика, чем на поверхности океана, однако митохондрии уже способны путешествовать из тела одного "курильщика" в тело другого. Это важно, если "курение" сократило "жизнь" первого. Внутри общих предков современных клеток и митохондрий эволюция продолжает набирать темп. Совершенствование рибосом и других органелл древней клетки приводит к появлению нового уровня организации: "клетка в клетке", где более крупная и совершенная клетка содержит в себе микроклетки-митохондрии. Новые рибосомы в макро-клетке уже не просто присоединяют одну аминокислоту к другой, как в митохондриях, а ориентируют их, согласно третьей букве генетического кода. Это делает клетку более жизнеспособной за счет ускорения процесса образования вторичной структуры белка, который теперь при нормальной температуре идет почти также быстро, как самосборка при высокой температуре.

Следующий серьезный шаг, позволяющий покинуть родину, это освоение порфиринового кольца, в частности магний-содержащего, позволившего в качестве источника энергии использовать солнечный свет.

Возвращаясь к скорости размножения ДНК, отметим, что изменение давления или температуры может приводить к задвиганию и раздвиганию комплементарных пар ступени ДНК.

Выходящая из недр Земли вода может гудеть или свистеть, изменяя давление циклически, заставляя молекулы ДНК жить циклично.

Своеобразный зов предков, музыка, которая входит в обиход молекулярных, а затем и клеточных организмов, в последствии станет языком нервной системы.

Образование сложных клеточных структур, подобных аппарату Гольджи, клеточному ядру и пр. мы рассматривать не будем в виду их чрезвычайной сложности. Эволюция "от амебы до гориллы" хорошо изложена в популярной книге с таким названием, а мы попытаемся понять, как же может пойти дальше эволюция жизни на Земле.

Появление человека в корне изменило лик Земли. Достижения науки помогли выйти в космос, пройти по ближайшей планете. Освоение внутренней энергии максвелловского эфира поможет путешествовать по Галактике. С появлением абстрактного мышления эволюция нервной системы вышла из тела человека наружу, объединив человечество через книги, радио, телевидение в некое подобие клеточной колонии. Суперчеловечество будет представлять единый организм в том случае, если возникнет для всех людей единая программа, неукоснительное выполнение которой будет контролироваться на общечеловеческом уровне. Зачатки этой программы – международные законы уже существуют, однако не для всех.

Вернемся к ступени развития хордовых, чтобы рассмотреть одну из развилок эволюции. Существует животное, минога, у которой мозг имеет уже все разделы человеческого, а на месте, где у грудного ребенка расположено темечко, у миноги – третий (теменной) глаз. Когда человек рождается, на этом месте прочные кости черепа отсутствуют, а вместо них – пульсирующая область кожи, которая на первом году жизни зарастает костной тканью.

Эволюция могла пойти другим путем, когда третий (теменной) глаз стал бы или остался бы таким же, как и два других. В этом случае вместо человека получился бы... трехглазый Кришна! Его изображения можно найти в книге "Мифы народов мира".

Интересно, что однажды сформировавшись, многие виды стабилизируются и их эволюция начинае протекать согласованно с другими видами, причем между видами часто выдерживается дистанция. Это немного похоже на формирование линейчатого спектра, характерного для излучения и поглощения света газами.

Давление, оказываемое на вид экологической нишей может вызвать его конденсацию, что как и в случае конденсации газа приводит к появлению полосатого спектра (расы) и даже непрерывного (интернациональные страны).

Этот этап предшествует испарению (расселению), что нас, возможно, ожидает в ближайшее время.

Летающие тарелки местного производства помогут нам расселиться по Галактике, хотя в этом процессе нам будут наверняка противодействовать конкуренты.

На всех уровнях развития наблюдается следующий закон: "Хочешь выжить – не зазнавайся!" Только адекватное поведение без "выпендрежа" помогает уживаться молекулам в клетке, органам в организме, человеку в обществе, планете в галактике.

Сумеешь работать профессионально, как рибосома, как митохондрия, как пчелка, – не сможет без тебя обойтись общество. Жить тебе вечно. Попытаешься стать раковой опухолью – сам погибнешь точно, а может, и других погубишь. Так жизнь и развивается. В глубинах океана, на планете, в галактике...

http://ftp.decsy.ru/nanoworld/index.htm