Амьд организм бүрийн химийн шинж чанар нь тухайн организмын ДНХ-ийн суурь хосуудын дарааллаар тодорхойлогддог. Хувьслын онол нь төрөл зүйл цаг хугацааны явцад хувьсан өөрчлөгдөж, ДНХ нь үүнийг дагаад өөрчлөгддөг гэж үздэг. Төрөл бүрийн үйл явдлууд нь ДНХ-ийн өөрчлөлтөд хүргэдэг. Жишээлбэл, мутацийн удаан хуримтлал, их хэмжээний хуулбарлах алдаа эсвэл вирусын нуклейн хүчлийн дарааллыг нэвтрүүлэх. Гэхдээ нэг зүйлийг итгэлтэйгээр хэлж болно - хоёр зүйлийн нийтлэг өвөг дээдэс амьдарсанаас хойш илүү их цаг хугацаа өнгөрөх тусам эдгээр өөрчлөлтүүд удаан үргэлжлэх бөгөөд иймээс эдгээр хоёр зүйлийн ДНХ-ийн дараалал нь өөр өөр байдаг.
Энэ мэдэгдэлтэй холбоотой хэд хэдэн зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, ДНХ-ийн дарааллын хоорондох ялгааг тоолох замаар бид бүх амьд организмын гэр бүлийн модыг байгуулж чадна. Жишээлбэл, хүн ба шимпанзе ДНХ-ийн 98% -ийг хуваалцдаг. Энэ нь бидний өвөг дээдэс тун саяхан амьдарч байсан гэсэн үг юм. Үүний зэрэгцээ хүн, мэлхийн хувьд ДНХ-ийн тохирох хэсэг нь хамаагүй бага байдаг тул манай салбар хоёр нутагтан амьтдын эзэмшдэг мөчрөөс хамаагүй эрт салсан. Хувьслын онол нь ийм аргаар барьсан ургийн мод нь чулуужсан олдворыг судалсны үндсэн дээр өнгөрсөн зуунд баригдсан модтой төстэй байх ёстой гэж таамаглаж байна. Миний бодлоор хоёр овгийн модны давхцал нь хувьслын хамгийн хүчтэй нотлох баримтуудын нэг юм. Энэ нь мөн хувьслын онолыг туршиж үзэх боломжтойг харуулж байна (Удиртгал хэсэгт дурдсанчлан энэ нь аливаа шинжлэх ухааны онолын хамгийн чухал шаардлагуудын нэг юм), учир нь чаднаХүмүүс генийн хувьд шимпанзе гэхээсээ мэлхийтэй ойр байдаг нь тогтоогдсон.
Молекул цагийн арга нь ДНХ-ийн өгөгдлийг илүү үндсэн байдлаар ашигладаг. Хэрэв ДНХ-ийн өөрчлөлт нь дундаж хурдаар явагддаг бол - хэрэв молекулын цаг жигд байвал - хоёр зүйлийн дараалал дахь өөр өөр суурь хосуудын тоог тоолсноор бид тэдний сүүлчийн нийтлэг өвөг дээдсийн амьдралын тухай ойлголттой болно. Хэрэв ДНХ-ийн өөрчлөлтийн хурд тогтмол байвал орчин үеийн ДНХ-ийн шинжилгээ нь гэр бүлийн модны хөгжлийн янз бүрийн үе шатанд цаг хугацааны хэмжүүрийг хэлж чадна.
1980-аад онд молекулын цагны тухай ойлголт анх гарч ирэхэд судлаачид бүх ДНХ-ийн өөрчлөлтүүд ижил хурдаар явагддаг буюу бүх цаг ижил интервалаар цохилдог гэдгийг сонсох төлөвтэй байсан. Гэсэн хэдий ч олон янзын молекул цаг байдаг бөгөөд тэд бүгд өөр өөр хурдтайгаар хөдөлдөг. Жишээлбэл, чухал генийн дарааллын суурь хосууд нь бүхэлдээ организмд хор хөнөөл учруулахгүйгээр нэг их өөрчлөгддөггүй тул ийм генийн үндсэн хосуудын цагийг заадаг цаг харьцангуй удаан ажилладаг. Нөгөөтэйгүүр, ихэнх ДНХ-ийн сегментүүд нь биеийн химийн найрлагад нөлөөлдөггүй тул эдгээр сегментүүдэд цаг илүү хурдан ажилладаг.
Молекулын цагны аргын хамгийн сэтгэл татам зүйл бол сүүлийн үеийн хүний хувьсалд хэрэглэх хэтийн төлөв юм. Энэ бүхнийг илүү сайн ойлгохын тулд өндөр хөгжилтэй организмын эс бүрт жижиг эрхтэн байдаг гэдгийг мэдэх хэрэгтэй. митохондри. Тэдний дотор эсийн түлш шатдаг - өөрөөр хэлбэл хамгийн чухал бодисын солилцооны үйл ажиллагаа явагддаг. Митохондри нь симбиозын процессоор олон сая жилийн өмнө илүү нарийн төвөгтэй эсүүдэд анх орж ирсэн гэж үздэг. Бие даан хөгжсөн хоёр эс нэг эс нөгөөгийнхөө дотор амьдардаг түншлэлийн үр шимийг хүртэх болно гэдгийг олж мэдэв. Митохондрид өөрийн гэсэн жижиг гогцоо хэлбэртэй ДНХ (хүний митохондрийн ДНХ-д 26 ген байдаг) агуулагддаг нь энэ үйл явдал нэлээд эртнээс болсон гэдгийг харуулж байна.
Үрийн шингэнд митохондри байдаггүй тул таны биеийн бүх митохондрийн ДНХ эхийн өндгөн эсээс үүсдэг. Өөрөөр хэлбэл, митохондрийн ДНХ эхийн шугамаар дамждаг. Митохондрийн ДНХ-ийн молекулын цаг нь эсийн цөмд агуулагдах ДНХ-ийн цагаас бараг 10 дахин хурдан байдаг нь тогтоогдсон. Тиймээс митохондрийн ДНХ-ийг шинжилгээнд сонгосон - эцэст нь тодорхой хугацааны туршид цөмийн ДНХ-ээс хамаагүй илүү өөрчлөлт гарах болно.
1987 онд Америкийн хэсэг судлаачид дэлхийн өөр өөр үндэстэн ястны 147 төлөөлөгчөөс митохондрийн ДНХ-г авч, тэдгээрийг ялгах мутацийн тоог тогтоосны дараа митохондрийн ДНХ анх олны анхаарлыг татсан. Эхний шинжилгээний үр дүнгээс харахад орчин үеийн бүх хүмүүс 200,000 жилийн өмнө Африкт амьдарч байсан нэг эмэгтэйгээс удам угсаагаа залгадаг бололтой. Энэ эмэгтэйг тэр даруй Ева (эсвэл илүү шинжлэх ухааны хувьд Митохондриал Ева) гэж нэрлэж, нийгэм-улс төрийн томоохон сэтгүүлийн нүүрэнд хүртэл байрлуулсан байна.
Харамсалтай нь энэхүү гайхалтай үр дүн нь илүү бүрэн гүйцэд дүн шинжилгээ хийх туршилтыг давж чадаагүй бөгөөд эрдэмтэд Еваг санахаа больсон (тэр компьютерийн програмаар хийсэн ДНХ-ийн чухал шинжилгээний хохирогч болсон). Шинжлэх ухааны хамгийн сүүлийн үеийн чиг хандлагын дагуу орчин үеийн бүх хүмүүс 100-200 мянган жилийн өмнө Африкт амьдарч байсан 5-10 мянга орчим хүн амаас гаралтай болохыг ДНХ нотолж байна.
Селекционистууд болон саармагистуудын хоорондох маргааныг хувьслын нийгэмлэгийн дотоод зөрчил гэж нэрлэж болох ч хувьслын онол ба креационизмд чухал ач холбогдолтой нэг тал нь молекулын хувьслын цагийн тухай асуудал юм. Нейтрализмын онол гарахаас өмнө ч ДНХ-д өөрчлөлт их бага тогтмол хурдтай явагддаг гэж үздэг байсан. Тиймээс ДНХ-ээр үүсгэгдсэн уургийн ялгаа нь цаг хугацааны хувьслын өөрчлөлтийн хурдыг тусгах ёстой 11 . Организмуудын уургийн ялгаа нь тэдний таамагласан хувьслын харилцаатай нийцэж байгаа хэд хэдэн жишээг тэмдэглэсэн.
Молекулын хувьслын цаг нь том молекулууд (биополимер) байнга өөрчлөгдөж байдаг гэсэн таамаглал дээр суурилдаг. Үүний үр дүнд, ялгаа нь хурц байх тусам нийтлэг хувьслын өвөг дээдсээс салснаас хойш илүү их цаг хугацаа өнгөрчээ. Хүснэгт 8.1 (А багана)-д өргөн тархсан цитохром c ферментийн амин хүчлүүдийн хувийн зөрүүг харуулав. Энэ фермент нь эсэд химийн энерги ялгарах үед электрон тээвэрлэхэд оролцдог. Хувьслын онолын дагуу хүнээс энгийн, улмаар илүү эртний хэлбэрт шилжих тусам ялгаа улам бүр нэмэгдэж байгааг анзаарахад хялбар байдаг. В баганад бусад организм ба мөөгөнцрийн эсийн ялгааг харуулсан индикаторын жигд байдлыг харуулсан бөгөөд тэдгээрийг маш эртний гэж үздэг. Энэхүү тууштай байдлыг молекулын ялгаан дээр үндэслэн ялгах хугацааг тодорхойлох боломжтой нэг молекулын цагийг нотлох баримт гэж тайлбарласан. Энэ онолыг дэмжигчид цитохромыг хамгийн сайн тодорхойлогч хүчин зүйлсийн нэг гэж үздэг. Биологи, хувьслын онолын сурах бичгүүдэд хувьслын ерөнхий онолыг дэмжихийн тулд молекул цагийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч эдгээр өгөгдөл нь хувьслыг илтгэх албагүй. Эдгээр нь янз бүрийн организмын нарийн төвөгтэй байдлын зэрэгтэй холбоотой биологийн хүчин зүйлсийг илэрхийлж болно.
Молекулын цагны таамаглал нь хэд хэдэн асуултуудтай тулгардаг. Судлаачид молекулын цагтай хамгийн их хамааралтай саармаг мутацийн нөлөөний талаар тодорхойгүй байна. Хэрэв өөрчлөлтүүд нь төвийг сахисан биш эсвэл зөвхөн харьцангуй төвийг сахисан бол молекулын цаг нь онолын үндэслэлгүй хэвээр үлдэнэ. Байгалийн шалгарлаар хянагддаг өөрчлөлт нь цаг болж чадахгүй. Тэд цаг хугацааны бус хүрээлэн буй орчны нөлөөллийг тусгах болно. Хувьслын үзэлтнүүд молекулын цагтай холбоотой өөр хэд хэдэн асуултыг дэвшүүлсэн бөгөөд эдгээрийн ихэнх нь цагийг илүү ээлтэй саармагистууд болон сонгон шалгаруулалтын үеэр үүссэн.
