Феликс Филатов - КЛЕЙМО СОЗДАТЕЛЯ. Гипотеза происхождения жизни на Земле.

Наконец, третий параметр — это ввод в систему гравитационного ритмоводителя, не слишком понятную роль которого (облигатную или факультативную — неизвестно) в природе играет Луна. Собственно, весь этот «эксперимент» уже поставлен (правда, не нами), мы — его отдаленный (хотя, возможно, и не конечный) результат.

В настоящее время одними из наиболее интересных экспериментов первой группы, целью которых является выяснение конкретных молекулярных механизмов формирования генетического кода, являются эксперименты с так называемыми аптамерами, небольшими молекулами РНК или одноцепочечных ДНК, структура которых (выясняемая опытным путем) делает их высокоаффинными специфическими лигандами по отношению к молекулам изучаемого вещества. Аптамеры, используемые для исследования происхождения генетического кода, отличаются определенным, пусть и не слишком сильным, стереохимическим сродством с аминокислотами. Такие аптамеры отбираются из комбинаторных библиотек РНК-олигонуклеотидов специальными методами (SELEX-методы от англ. S ystematic E volution of L igandsby Ex ponential Enrichment), суть которых заключается в каскадном обогащении отдельных компонентов этих библиотек, отбираемых на сорбентах, с последующим секвенированием сконцентрированного и очищенного продукта.

Почему аптамеры так привлекательны? Во-первых, потому, что тРНК — по крайней мере, для десяти аминокислот — узнается соответствующей АРСазой и присоединяет специфическую аминокислоту даже если эту тРНК"обрезать" до размера акцепторной мини-спирали (иногда и короче), содержащей ССА-3’-конец [67]. И наоборот: «обрезанная» молекула АРСазы (в некоторых случаях — обрезанная таким образом, что она «не достает» до антикодона) сохраняет тРНК-специфичность. Эти поразительные наблюдения привели исследователей 6к мысли о существовании особого, «операционального» кода, который определяет самостоятельное узнавание молекулами АРСаз"своих«тРНК попоследовательностям акцепторного стебля в районе «посадки» аминокислоты.

Во-вторых, оказалось, что определенные аминокислоты (не все) обладают выраженным сродством к некоторым РНК-аптамерам — в частности, к таким, которые содержат кодоны и антикодоны, узнающие эти аминокислоты в соответствии с современным генетическим кодом. Исследователи отмечают независимостьтакогосродства от механизмов трансляции, так что жизнь в принципе могла его использовать и до формирования этих механизмов. Последующие адаптации привели, в конечном счете, к возникновению известной сегодня трансляции, основными компонентами которой являются тРНК и АРСазы. И если ранние АРСазы имели, скорее всего, РНК-природу, то гипотетический претрансляционный операциональныйкод мог быть использован для сборки первых аминокислотных последовательностей — пептидов, способных по эффективности полезных функций выигрывать соперничество с ферментами РНК-мира. Не факт, что этот примордиальный код был даже триплетным. Выяснилось, в-третьих, что сродство аминокислот с аптамерами определяется наличием в составе последних, скорее, антикодонных, нежели кодонных участков.

Гипотеза Сергея и Александра Родиных [68]предполагает, что на ранних этапах операциональный код был ориентирован на РНК-последовательности, ставшие позднее акцепторным стеблем тРНК. Он кодировал четыре-шесть аминокислот; постепенно этот набор обогащался, расширяясь по флангам, пока из первичного кода не выделился тот строгий вариант, который мы сегодня и называем универсальным генетическим. Не слишком, но все же заметная регулярность структуры тРНК, навела этих исследователей на забавную мысль о поэтапной эволюции молекулы тРНК в результате последовательного удлинения (по схеме Фибоначчи) двух исходных компонентов — антикодонного триплета ( 3основания) и «хвоста» молекулы 5`- DCCA -3` ( 4основания), где D —неспаренный нуклеотидный детерминатор (73-йнуклеотид; обычно это пурин — А , реже G ); «хвоста», к которому прикрепляется аминокислота: 3,4,7,11,18,29,47, 76. Шестая итерация привела к числу, соответствующему «стандартной» длине тРНК. Близки к этой гипотезе соображения Деларю [69], который предположил существование каскадного двоичного механизма узнавания АРСазой «своей» тРНК — начиная со второй буквы кодона. Здесь нет необходимости вдаваться в детали, тем более, что молекулярный механизм каскадов Деларю остается неясным.

Так или иначе, рибозим, осуществлявший в машине первичного кодирования функцию АРСазы, неизбежно должен был обладать и матричными свойствами, которые позднее — при замене рибо-АРСаз на белковые — могли участвовать в формировании пар кодон-антикодон. При этом эволюция не делила цепи РНК на кодирующую (смысловую) и некодирующую (анти-смысловую): первоначально обе они были кодирующими, что еще в 1979г предположили Эйген и Шустер. Именно такая симметрия могла развести будущие белковые АРСазы на два класса, которые, в свою очередь, придали ацилируемым аминокислотам их взаимную групповую симметрию. С определенными оговорками эта симметрия нашла свое выражение в одной из модифицированных таблиц генетического кода, которую предложили Родины, назвав ее неслучайной . Мы не приводим ее здесь, поскольку симметрия тех таблиц кода, которые мы уже описали (в первую очередь, матрицы ), представляется более выраженной — также, как их оцифровка. Матрица указывает, в том числе, на вторую букву кодирующего триплета как на детерминатор гидрофобности (гидрофильности) кодируемой аминокислоты, в то время, как первая его буква (в меньшей степени третья) определяет ее массу.

Длительная и кропотливая экспериментальная работа, поиск едва заметных следов, отмечавших происхождение и историю генетического кода, всё это почти детективное расследование природы генетического кодирования буквально завораживает интеллект современного биолога, «траченного», несмотря на все предостережения, почти лапласовским детерминизмом и механистическим мышлением, неизбежными знаками времени. Биология долго ещё будет исследовать «молекулярные машины» трансляции, репликации и кодирования, «механизмы» зрения, свертывания крови и т.п., не отдавая себе отчета в том, что ее предмет находится в полушаге от квантового мира, «механика» которого — никакая не механика, а детерминизм для которого — противоестествен. Но эти исследования постепенно обогащают наши знания и рождают новые увлекательные гипотезы и предположения. В этом описанные выше числовые особенности генетического кода, однажды обнаруженные, но не обогащенные пока пошаговой экспериментальной работой (требующей намного большего масштаба), казалось бы, уступают молекулярным исследованиям. Такая работа, однако, впереди.