Ричард Докинз - Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции

Они должны ожидать, что лягушки будут учиться на опыте разбираться с ощущениями их собственной кожи, связывая правильные чувства с правильными местами на коже.

Вместо этого кажется, что каждая нервная клетка в спинном мозге помечена, скажем, как нервная клетка живота или нервная клетка спины, даже прежде, чем она вступит в контакт с соответствующей кожей.

Позже она найдет свой назначенный, целевой пиксель кожи, где бы он ни был.

Если бы муха проползла вдоль ее спины, лягушка Сперри, по-видимому, испытала бы иллюзию, что муха внезапно перепрыгнула со спины на живот, проползла немного дальше, а затем мгновенно перепрыгнула снова на спину.

Подобные эксперименты вынудили Сперри сформулировать свою гипотезу «хемо-афинности», согласно которой нервная система монтируется не следуя всеобщему чертежу, а благодаря тому, что каждый отдельной аксон, ищет конечные органы, с которыми у него есть особое химическое сродство.

Еще раз, у нас есть маленькие, локальные единицы, придерживающиеся локальных правил.

Клетки обычно изобилуют «ярлыками», химическими значками, которые позволяют им найти своих «партнеров».

И мы можем вернуться к аналогии оригами, чтобы найти другое место, где принцип маркировки оказывается полезным.

В человеческом бумажном оригами не используется клей, хотя мог бы.

А в оригами эмбриона, в соответствии с которым собираются тела животных, действительно использует что-то аналогичное клею.

Скорее клеям, потому что их существует много, и именно здесь маркировка торжествующе получает должное признание.

У клеток есть сложный ассортимент «молекул адгезии» на их поверхностях, посредством которых они липнут к другим клеткам.

Это клеточное слипание играет важную роль в эмбриональном развитии во всех частях тела.

Тем не менее, есть существенное отличие от клеев, с которыми мы знакомы.

Для нас клей является всего лишь клеем.

Некоторые клеи сильнее других, некоторый из клеев схватываются быстрее других, некоторые клеи больше подходят, скажем, для дерева, в то время как другие лучше работают с металлами или пластмассами.

Но это, пожалуй, и все относительно разнообразия среди клеев.

Молекулы клеточной адгезии работают намного более тонко.

Можно сказать, они более разборчивы.

В отличие от наших искусственных клеев, которые будут клеить большинство поверхностей, молекулы клеточной адгезии связываются только с другими особыми молекулами клеточной адгезии в точности правильной разновидности.

Один класс адгезивных молекул у позвоночных, кадгерины, имеется в приблизительно восьмидесяти известных в настоящее время специфичных разновидностях.

За некоторыми исключениями, каждый из этих приблизительно восьмидесяти кадгеринов свяжется только со своей собственной разновидностью.

Забудьте на минутку клей: лучшей аналогией могла бы быть игра на детском празднике, где каждому ребенку назначают животное, и все они должны, кружа по комнате, производить звуки, как отведенные им животные.

Каждый ребенок знает, что только одному из других детей назначили то же животное, что и ему, и он должен найти своего партнера, слушая какофонию, имитирующую фермерский двор.

Подобно работают и кадгерины.

Возможно, как и я, Вы смутно можете представить, как толковое добавление конкретных кагдеринов на поверхности клеток в стратегически важных местах могло бы улучшить и усложнить принципы самосборки оригами эмбриона.

Заметьте, снова же, что это подразумевает не какой бы то ни было всеобщий план, а скорее разрозненную коллекцию локальных правил.

Видя, как целые слои клеток играют в игру оригами при формировании эмбриона, давайте теперь погрузимся в отдельную клетку, где мы обнаружим тот же принцип самосворачивания и самосгибания, но в намного меньшем масштабе, масштабе отдельной молекулы белка.

Белки крайне важны по причинам, разъяснению которых мне следует уделить время, начиная с дразнящего рассуждения, превозносящего уникальную важность белков.

Я люблю размышлять о том, насколько причудливо отличной, следует ожидать, будет жизнь в другом месте вселенной, но есть одна или две вещи, которые, я подозреваю, универсальны везде, где бы ни была обнаружена жизнь.

Все живое окажется эволюционировавшим благодаря процессу, имеющему отношение к дарвиновскому естественному отбору генов.

И она будет сильно опираться на белки — или молекулы, которые, как белки, способны сворачиваться в огромное разнообразие форм.

Молекулы белка — виртуозы автооригамного искусства, в масштабе, намного меньшем чем масштаб слоев клеток, с которыми мы пока что имели дело.

Молекулы белка — поразительный образец того, что может быть достигнуто при следовании локальным правилам в локальном масштабе.

Белки — цепочки меньших молекул, называемых аминокислотами, и эти цепочки, подобно слоям клеток, которые мы рассматривали, также сворачиваются весьма строго заданным способом, но в намного меньшем масштабе.

В белках, встречающихся в природе (это — один факт, который, по-видимому, будет другим в инопланетных мирах) есть только двадцать разновидностей аминокислот, и все белки являются цепочками, собранными лишь из этого ассортимента двадцати, выделенного из намного большего набора возможных аминокислот.

Теперь — к автооригами.

Белковые молекулы, просто следуя законам химии и термодинамики, спонтанно и автоматически скручиваются в трехмерные конфигурации точной формы — я почти сказал «узлы», но, в отличие от миксин (если я могу необоснованно сообщить не относящийся к делу, но занимательный факт), белки не завязываются буквально в узлы.

Трехмерная структура, в которую загибается и скручивается цепочка белка, является «третичной структурой», с которой мы кратко познакомились, рассматривая самосборку вирусов.

Любая конкретная последовательность аминокислот диктует специфическую схему сворачивания.

Последовательность аминокислот, в свою очередь определяемая последовательностью букв в генетическом коде, определяет форму третичной структуры.

Форма третичной структуры, в свою очередь, имеет чрезвычайно важные химические последствия.

Автооригами, в соответствии с которым сворачиваются и закручиваются цепочки белка, управляются при помощи законов химической притягательности и законов, определяющих углы, под которыми атомы связаны друг с другом.

Вообразите ожерелье из магнитов необычной формы.

Это ожерелье не висело бы грациозно прогибающейся линией вокруг грациозной шеи.

Оно приняло бы какую-то другую форму, став запутанным, поскольку магниты удерживали бы друг друга и нашли бы друг у друга уголки и щели в различных местах вдоль цепочки.