Янз бүрийн организм дахь цитохромын с ферментийн судалгаа нь молекулын цагийн үзэл баримтлалд нийцсэн үр дүнг өгдөг боловч өөрчлөлтийн хурдтай холбоотой бусад судалгаанууд огт өөр үр дүнг өгч болно 12 . Ихэнх амьд организмын хүчилтөрөгчийн хоруу чанарыг бууруулдаг супероксид дисмутаза фермент нь молекулын цагийг тогтмол бус ажиллуулдаг 13. Судлаачдын олж авсан үр дүнд үндэслэн сармагчин болон хүний эдгээр цаг нь хамаагүй удаан байдаг 14 . Эдгээр эрс ялгаатай байдлаас шалтгаалан зарим эрдэмтэд молекулын цагийг "эпизодик" 5 гэж нэрлэдэг бөгөөд өөрөөр хэлбэл хурдан эсвэл удаан ажилладаг.
Хүснэгт 8.2-т сээр нуруутан амьтдын инсулин даавар дахь амин хүчлийн дарааллын ялгааг харуулав. Молекулын цагны үзэл баримтлалын дагуу бүх мэрэгч амьтад хүнээс бараг адилхан ялгаатай байдаг, учир нь тэдний өвөг дээдэс нэгэн зэрэг хувьсан өөрчлөгдөж байсан. Гэхдээ энэ нь үүнээс хол байгааг бид харж байна. Хүмүүс гэрийн хулганаас найман хувиар, нутриагаас гучин найман хувиар ялгаатай байдаг. Энэ үзүүлэлт нь хүн ба хэд хэдэн төрлийн загасны хоорондох ялгаанаас ч илүү бөгөөд энэ нь илүү чухал байх ёстой юм шиг санагдаж байна. Инсулинтэй холбоотой бусад харьцуулалтад 16, нэлээн ойр холбоотой зүйл болох хулгана болон далайн гахайн (35 хувь) ялгаа нь хулгана, халим (12 хувь), хүн ба яст мэлхий (24 хувь), тахиа, гахайн ялгаанаас давсан байна. bonito (16 хувь) болон хоорондоо нягт холбоогүй бусад олон организмын хооронд. Шинжлэх ухааны ном зохиолд 17 үүнтэй төстэй олон зөрчил байгааг тэмдэглэсэн байдаг. Молекулын цаг ажиллах ёстой байнгын өөрчлөлтийн хурдыг батлах хангалттай үндэслэлтэй нотолгоо бидэнд байхгүй байна.
Дээрх шинж чанаруудыг харгалзан үзэхэд янз бүрийн төрлийн уургийн амин хүчлийн дарааллыг харьцуулах нь гайхах зүйл биш юм.
Олон тооны организм ба хүний хоорондох инсулин дааврын амин хүчлийн дарааллын хувийн зөрүү*.
* Dayhoff MO. 1976. Уургийн дараалал ба бүтцийн атлас, боть. 5, нэмэлт 2,
Вашингтон, О.С.: Үндэсний биоанагаах ухааны судалгааны сан, х. 129.
хувьслын үүднээс эсрэг тэсрэг үр дүнг өгдөг. Дөрвөн өөр уургийн амин хүчлийн дараалалд тулгуурлан хөхтөн амьтдын хэд хэдэн эрэмбийн хоорондын хувьслын хамаарлыг харьцуулах зорилготой ийм нэг шинжилгээ нь судалж буй дөрвөн уургийн хооронд "ерөнхийдөө харилцдаггүй" ба зөвхөн "дунд зэргийн харилцаж" байгааг харуулсан. төрөл бүрийн организмын бүтэц (морфологи) 18.
Амьд олдвор гэж нэрлэгддэг олдворууд молекулын цагны тухай өөр нэг оньсого үүсгэдэг. Амьд олдворууд нь хэдэн зуун сая жилийн өмнө амьдарч байсан өвөг дээдсээс бараг ялгагдахгүй зүйлүүд юм. Үүний нэг жишээ бол Хойд Америкийн зүүн эргээс олддог энгийн тах наймалж юм. Энэ нь зарим тооцоогоор дор хаяж 200 сая жилийн өмнө оршин байсан чулуужсан олдвортой бараг адилхан бололтой. Молекулын цаг ажиллахад 200 сая жилийн турш тасралтгүй хуримтлагдсан өөрчлөлтүүд нь биед харагдахуйц нөлөө үзүүлэхгүй байж болох уу?
Хүснэгт 8.1-ийн В баганад үзүүлсэн өгөгдөл нь маш их нийцэж байгаа тул хувьслын хүрээнд болон бусад биологийн хүчин зүйлсийг авч үзэх үед молекулын цагтай холбоотой хэд хэдэн асуултыг зайлшгүй гаргах болно. Хэрэв дээр дурдсанчлан судалгаагаар цитохромын цаг тогтворгүй байна гэж үзвэл ийм жигд үр дүн хэрхэн гарах вэ? Уургийн өөрчлөлтийг (ДНХ-ийн өөрчлөлтөд үндэслэн) эсийн хуваагдал хөнгөвчилдөг тул мутацийн хурдны ийм тогтвортой байдал нь бүх төрлийн ургамал, амьтны хувьслын хөгжлийн янз бүрийн чиглэлийг тодорхойлж чадах уу? Халуун цуст амьтдын хувьслын хөгжил нь хүйтэн цуст амьтан, ургамлынхаас өөрөөр явагдах ёстой байсан тул үүнийг төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Үүнээс гадна зарим зүйл маш хурдан үрждэг бол зарим нь маш удаан үрждэг. Янз бүрийн таамагласан хувьслын замуудын ийм тууштай үр дүн нь молекулын цагийн үзэл баримтлалын талаар шинэ асуултуудыг үүсгэж, өөр тайлбар хайх шаардлагатай байгааг харуулж байна. Бид эдгээр цагийг ажиллуулдаг зүйлийн талаар илүү их мэдээлэлтэй болох хүртэл, хэрэв тэдгээр нь огт байдаг бол дүгнэлт хийхдээ болгоомжтой байх нь бидэнд хор хөнөөл учруулахгүй.
Шинжлэх ухааны зохиолч Рожер Левин "Молекулын цаг ашиглахаа больсон" гэсэн гарчигтай нийтлэлдээ молекул цагийн маргааныг нэгтгэн дүгнэжээ. Тэрээр молекулын цаг нь зөвхөн нэг л байдлаар тогтмол байдаг юм шиг байна гэж дүгнэжээ - 20-ийн тогтворгүй байдал. Констанцын их сургуулийн биологич Зигфрид Шерер “уургийн молекул цагийн таамаглалыг үгүйсгэх ёстой” гэж дүгнэсэн бол 21 Индианагийн их сургуулийн биологич Жефф Палмер “молекулын цагийг зөв цохих нь зүгээр л таамаг төдий зүйл; Бид молекулын өөрчлөлтийг судлах тусам энэ цаг буруу ажиллаж байгааг нотолж байна." 22 Хоёр молекул биологич ЛизаВоутер, Уэсли Браун нар “молекулын цагийн ерөнхий ойлголтыг болзолгүйгээр үгүйсгэх” 23-ыг хоёрдмол утгагүй дэмжиж байна.
МОЛЕКУЛАР БИОЛОГИЙН НЭЭЛТҮҮД
Сүүлийн үед молекул биологийн салбарт олон нээлт хийсэн нь хувьслын сэтгэлгээний олон талт байдлыг бий болгоход хувь нэмэр оруулсан. Тэд гучин жилийн турш төсөөлөхийн аргагүй амьдралын шинж чанаруудыг илчилсэн. буцаж.Удамшлын системийг тойрсон олон нууц нь хувьслын үзэлтнүүд болон креационистуудын аль алиныг нь гайхшруулж байна. Яагаад жимсний ялааны хромосомын төвд хэдхэн нуклеотидын суурийн дараалал 100,000 удаа давтагддаг вэ? Хамгийн энгийн организмаас бусад бүх организмд байдаг олон тооны кодчилдоггүй буюу давтагддаг ДНХ ямар үүрэгтэй вэ? Хүний хувьд тэдгээр нь нийт ДНХ-ийн 97 хувийг бүрдүүлдэг. Эдгээр ДНХ-г бидний хувьслын өнгөрсөн үеэс өвлөн авсан ямар нэгэн генетикийн хог гэж үздэг эрдэмтэд тэднийг "хогийн ДНХ" гэж нэрлэдэг. Псевдогенууд нь кодчилдоггүй ДНХ-ийн дарааллын өөр нэг төрөл юм. Эдгээр нь функциональ ген юм шиг харагддаг боловч тэдгээр нь хэвийн үйл ажиллагаагаа явуулахад нь саад болж буй бүс нутгийг агуулдаг 24 . Гэсэн хэдий ч кодчилолгүй дараалал нь үнэхээр ажиллахгүй гэдгийг баттай хэлж чадахгүй. "Хог ДНХ" нь үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үздэг бөгөөд эрдэмтэд энэ нэр томъёог үгүйсгэдэг. Бусад хувьслын судлаачид кодлогддоггүй ДНХ нь ямар ч үүрэг гүйцэтгэдэггүй бол яагаад "онгон цэвэр" хэвээр хадгалагдан үлдсэн бэ гэж асуудаг. Онолын хувьд тэд мутацийн процессоор өөрчлөгдөх ёстой байсан. Зарим эрдэмтэд кодчилдоггүй ДНХ-ийн зарим функц, түүний дотор нууц хэл 25-ын талаар ярьдаг.
Заримдаа мутацид орж, улмаар шинэ организм үүсгэдэг ДНХ-ийн урт судалтай генүүдийн тухай хуучны санаанууд орчин үеийн шинжлэх ухааны нээлтүүдтэй нийцэхээ больсон. Генүүд нь бүрэн ажиллагаатай системгүйгээр оршин тогтнох чадваргүй тул аажмаар, санамсаргүй хувьслын процессоор хөгжсөн байх магадлал багатай, харилцан үйлчлэлийн нарийн төвөгтэй системүүд, түүний дотор санал хүсэлтийн механизмууд болгон зохион байгуулагдсан бололтой. Зарим жишээг доор харуулав.
