evan_gcrm (evan_gcrm) wrote,
evan_gcrm
evan_gcrm

Category:

Анаэробный рэкет. Часть №3

Оригинал взят у 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?


Tags: Мнение, Наука
Subscribe
promo evan_gcrm march 28, 2018 19:35 141
Buy for 30 tokens
Основополагающим элементом, основным двигателем всей жизни, является репликатор. Скопированная информация - это и есть «репликатор». На Земле первый репликатор довольно бесспорный - это гены, или информация, закодированная в молекулах ДНК. Точнее это первый репликатор, о котором мы знаем.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments