shkrobius
Анаэробный рэкет. Часть №1
Анаэробный рэкет. Часть №2
Почему память и функция в моем "разумном дизайне" жизни д.б. разделены; ведь не очевидно, что это так.
На вопрос можно ответить технически (что я попытался сделать).
С чисто инженерной точки зрения иначе невозможно при нынешней организации клетки. Транскрипционные гены - наиболее консервативные в природе: наш общий далекий предок (LUCA) потому общий, что обзавелся рибосомой, способной точно превращать последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот. Короткий пептид не свернется уникальным образом, не сможет он и связаться со своим субстратом как надо. В клетке тысячи плотно размещенных белков, есть и другие структуры, они не должны с друг другом взаимодействовать нежелательным образом. Это накладывает ограничения на вариацию генома: репликация должна идти с ошибкой менее 10^-4 (это у вирусов). У бактерий это 10^-6, у нас - порядка 10^-9. Для этого нужна исключительная стабильность и воспроизводимость матрицы. Других примеров мы не знаем: наша жизнь посторена на таком калькулюсе. Но никто не запрещает пофантазировать. Одна из таких фантазий - РНК-мир, где РНК и носитель памяти, и катализатор (полимераза).
Произойдет ли в РНК-мире разделение функций. Да! - учит мудрый Кунин, произойдет.
http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1002024
В таком мире будут РНК-паразиты, которые ничего не катализируют, а только реплицируются за чужой счет. Оказывается, в некоторых допущениях разделение ролей сделает систему более защищенной против быстро эволюционирующих РНК-паразитов. Утверждается, что химическая стабильность для ДНК не важна (да у LUCA ДНК и не было), "ДНК" - это РНК, которая имеет только (или предпочтительно) функцию памяти.
Из других РНК-сценариев мне понравился этот
http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1003936
Идея простая: если участок РНК занимается катализом, он не может одновременно служить матрицей; чтобы сложить РНК в каталитический центр, нужен длинный участок. На это накладывается соображение о разных функциях разнонаправленных РНК-цепочек. Похоже, этого уже хватает для заметного разделения памяти и функции. Это разделение в РНК-мире не может быть полным (то же самое и с другой моделью), так как любая РНК в принципе может быть матрицей, но статистически это возможно.
***
Мне ближе другая идея - прогенот Везе. Это гипотетическая "клетка", в которой и репликация и транскрипция и трансляция идут с большой ошибкой. Современные рибосомы имели несовершенных предшественников. Когда возник совершенный транскрипционный/трансляционный механизм, "клетка" полностью изменилась. Это похоже на задачу конструирования завода, где каждый станок выпускает 10% брака, а в отделе качества - трехлетний мальчик, которому скучно. Естественная реакция: починить станки, мальчика заменить на дядю. Однако, если это невозможно, нужно реорганизовать весь процесс под то, что имеется.
Вот это уже разумно-дизайнерский подход.
Существующая организация клетки для прогенота не годится. Например, метаболизм должен быть устроен совсем иначе. Если такие бракованные белки начнут плавать в цитоплазме и с другом взаимодействовать, будет жуткая каша. Никаких взаимодействий, никаких энзиматических комплексов. Все белки дожны быть иммобилизованы. Никакого контакта, кроме предназначенных им субстратов. Если они не работают, то и пусть; лишь бы не мешались. Такой подход избавляет от забот, связанных с неправильным фолдингом, неизбежным при 10% ошибке. Достичь этого можно, например, так: в мембрану засовываем нечто шарообразное. Нечто пакуется в шестигранную решетку. К каждой сфере прикрепляем белок: энзиматическое поле. Подобной реконструкции нужно подвергнуть каждую часть клетки. Сконструировав прогенота, уже можно задаться вопросом, насколько критическим для него является полное разделение памяти и функции.
Сначала мне казалось, что это дурацкая затея (лучше сделать правильно и сразу), но вот уже неделю я думаю урывками... и все более увлекаюсь... Сложность и необычность задачи сама диктует интересные решения. Мой воображаемый прогенот начинает все более смахивать на биохимичекий вариант интегральной платы, и все менее - на привычную клетку, его источник вдохновения.
Подумал - а ведь это интересная задача не только с химической точки зрения. Как, например, программист подошел бы к созданию программы, зная, что только 90% кода будет правильно воспроизведено при выполнении?
Возможно ли это - и как?
Journal information