1. ГЕНЕТИК КОД. Генетикийн кодын нээлт нь ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд агуулагдах тус бүр нь гурван суурийн кодын цогцолбор дахь дөрвөн өөр төрлийн нуклеотидын суурийн нэгдэл (Зураг 4.1) нь 20 өөр төрлийн амин хүчлүүдийн аль нэгнийх нь дарааллыг тодорхойлж болохыг харуулсан. уураг. Эс нь өөрийн цөм дэх ДНХ-ийн мэдээллийг ашиглан нийлмэл кодлогдсон системээр олон мянган өөр уураг үүсгэдэг. Санамсаргүй хувьслын үйл явц хэрхэн кодлогдсон систем үүсэхэд хүргэж болох вэ? Энэ систем нь нарийн кодлогдсон мэдээлэл төдийгүй энэ кодыг тайлах системийг шаарддаг. Тэгэхгүй бол юу ч болохгүй.
2. ГЕНИЙН ХЯНАЛТЫН СИСТЕМ. Удамшлын мэдээлэлд үндэслэн уураг үйлдвэрлэх үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд нарийн зохицуулалттай байдаг. Генүүдийг цаг тухайд нь асааж, процессоос салгах ёстой. Судлаачид генийн хяналтын янз бүрийн механизмуудыг нээсэн бөгөөд 26 зарим нь генийг дарангуйлж, зарим нь идэвхжүүлдэг. Хувь хүний ген нь нэгээс олон хяналтын механизмтай байдаг. Энгийн нянгаас олддог Lac-one-ron систем нь генийн хяналтын системийн сонгодог жишээ болсон 27 . Энэ нь лактозын солилцоонд оролцдог гурван ферментийн (уураг) үйлдвэрлэлийг хянадаг. Гурван ферментийг ДНХ-ийн мушгиа дээр дараалан кодлодог. Эдгээр кодуудын өмнө ферментийг зохицуулах, үйлдвэрлэхэд шаардлагатай кодлогдсон ДНХ-ийн дөрвөн тусгай бүс байдаг. Энэхүү үндсэн төрлийн систем ба илүү нарийн төвөгтэй хяналтын системүүд нь дээд организмд бас байдаг 28 . Эсүүд дэх асар олон тооны химийн өөрчлөлтүүд нь нарийн төвөгтэй системүүдээр хянагддаг.
3. АЛДАА ЗАСАХ СИСТЕМ. Олон эсийн организмууд амьдралынхаа туршид олон шинэ эсүүдийг үүсгэдэг. Хоёр хагаст хуваагдаж, эс нь сая, тэрбум хос нуклеотидыг нөхөн төлжүүлдэг. Хүний биед шинэ эсийн ДНХ үүсэх бүрт гурван тэрбум хос нуклеотид үүсдэг. Энэ мэдээллийг хуулбарлах явцад ихэвчлэн алдаа гардаг. Тэдний зарим нь том үүрэг гүйцэтгэдэггүй ч үхэлд хүргэж болзошгүй алдааг үгүйсгэх аргагүй юм. Засварлах ферментийн оролцоогүйгээр ийм алдааны эзлэх хувь нэг хувьд хүрч болно. Тиймээс нэг эсийн хуваагдалд олон мянган, бүр сая сая алдаа гарна. Аз болоход эс нь энэ үйл явцаас урьдчилан сэргийлэх үр дүнтэй системтэй байдаг. Эдгээр боловсронгуй механизмууд нь хуулбарлах нарийвчлалыг хэдэн сая дахин нэмэгдүүлж, алдааг хамгийн багадаа 29 . Нарийн залруулах систем нь алдааг олж, алдаа гарсан ДНХ-ийн аль ч хэсгийг засдаг. Судлаачид нянгийн ДНХ-ийн засвар үйлчилгээнд оролцдог дор хаяж 15 ферментийг илрүүлжээ Escherichia coliгэхдээ бид ийм системийн талаар бүгдийг мэдэхгүй хэвээр 30 . Хувьслын онолын хувьд ДНХ-ийн залруулгын энэхүү механизмыг авч үзэхэд хэд хэдэн асуулт гарч ирдэг. Жишээлбэл, алдаа гаргадаг систем нь өөрийгөө засах механизмын хувьслын хөгжилд хангалттай нийцэж чадах уу? Нэг судлаач энэ хүндрэлийг “онолын биологийн шийдэгдээгүй асуудал” гэж нэрлэсэн 31 .
ДНХ-г судалснаар молекул биологичид ДНХ-г хуулах, задлах, залгах, засах, хөдөлгөх, урвуулах зэрэг олон төрлийн тусгай функцүүдийг олж илрүүлдэг. Организмын хөгжил, үйл ажиллагааг удирддаг энгийн ДНХ-ийн өмнөх таамаглалыг програмчлалын чадвартай "шингэн" ДНХ гэсэн ойлголтоор сольж байна. Чикагогийн их сургуулийн Ж.А.Шапиро “Бид [ДНХ] геномыг мэдээлэл боловсруулах систем гэж үзэх хэрэгтэй”32 гэсэн шинэ санаануудыг гаргажээ. Тэрээр цааш нь “ДНХ-ийн өөрчлөлтүүдийн ихэнх нь (магадгүй дийлэнх нь) санамсаргүй химийн процесс эсвэл хуулбарлах алдааны үр дүнд үүсдэггүй. Харин тэдгээр нь [ДНХ] геномыг дахин програмчилдаг функц гэж үзэж болох маш нарийн төвөгтэй биохимийн системийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг."
Молекул биологийн хувьд үнэнийг хайх ажил дөнгөж эхэлж байна.
ЕРДИЙН БУС ХУВЬСАЛЫН ОЙЛГОЛТ
Сүүлийн хэдэн арван жил хувьслын сэтгэлгээнд ер бусын олон янзын үзэл санаа, зөрчилдөөнийг бий болгосон. Хувьслын хөгжлийн итгэл үнэмшилтэй тайлбарыг хайх явцад гарсан бүтэлгүйтэл нь хэд хэдэн ер бусын таамаглалыг бий болгосон. Би жишээ болгон гурав, дөрөвийг л хэлье.
Английн химич Жеймс Лавлок "Гайа таамаглал" гэж нэрлэгддэг таамаглалыг тунхаглав. Тэрээр Бостоны их сургуулийн нэрт биологич Линн Маргулисаас ноцтой дэмжлэг авсан. Энэ санаа нь ихээхэн алдаршсан боловч сонгодог хувьслын үзэлтнүүдийн дунд биш юм. Гайагийн таамаглалын мөн чанар нь дэлхий бүхэлдээ амьд организм бөгөөд амьдрал нь амьгүй биетэй нэгдмэл байдлаар харилцан уялдаатай байдагт оршино 33 . Гайа нь амьд үлдэхийн төлөөх тэмцлээс илүүтэй хамтран ажилладаг организмуудын симбиотик үйл явцыг агуулдаг. Маргулис шинэ үзэл баримтлалыг хамгаалахдаа нео-дарвинизмыг "20-р зууны Англо-Саксоны биологийн нэг төрлийн шашны урсгал дотор чухал биш шашны сект гэж үгүйсгэх ёстой" гэж маргажээ. 34.
Калифорнийн Их Сургуулийн Кристофер Вилл генүүд өөрсдийгөө сайжруулах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд хувьсан өөрчлөгдсөн гэж санал болгов 35 . Уламжлалт шинжлэх ухааны үзэл бодлоос эхлэн Вилл өндөр зохион байгуулалттай организмын бие даасан цогц системүүд нь генийн тодорхой "мэргэн ухаан" -ын хөгжлийн үр дүн бөгөөд хувьслын явцад улам бүр төвөгтэй функцийг гүйцэтгэх боломжийг олгодог гэсэн санааг илэрхийлдэг. Тэрээр илүү их эсвэл бага үнэмшилтэй нотлох баримтуудыг санал болгодоггүй боловч хөгжингүй организмд генийн нарийн төвөгтэй механизм байдаг тухай олон жишээн дээр үндэслэн дүгнэлтээ гаргадаг. Амьд систем нь маш нарийн төвөгтэй боловч ийм "мэргэн ухаан" нь өөрөө хөгжсөн гэсэн санааг дэмжихгүй байна.
Компьютерийн судалгаа ч мөн адил оюуны чиглэлтэй бөгөөд түүний зорилго нь амьдрал хэрхэн өөрийгөө зохион байгуулж болохыг олж мэдэх явдал юм. Өмнө дурьдсанчлан, термодинамикийн хоёр дахь хууль нь орчлон ертөнц эмх замбараагүй байдал руу чиглэсэн тогтвортой хандлагыг илэрхийлдэг. Хувьслын онол эсрэгээр нь санал болгож байгаа бөгөөд тооцооллын судалгаа энэ бүхэн хэрхэн тохиолдож болохыг тайлбарлах сорилттой тулгардаг 37 . Асуудлыг шийдэхийн тулд судлаачид компьютерт виртуал биологийн ертөнцийг бий болгодог. Хүн бүрт танил болсон компьютерийн вирусууд нь ийм "хүний бүтээсэн амьдрал"-ын зарим элементүүдийг агуулдаг. Хөтөлбөрүүдэд хувьсах чадвар, өрсөлдөөн, байгалийн шалгарал зэрэг загварчилсан хүчин зүйлсийн нөлөөллийн үр дүнг тэмдэглэдэг. Эрдэмтэд ийм судалгаа нь хувьслын хүлээгдэж буй өөрийн зохион байгуулалтыг тайлбарлаж чадна гэж найдаж байна. Эдгээр программыг хөгжүүлэгчид зарим амжилтыг тайлагнаж байгаа ч энэхүү хялбаршуулсан "цахиурын орчлон"-д ч хүндрэл учруулах олон хүчин зүйл бий.
Энэхүү ажил нь Нью Мексико дахь Санта Фе хүрээлэнгийн эргэн тойронд төвлөрдөг; бусад судалгааны төвд хэд хэдэн мэргэжилтэн ажилладаг. Тэд цогц бүтцийн гарал үүслийг хувьсал, экологи, хүний систем, Гайа зэрэг өргөн өнцгөөс авч үздэг. Нарийн төвөгтэй бүтэц бий болсон талаар бүх нийтийн тайлбарыг хайж байна. Нарийн төвөгтэй бүтэц нь "эмх замбараагүй байдлын ирмэг дээр" хөгждөг гэдэг утгаараа судлаачид тодорхой тохиролцоонд хүрсэн. Энэ дүгнэлт нь болор зэрэг өндөр зохион байгуулалттай, тогтвортой системүүд тогтсон хэв маягийг дагаж, шинэ зүйл үүсгэдэггүйн дээр үндэслэсэн болно. Нөгөөтэйгүүр, халуун хий гэх мэт бүрэн эмх замбараагүй системүүд нь үр дүнд нь өөрчлөлт оруулахын тулд хэтэрхий хэлбэр дүрсгүй, будлиантай байдаг. Тиймээс эмх замбараагүй байдлын зааг дээр эдгээр хоёр туйлын хооронд нарийн төвөгтэй системүүд хөгжих ёстой.
