Что он должен содержать? Во-первых, последовательность ДНК. Во-вторых, белок, который бы способствовал её редупликации. Такой организм из двух всего компонентов может размножаться, причём так, что последовательность при этом сохраняется. И может - но вопрос: а как белок действует? Это более-менее известно.
Белок (в данном случае, белок репликаза, тот самый, который способствует редупликации) представляет собою нечто вроде подковы или чехла, который обволакивает. Можно следующий слайд?
Вот здесь изображена простейшая схема простейшего организма или гиперцикла, как Ейген его назвал. В этом гиперцикле содержатся четыре нуклеотида и четыре белка. Нуклеотиды кодируют белки, а белки катализируют образование ДНК. В простейшем случае - их всего два. Один кодирует, а другой катализирует, но что катализирует? Репликацию катализирует. Следующий слайд, если можно.
Как это можно себе представить? Вот здесь это схематически изображено. Белок, он, как видите, как подкова. Он обволакивает ДНК. Затем, при изменении температуры РНК или при гидролизе АТФ он немножко деформируется, разрывает внутренние связи, и на эти связи налипают комплементарные нуклеотиды: к аденину присоединяется тимин, к гуанину - цитозин, и наоборот. Налипают в соответствии с определённым порядком и получаются две последовательности. Важно, что на самом деле сама последовательность - внутри ДНК, внутри спирали, а внешняя сторона спирали - это фосфатные группы, которые слабо отражают, но отражают всё-таки. Вот как он катализирует.
А теперь представим себе: а может ли образоваться в первичном белке репликаза без информации, по принципу «катализирует», а не «кодирует»? Может. Для этого допустим, вполне, так сказать, реалистично, что аминокислоты сперва адсорбируются на ДНК. Неважно, в какой последовательности, пусть образовалась случайная последовательность. Эта вероятность случайной последовательности - единица. Они налипают, так сказать, на это, образуют подкову. И после этого происходит замыкание связи, то есть уже образование полипептида. Такой слепок уже может обладать каталитическими свойствами. Как он образуется, по какому принципу? По принципу кодирования? Нет. Он образовывался по принципу гетерогенного катализа. То есть, форма была главной здесь. Форма ДНК.
А.Г. При этом не важно, какую информацию она несёт и отличается ли эта информация от шума.
Д.Ч. Да, была ли информация неценной.
Вот здесь немножко отступить хотелось бы и сказать, что проблема на самом деле - информационная. Под информацией я буду понимать далее по Кастлеру «запомненный выбор одного варианта из нескольких». Под ценной информацией - тот выбор, ту последовательность, которая способствует образованию белка, достижению цели. Ну а количество информации по Шеннону - это логарифм того самого числа, о котором мы говорили, числа вариантов.
По существу, вот с той самой проблемой - почему цифра так мала, - здесь можно провести аналогию с языком. Проблема та же. Например, можно задать вопрос: а как люди догадались, что есть алфавит и стали писать друг другу письма? Если варианты посчитаем, как расставить буквы, чтобы смысл получился, то даже в коротком письме: «Я вам пишу, чего же боле» получим те же самые величины. Десять в минус трехсотой. Так что здесь аналогия вполне прослеживается.
А.Г. Вначале был не алфавит, а слово. Тогда появление алфавита становится понятным.
Д.Ч. И здесь вопрос: а как появился всё-таки адаптер? Утверждение состоит в том, что адаптеры тоже могли появиться по принципу слепка. Но слепка уже не окружающего, а, так сказать, слепка со щели, где одна сторона чувствует детали структуры, где уже последовательность важна, а другая сторона чувствует нужную аминокислоту. Можно показать, что такое образование сильно ускорялось, упрощалось и так далее, и так далее. Тому есть сейчас просто экспериментальное основание, показано, что двойная спираль иногда тройной может быть и так далее. Я опускаю сейчас это. Важно вот что. Адаптеры тоже работают по принципу слепка. Здесь тоже можно провести аналогию с производством. Вот я сказал, как по инструкции делается. Там, в инструкции, информации много, и нужно знать язык. А можно сказать: «Вот вам деталь, бросьте её в глину, глина засохнет, получится слепок». А слепок - это уже штамп. Дальше штампуйте эту деталь.
А.Г. Вот вам деталь, сделайте такую же.
Д.Ч. И деталь будет такая же.
После того как образовались адаптеры, здесь уже и возникла информация, возник алфавит. Можно следующий слайд.
Вот здесь изображён первичный цикл. Здесь главную роль играет не последовательность ДНК, а её форма. Главную роль играет не последовательность, а форма белка, которая тут же образуется, минуя стадию информационного кодирования. После того как образовались адаптеры, если они образовались, возникает промежуточная схема.
Вот эта схема промежуточная. В ней могут идти процессы и по первому, и по второму образцу - параллельно. И это очень важно, потому что в эволюции всё должно быть последовательно. Нельзя сразу новое что-то такое предлагать, забыв про старое. Должен быть какой-то период, где и новое, и старое последовательно работают. И если отказала новая схема, работает старая. Вот таков эволюционный механизм.
Опять же приведу аналогию с языком. Я не специалист, поэтому могу здесь быть неточен. Но мне кажется, что здесь аналогия есть. Вопрос вот какой: как возник алфавит? До алфавита была иероглифическая или пиктографическая письменность. Просто люди посылали друг другу рисунки. А рисунок можно понять, не зная алфавита. Он сразу воспринимается. Рисунок - это как бы слепок с объекта. Затем постепенно при увеличении объектов, при развитии цивилизации рисунки уже перестали удовлетворять. Потому что, хорошо общаться с рисунками, когда объектов 10, 20, 30, 100. А когда их десятки тысяч, как сейчас слов, то не придумаешь же десятка тысяч рисунков. И тогда иероглифы постепенно стали как бы частью объекта, упростились и постепенно превратились в буквы. То же самое и в биологии. Вот эти адаптеры, они сперва были как бы осколками чехла. Но постепенно эти осколки сами по себе уже перестали играть роль, а превратились как бы в буквы, как бы в алфавит - вот такая схема была предложена.
Спрашивается, а можно ли её подтвердить или опровергнуть экспериментально? Можно. Было предложено провести эксперимент, он вполне реален. Два или три раза было предложено, с Фоксом договорились, но Фокс скончался. Договорились здесь с одной лабораторией, с Отрощенко. Кончились реактивы… Так что, то, что я говорю, является пока гипотезой. Это я должен подчеркнуть.
А.Г. А в чём заключаются эти эксперименты, которые вы хотели провести?
Д.Ч. Для этого нужно провести эксперименты Фокса, но в определённой последовательности, а именно:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
Белок (в данном случае, белок репликаза, тот самый, который способствует редупликации) представляет собою нечто вроде подковы или чехла, который обволакивает. Можно следующий слайд?
Вот здесь изображена простейшая схема простейшего организма или гиперцикла, как Ейген его назвал. В этом гиперцикле содержатся четыре нуклеотида и четыре белка. Нуклеотиды кодируют белки, а белки катализируют образование ДНК. В простейшем случае - их всего два. Один кодирует, а другой катализирует, но что катализирует? Репликацию катализирует. Следующий слайд, если можно.
Как это можно себе представить? Вот здесь это схематически изображено. Белок, он, как видите, как подкова. Он обволакивает ДНК. Затем, при изменении температуры РНК или при гидролизе АТФ он немножко деформируется, разрывает внутренние связи, и на эти связи налипают комплементарные нуклеотиды: к аденину присоединяется тимин, к гуанину - цитозин, и наоборот. Налипают в соответствии с определённым порядком и получаются две последовательности. Важно, что на самом деле сама последовательность - внутри ДНК, внутри спирали, а внешняя сторона спирали - это фосфатные группы, которые слабо отражают, но отражают всё-таки. Вот как он катализирует.
А теперь представим себе: а может ли образоваться в первичном белке репликаза без информации, по принципу «катализирует», а не «кодирует»? Может. Для этого допустим, вполне, так сказать, реалистично, что аминокислоты сперва адсорбируются на ДНК. Неважно, в какой последовательности, пусть образовалась случайная последовательность. Эта вероятность случайной последовательности - единица. Они налипают, так сказать, на это, образуют подкову. И после этого происходит замыкание связи, то есть уже образование полипептида. Такой слепок уже может обладать каталитическими свойствами. Как он образуется, по какому принципу? По принципу кодирования? Нет. Он образовывался по принципу гетерогенного катализа. То есть, форма была главной здесь. Форма ДНК.
А.Г. При этом не важно, какую информацию она несёт и отличается ли эта информация от шума.
Д.Ч. Да, была ли информация неценной.
