|
Жизнь пришла на Землю из Космоса
|
|
Это знали еще древние индейцы доколумбовой Америки. Знали о генах, хромосомах, аппарате наследственности и строении ДНК...
|
|
|
|
Что такое ДНК и РНК
|
|
|
|
Живая клетка состоит из ядра, цитоплазмы и оболочки. Ядра клеток содержат молекулы двух сортов - белки и нуклеиновые кислоты.
|
|
|
|
Швейцарский биохимик и врач Иоганн Фридрих Мишер (1844-1895), исследуя клетки лейкоцитов, в ядрах обнаружил соединения кислотной природы. Поскольку их обнаружили в клеточных ядрах (греч. нуклеосядро) они получили название "нуклеиновые кислоты".
|
|
|
|
Существует два основных типа нуклеиновых кислот. Каждый назван по типу сахара, входящего в его состав. Один из типов нуклеиновой кислоты содержит пятиуглеродный сахар рибозу. Нуклеиновые кислоты с рибозой называются рибонуклеиновыми кислотами - РНК.
|
|
|
|
В составе РНК содержится гидроксильная группа OHI. Если отнять от этой гидроксильной группы атом кислорода, получим рибозу, лишенную кислорода, или дезоксирибозу (дез. лат. - отсутствие + окси. греч. - кислород). Соответственно, содержащая ее нуклеиновая кислота будет называться дезоксирибонуклеиновая кис-лота". Или сокращенно - ДНК.
|
|
|
|
Молекулы ДНК и РНК - носители генетической информации в клетке. Они присущи всему живому. Нуклеиновые кислоты осуществляют первичный контроль над всеми важнейшими процессами жизнедеятельности во всех организмах от листа растения до человека. В случае человека под этим подразумевается и размножение, и гениальные открытия, и морские путешествия.
|
|
|
|
Получается, что эти крошечные молекулы разумнее самого разума и осмысленнее самой воли.
|
|
|
|
На троих...
|
|
|
|
ДНК и РНК, в свою очередь, состоят из нуклеотидов - более мелких структурных единиц живых молекул. (Читатель заметил, что мы постепенно углубляемся в живую материю, но, как он увидит, сложность ее от этого только возрастает).
|
|
|
|
Нуклеотиды образуются из оснований (кольцеобразных соединений атомов азота и углерода), сахаров и фосфатных групп (фосфорной кислоты). Эта химическая троица образует строительные блоки, составляющие молекулы нуклеиновых (ядерных) кислот. Все нуклеотиды сходны между собой. Все они построены одинаково из 3 частей: основание + сахар + фосфорная кислота. Вроде бы так просто, и нет никаких тайн. Где же возникает это самое гениальное управление?
|
|
|
|
Цветные бусины
|
|
|
|
Сахар и фосфатная группа одинаковы у всех нуклеотидов.
|
|
|
|
Однако оснований существует четыре вида. Соответственно есть и четыре вида нуклеотидов. Каждый из них включает то или иное основание. С небольшим различием эти нуклеотиды входят в состав ДНК и РНК, то есть в состав всех живых клеток.
|
|
|
|
Каждую молекулу нуклеиновой кислоты, вытянутой в виде длинной цепи, образуют все четыре вида нуклеотидов. Но располагаются они вдоль молекулы самым различным образом. Подобно этому на одну нитку мы можем в разной последодовательности нанизать красные, синие, желтые и зеленые бусины. Бусины - нуклеотиды. Их порядок и определяет своеобразие молекулы нуклеиновой кислоты, ибо сочетать четыре основания (как и четыре цвета) можно громадным числом способов.
|
|
|
|
Считается, что именно порядок расположения и количество нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот определяют все различия и все то разнообразие живых организмов на Земле, которое мы наблюдаем. А в настоящее время их насчитывается около 500 тысяч растительных и около полутора миллионов животных видов. Бактерий и вирусов - на порядки больше. Предполагается также, что число животных видов на самом деле достигает одного миллиарда. Всего же на Земле за всю ее историю, как предполагают, существовало 1,5 - 2 миллиарда видов животных.
|
|
|
|
Такие различия обеспечивают только четыре нуклеотида!
|
|
|
|
Этот же порядок расположения нуклеотидов в ДНК определяет функционирование и жизнедеятельность всех организмов, населяющих (и населявших) Землю: программу наследственности от рождения до смерти.
|
|
|
|
Спираль жизни
|
|
|
|
В 1944 году было открыто (на бактериях), что передачу наследственной программы осуществляет ДНК. Так был найден ключ к разгадке тайны специфического вещества наследственности, ее материального носителя. Это открытие позволило связать явление передачи наследственного признака, например, голубых или карих глаз у человека, с химическим действием конкретного химического соединения.
|
|
|
|
Итак, возникла гипотеза, что именно ДНК контролирует наследственность и жизнедеятельность клеток. Существуют различные типы ДНК, по-разному активные. Но у них есть один удивительный общий знаменатель. Самое главное свойство ДНК - способность дублировать себя. Оно воспроизводит подобные себе молекулы, столь же замечательные, сложные и умные, если не сказать супергениальные.
|
|
|
|
Как отмечено выше, основное свойство живого - деление клеток. Руководит этим делением и контролирует этот процесс ДНК.
|
|
|
|
Как установили в 1953 году биохимики Д. Уотсон и Ф. Крик (Кембриджский университет в Англии), получившие за свое открытие Нобелевскую премию, молекула ДНК представляет собой пространственную структуру в виде двойной спирали. Части этой спирали соединены слабыми водородными связями.
|
|
|
|
Водородные связи как бы ступеньки этой витой лестницы. Перила же состоят из фосфатов и лишенных кислорода нуклеотидов (дезоксирибоза). Отсутствие атома кислорода высвобождает водородную связь в гидроксильной группе OHI. За счет этого образуется свободная химическая валентность (способность присоединять другие атомы).
|
|
|
|
Эта связь слабенькая, но их тысячи по "перилам" лесенки ДНК. И молекула ДНК держит форму. Многочисленность связей позволяет молекуле ДНК сохранять форму, а слабость водородных связей обеспечивает легкий разрыв цепочки. И в этом состоит великая тайна зарождения новой жизни, тайна удвоения молекул ДНК.
|
|
|
|
Как работает застежка-молния
|
|
|
|
Длинная скрученная молекула ДНК, как застежка-молния, может рваться (связи-то слабые!). И эта возможность разрыва играет в живом колосальную роль. Сама же молекула обладает свойством управлять химическими процессами в клетке, присоединяя к себе из ее химической материи нужные атомы.
|
|
|
|
Среди сырьевых запасов клетки всегда есть разные нуклеотиды. "Расстегнутая" ДНК начинает присоединять к себе нужные нуклеотиды, все прочие присоединяться не будут. Дело в том, что "перила" лестницы ДНК построены из пар нуклеотидов, химически строго соответствующих друг другу. Так, аденин соединен с тимином и только с ним. Если расплелась спираль ДНК, то аденин присоединит к себе новый тимин, материнский тимин притянет новый аденин. Связи замкнутся. Цепочка начинает себя удваивать в точной копии. Цепочка ДНК начнет расплетаться дальше, достраивая саму себя. Пока не будут образованы две совершенно одинаковые нити ДНК. Произошло удвоение генетического материала.
|
|
|
|
Маленький ядерный взрыв внутри клетки
|
|
|
|
Молекула ДНК входит в состав ядра клетки и начинает в подлинном смысле ядерную реакцию.
|
|
|
|
Молекула ДНК, разделившись, вызовет деление хромосомы - набора молекул ДНК.
|
|
|
|
Под микроскопом хромосома выглядит как спутанный клубок нитей с выступающими петлями. Каждая нить - молекула ДНК. Вся хромосома напоминает длинного живого червя, который шевелится, съеживается и, наконец, делится пополам. Он удваивает сам себя до двух новых, совершенно идентичных, хромосом. Внутри каждой хромосомы - идентичные пары молекул ДНК с дважды повторенной генетической программой.
|
|
|
|
Вернемся на уровень ДНК. Аденин, как сказано, всегда образует пару только с тимином, гуанин - только с цитозином (все четыре соединения - это основания). Связи образуются между водородом и крупными атомами, такими, как азот и кислород.
|
|
|
|
Вся эта модель - всего лишь гипотеза. Но она удобно объясняет многие явления генетики. Понятен становится, например, механизм самоудвоения молекул ДНК, а соответственно и передачи генетического материала от клетки к клетки.
|
|
|
|
Суть этого механизма с физико-химической точки зрения в различной величине молекул оснований. Они выстраиваются в строгие пары, как девушки и парни на танцплощадке. Кто там девушки, кто - парни, не будем разбираться. Главное, что общее количество аденинов в ленте ДНК равно числу тиминов (они спариваются), число гуанинов - числу цитозинов. Вот такой исполняется микромолекулярный "танец любви" внутри каждого из нас от рождения до смерти. Существование удивительной зависимости - микромолекулярной "любви" - подтверждено опытным путем.
|
|
|
|
Кстати, опытные наблюдения над хромосомами ставят вопрос и о пределах живого. Если целое - человек живой, то и каждая его часть (рука, нога) живая. Аналогично этому, если огромная молекула хромосомы движется и живет подобно живому червю, проявляя все признаки жизни, то соответственно ее фрагменты - тоже живые существа. Фрагменты фрагментов, то есть, например, "перила" ДНК или отдельные основания, участвующие в микромолекулярном "танце любви", - живые они или мертвые?
|
|
|
|
Вот ведь в чем вопрос. Пожалуй, что на него надо ответить положительно. То есть в том смысле, что ДНК и ее отдельные части - живая материя. Но так мы дойдем и до атомов. А что же тогда остается косному веществу? Ведь и атомы находятся в непрерывном движении. Скажем, тот же азот или кислород. Они тоже участвуют в "танце" соединения пар оснований. Точно так же, как отдельные люди - в общем хороводе.
|
|
|
|
Отсюда может следовать только один вывод - вся природа живая, и пределов этому живому нет, в том числе и на микроуровне.
|
|
|
|
Это-то, может быть, и обеспечивает функционирование механизма воспроизведения живого уже и на макроуровне.
|
|
|
|
Гениальное упрямство природы
|
|
|
|
Тщательно проведенные биохимические опыты позволили установить, что химический состав ДНК и их количество в клетках животных или растений одного и того же вида постоянны от поколения к поколению.
|
|
|
|
Удивительно, но природа упорно воспроизводит во все новых и новых особях одних и тех же видов совершенно одинаковые свойства.
|
|
|
|
Это и обеспечивает постоянство наследственных свойств. Удивительно, но это постоянство выдерживается порой миллионы лет. Так, в янтаре, застывшей смоле доисторических деревьев, находят насекомых (например, пчел), ничем не отличающихся от современных. Это даже дало основание знаменитому французскому энтомологу Ж. А. Фабру (1823-1915), оставившему прекрасные труды о жизни насекомых, утверждать, что насекомые не подвержены эволюции. Еще пример. В водах Австралии, вообще загадочного континента, живет двоякодышащая рыба, которая не изменилась за 350 миллионов лет. В этих случаях сотни тысяч и миллионы лет молекулы наследственности упорно передают одни и те же признаки миллиардам особей живых существ, обеспечивая особенности вида. Именно благодаря этому воспроизводятся вирус, роза или крокодил.
|
|
|
|
(Окончание следует).
|
|
|
|
Лев МеЛьНиков
|
|
|
|
Зодиак 51,2004
|