Санта Фе хүрээлэнгийн ажлыг хэд хэдэн талаас нь шүүмжилдэг. Нарийн төвөгтэй бүтэц оршин тогтнох тухай бүх нийтийн тайлбар найдвар маш нимгэн 38 . Зарим эрдэмтэд нарийн төвөгтэй бүтцийг тайлбарлахад байгалийн шалгарал л хангалттай, бусад тайлбар шаардлагагүй гэж үздэг 39 . Бусад нь хялбарчлах нь бодит байдлыг алдагдуулж, ойлголт авчирч магадгүй гэж санаа зовж байгаагаа илэрхийлж байна 40 . Нэрт хувьслын судлаач Жон Мэйнард Смит энэ төрлийн хиймэл амьдралыг "үндсэн баримтаас ангид шинжлэх ухаан" гэж тодорхойлсон 41, экологич Роберт Мэй тус хүрээлэнгийн ажлыг "математикийн хувьд сонирхолтой боловч биологийн хувьд ач холбогдолгүй" гэж үздэг. Хамгийн хурц шүүмжлэлтэй сумнууд нь "байгалийн нарийн төвөгтэй системүүд хаалттай байдаггүй тул байгалийн системийн тоон загварыг батлах боломжгүй" гэж заадаг логикоос гардаг 43 . Та бүх мэдээлэлтэй гэдэгт хэзээ ч итгэлтэй байж чадахгүй.
Өөр нэг арга барилыг Францын нэрт амьтан судлаач Пьер Грассет харуулсан Амьд организмын хувьсал 44 . Францын Шинжлэх Ухааны Академийн ерөнхийлөгч асан, амьтан судлалын 35 боть монографийн редактор байсан Грассет амьд организмын талаар сайн мэддэг. Тэрээр орчин үеийн зарим хувьслын үзэл баримтлалд маш их шүүмжлэлтэй хандаж, хувьслын хувьд мутаци, сонгон шалгаруулалтын ач холбогдлыг эрс үгүйсгэдэг. Организмын үндсэн бүлгүүдийн хоорондын зай завсарыг тайлбарлахдаа П.Грассе тусгай ген, биохимийн тусгай үйл ажиллагаа байдаг гэж үздэг ч хувьсал нь маш нууцлаг зүйл гэдгийг хүлээн зөвшөөрдөг. Тэрээр дараахь дүгнэлтэд хүрэв: "Магадгүй биологийн энэ чиглэлээр шилжих газар байхгүй: зөвхөн метафизик" 45.
Холбогдох мэдээлэл.
Ихэнх санамсаргүй генетик мутаци нь биед хор хөнөөл, ашиг тусаа өгдөггүй тул тогтмол (геологийн цагийн хуваарийн дагуу) хурдацтай хуримтлагддаг; мөн тэднээс нэг өвөг дээдсээс гаралтай хоёр төрөл зүйл салснаас хойш өнгөрсөн цаг хугацааг шүүж болно. Ийм өөрчлөлтийн хуримтлалын хурдыг молекулын цагийн явц гэж нэрлэдэг.
Молекулын цаг нь нуклейн хүчлүүд нь молекулын мономеруудын (нуклеотидын) хувьслын хувьд чухал орлуулалтын бараг тогтмол хурдаар тодорхойлогддог гэсэн дээр дурдсан аксиоматик мэдэгдэлд үндэслэсэн филогенетик үйл явдлыг тодорхойлох арга юм. Эндээс харахад ургийн модны мөчир бүрийн ("эгч бүлгүүд") ялгарах хугацаа нь сонгомол дарамт байхгүй тохиолдолд молекулын орлуулалтын тоотой пропорциональ байна. Хоёр өөр зүйлийн ортоологийн молекулуудын ялгааг хоёр зүйл хамгийн сүүлд нийтлэг өвөг дээдэстэй байснаас хойш өнгөрсөн хугацааг тодорхойлоход ашигладаг (хувьслын янз бүрийн үйл явдлын цаг хугацааг тооцоолох. Бодит байдал дээр мутацийн түвшин жигд бус бөгөөд төрөл зүйлд харилцан адилгүй байдаг. молекулын цаг дээр суурилсан тооцоолол маш ойролцоо байна.
Молекулын цагийн таамаглалыг янз бүрийн зүйлийн гемоглобин ба цитохром С-ийг харьцуулах замаар дэвшүүлсэн. Зукеркандл ба Паулинг (1962) өөр өөр хөхтөн амьтдыг харьцуулахдаа эдгээр уураг дахь амин хүчлийг орлуулах хурд ойролцоогоор ижил байгааг анзаарсан.
Тэд бүх филогенетик удам угсааны аливаа уургийн хувьд хувьслын хурд тогтмол байдаг гэж үзсэн.