Вот здесь немножко отступить хотелось бы и сказать, что проблема на самом деле - информационная. Под информацией я буду понимать далее по Кастлеру «запомненный выбор одного варианта из нескольких». Под ценной информацией - тот выбор, ту последовательность, которая способствует образованию белка, достижению цели. Ну а количество информации по Шеннону - это логарифм того самого числа, о котором мы говорили, числа вариантов.
По существу, вот с той самой проблемой - почему цифра так мала, - здесь можно провести аналогию с языком. Проблема та же. Например, можно задать вопрос: а как люди догадались, что есть алфавит и стали писать друг другу письма? Если варианты посчитаем, как расставить буквы, чтобы смысл получился, то даже в коротком письме: «Я вам пишу, чего же боле» получим те же самые величины. Десять в минус трехсотой. Так что здесь аналогия вполне прослеживается.
А.Г. Вначале был не алфавит, а слово. Тогда появление алфавита становится понятным.
Д.Ч. И здесь вопрос: а как появился всё-таки адаптер? Утверждение состоит в том, что адаптеры тоже могли появиться по принципу слепка. Но слепка уже не окружающего, а, так сказать, слепка со щели, где одна сторона чувствует детали структуры, где уже последовательность важна, а другая сторона чувствует нужную аминокислоту. Можно показать, что такое образование сильно ускорялось, упрощалось и так далее, и так далее. Тому есть сейчас просто экспериментальное основание, показано, что двойная спираль иногда тройной может быть и так далее. Я опускаю сейчас это. Важно вот что. Адаптеры тоже работают по принципу слепка. Здесь тоже можно провести аналогию с производством. Вот я сказал, как по инструкции делается. Там, в инструкции, информации много, и нужно знать язык. А можно сказать: «Вот вам деталь, бросьте её в глину, глина засохнет, получится слепок». А слепок - это уже штамп. Дальше штампуйте эту деталь.
А.Г. Вот вам деталь, сделайте такую же.
Д.Ч. И деталь будет такая же.
После того как образовались адаптеры, здесь уже и возникла информация, возник алфавит. Можно следующий слайд.
Вот здесь изображён первичный цикл. Здесь главную роль играет не последовательность ДНК, а её форма. Главную роль играет не последовательность, а форма белка, которая тут же образуется, минуя стадию информационного кодирования. После того как образовались адаптеры, если они образовались, возникает промежуточная схема.
Вот эта схема промежуточная. В ней могут идти процессы и по первому, и по второму образцу - параллельно. И это очень важно, потому что в эволюции всё должно быть последовательно. Нельзя сразу новое что-то такое предлагать, забыв про старое. Должен быть какой-то период, где и новое, и старое последовательно работают. И если отказала новая схема, работает старая. Вот таков эволюционный механизм.
Опять же приведу аналогию с языком. Я не специалист, поэтому могу здесь быть неточен. Но мне кажется, что здесь аналогия есть. Вопрос вот какой: как возник алфавит? До алфавита была иероглифическая или пиктографическая письменность. Просто люди посылали друг другу рисунки. А рисунок можно понять, не зная алфавита. Он сразу воспринимается. Рисунок - это как бы слепок с объекта. Затем постепенно при увеличении объектов, при развитии цивилизации рисунки уже перестали удовлетворять. Потому что, хорошо общаться с рисунками, когда объектов 10, 20, 30, 100. А когда их десятки тысяч, как сейчас слов, то не придумаешь же десятка тысяч рисунков. И тогда иероглифы постепенно стали как бы частью объекта, упростились и постепенно превратились в буквы. То же самое и в биологии. Вот эти адаптеры, они сперва были как бы осколками чехла. Но постепенно эти осколки сами по себе уже перестали играть роль, а превратились как бы в буквы, как бы в алфавит - вот такая схема была предложена.
Спрашивается, а можно ли её подтвердить или опровергнуть экспериментально? Можно. Было предложено провести эксперимент, он вполне реален. Два или три раза было предложено, с Фоксом договорились, но Фокс скончался. Договорились здесь с одной лабораторией, с Отрощенко. Кончились реактивы… Так что, то, что я говорю, является пока гипотезой. Это я должен подчеркнуть.
А.Г. А в чём заключаются эти эксперименты, которые вы хотели провести?
Д.Ч. Для этого нужно провести эксперименты Фокса, но в определённой последовательности, а именно:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57