М. Б.Эволюция оптимизирует и направляет программу развития ДНК и белков. Благодаря чему новые «эксперименты», новые «слова» и «диалекты» не разрушают первоосновы языка жизни?
В. Р.Появление полового процесса в мире многоклеточных было ключевым событием, которое сбалансировало феномены изменчивости и устойчивости в пределах вида. Половые клетки защищают вид от вторжения ДНК чужих видов. Скажем, принудительное оплодотворение яйцеклеток спермиями другого вида дает нулевой результат. Половые клетки и половой процесс надежно защищают ДНК при вертикальной передаче от родителей к потомкам. Не менее важно, что передача видовой ДНК через одну клетку позволяет фильтровать накопившиеся «биопомехи» в виде вирусов, онкогенов, патогенов, которые сумели попасть в организм и размножиться в нем при его жизни. Оплодотворение и внутриутробное развитие (или более простые формы превращения оплодотворенной яйцеклетки во взрослую особь) — это ОТК и «чистилище» для ДНК, входящей в новый круг жизни. Кроме того, эмбриогенез не только фильтрует плохое — но и отбирает хорошее. Появление подвидов и полезных усовершенствований органов чаще всего происходит на стадии зародыша и формирований органов.
М. Б.Поразительно, что миллиарды живших и живущих форм многоклеточной жизни за полмиллиарда лет эволюции оставили на Земле только 35 главных «строительных планов» устройства многоклеточных. Эти главные открытия в архитектуре многоклеточной жизни были сделаны на протоконтиненте Гондвана, от которого сейчас на прежнем месте осталась одна Антарктида. Именно в этой зоне земного шара появились на свет новые гены и программы, которые наметили пути освоения биопространства с помощью клеточных кооперативов. То есть картину следует представлять так: сперва клетки вступали во взаимодействие друг с другом, так сказать, по сиюминутной конъюнктуре; но эти случайные игры в строительство привели к гигантскому и опять-таки случайному прорыву в будущее биоинформатики, когда клетка начала эволюционировать уже не как отдельная элементарная единица жизни, но как строительный модуль многоклеточной жизни? И резонно ли утверждать, что возникновению главных проектов многоклеточных предшествовала эпоха возникновения архитектурных генов?
В. Р.Верно, что возникновение всех тридцати пяти проектов многоклеточных произошло только однажды в кембрии. Потом природа отдыхала, занимаясь деталями созданных проектов и их модификацией. Нет объяснений, почему после кембрия исчезли монументальные проекты жизни, ни одного крупного и нового проекта, словно возможности комбинаторики генов, силы эволюционной «фантазии» пошли на убыль. Есть неподтвержденные догадки, что на Земле исчезли какие-то комбинации физических и экологических факторов, которые катализировали кардинальную реорганизацию генома и хромосом. Ясно, что создание тридцати пяти проектов-каталогов многоклеточной жизни связано с появлением в геноме нового класса так называемых «архитектурных» генов, контролирующих межклеточные взаимодействия. Именно эти гены создали новые «верфи» для постройки более сложных «кораблей» жизни.
Напомню, что из 100 000 генов человека около 5000 генов задействованы в эмбриогенезе, то есть превращении оплодотворенной яйцеклетки в новорожденную особь. Эти 5000 генов кодируют правила сборки клеток в зародыше (причем разные наборы из одних и тех же 50 генов кодируют планы строения и человека, и слона, и рыбы, и мухи). Архитектурные гены отсутствуют в геноме бактерий. Эти чрезвычайно консервативные гены инкрустированы «батареями» в хромосомы многоклеточных без изменения взаимного расположения. Если один конец набора архитектурных генов формирует органы головного конца, то противоположный сектор генов формирует органы хвостовой части зародыша. Если обычные рядовые гены контролируют пространственную структуру белков, то архитектурные гены кодируют трехмерный проект организма, то есть внешний вид, количество, размеры и карту расположения органов. В зародыше закодирована комбинаторика включения и выключения архитектурных генов во времени. Для неспециалистов возможность кодирования того, что еще не существует в реальном времени, выглядит почти мистикой. Однако никакой мистики в работе архитектурных генов нет. Используя внутренние клеточные «часы», программа построения зародыша синхронизирует клеточные сборки в разных частях зародыша.
Читать дальше