Энэхүү таамаглал нь олон маргааныг үүсгэсэн. Морфологийн түвшинд хурдны тогтмол байдал байдаггүй тул сонгодог эволюционистууд үүнийг эсэргүүцэж байв. Энэхүү таамаглалыг эсэргүүцэх нь хүн ба Африкийн сармагчин хоёрын хоорондын ялгааг молекулаар тогтоосны дараа улам бүр нэмэгдэв. Молекулын мэдээллээр энэ тоо 5 сая жил, палеонтологичдын нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн дүгнэлтээр 15 сая жил байжээ.
Судалгаанаас (жишээлбэл, Гудман, 1981) бүх удам угсаа нь тогтмол хувьслын хурдтай байдаггүйг харуулсан: өөр өөр таксууд өөр өөр хувьслын хурдтай байдаг. Дэлхийн молекулын цаг гэж байдаггүй ч таксон доторх орон нутгийн цаг байдаг. Үнэн хэрэгтээ, татваруудын дотор орлуулах хувь хэмжээгээр мэдэгдэхүйц ялгаа байдаггүй.
Хувьслын хурдны ялгааг ихэвчлэн генийн давхардлын дараа болон дасан зохицох цацрагийн үед орлуулах хурд нэмэгддэг, үүсэх цаг хугацааны нөлөө эсвэл засварын системийн үр ашгийн зөрүүгээр тайлбарладаг.
Гэсэн хэдий ч молекулын цагны таамаглал маргаантай байгаа хэдий ч энэ нь төрөл зүйлийн ялгарах хугацааг тооцоолох, филогенетик модыг бий болгоход өргөн хэрэглэгддэг.
Та цаг хугацаа дуусч байна гэж хэлж байна.
Галзуу хүмүүс - энэ бол таны туулж байгаа зүйл юм.
Геномд тохиолддог ихэнх цэгийн мутаци нь хүмүүст ашиг тустай, хор хөнөөлгүй, өөрөөр хэлбэл төвийг сахисан байдаг нь нэлээд баттай нотлогдсон. Үсрэх нь хувьслын шинж чанаргүй байх магадлалтай. Цэгийн мутацийн давтамж бага (нэг үе тутамд 10-8 орчим) бөгөөд харьцангуй тогтмол байдаг. Тооцооллоос харахад хүний диплоид геномын хэмжээ 7х10 9 б.п байна. Нэг үе (25 жил) дунджаар 175 шинэ мутаци үүсдэг. Мутацийн хуримтлалыг цаг хугацааны хэмжүүр болдог элсэн цагны элсний ширхэгийн урсгалтай зүйрлэж болно. Гэвч практик дээр эрдэмтэд элсэн цаг биш, харин "молекулын цаг" ашигласан. Ихэнх мутаци нь организмд өөрөө нөлөөлдөггүй тул хувьслын явцад удаан хугацаанд амархан үлддэг. Эрдэмтэд "молекулын цаг" хэмээх шинэ аргыг бий болгохдоо эдгээр баримтуудыг олж авсан юм.
Эхний шатанд эдгээр цагийг "тохируулга" хийсэн. Энэ зорилгоор янз бүрийн төрлийн организмын ДНХ-ийн өөрчлөлтийн хурдны талаарх мэдээллийг ашигласан бөгөөд үүний тулд палеонтологи, археологийн өгөгдлөөс хувьслын ялгарах хугацааг найдвартай тогтоосон. Үүний дараа л Хүний нэвтэрхий толь бичгийн хувьслын янз бүрийн бүлгүүдийг "уншиж" эхлэв.
"Молекулын цаг" нь тодорхой ген эсвэл бүхэлдээ геномын ДНХ-д хэдэн сая гаруй жил (дунджаар) мутаци үүсдэгийг маш нарийн харуулдаг. Үүний үндсэн дээр ДНХ-ийн ялгаатай байдлаас үзэхэд хоёр өөр төрлийн организмууд, тэдгээрийн гарал үүслийн цаг нь тодорхойгүй, хуваагдах үедээ нэг төрөл байсан, өөрөөр хэлбэл хувьслын хоёр өөр салбар болж хуваагдсан болохыг дүгнэж болно. Үүнтэй адилаар хүн популяци, тэр ч байтугай хувь хүмүүсийн ДНХ-ийг харьцуулж, тэдний нийтлэг гарал үүсэл, гэр бүлийн хэлхээ холбоог шүүж болно. Ялангуяа "молекулын цаг" -ын тусламжтайгаар хүн сармагчингаас тусгаарлагдсан хугацааг илүү нарийвчлалтай тооцоолох боломжтой болсон. Молекулын тооцоогоор энэ нь ойролцоогоор 5 сая жилийн өмнө болсон. Энэ нь 25 сая жилийн өмнө хүн, сармагчин хоёрыг салгасан гэж удаан хугацааны туршид итгэдэг палеонтологичдын мэдээлэлд томоохон өөрчлөлт оруулсан юм. Янз бүрийн арьстны митДНХ-ийн их хэмжээний дүн шинжилгээ нь зарим митДНХ нь зарим нуклеотидыг бусадтай орлуулах тоо, өөрөөр хэлбэл мутацийн тоогоор бусдаас ялгаатай болохыг харуулсан. Хувь хүний мутацийн тоо, тэдгээрийн байршил, төрөл зэрэг үзүүлэлтүүдийг тодорхойлсон. Өргөн тархсан эдгээр өгөгдөл нь бүх амьд хүмүүсийн нийтлэг гарал үүслийг эмэгтэй хүнээр дамжуулан илчилсэн юм. Уншигч энэ үед номоо уншихаа болихгүй бол цаашдаа эдгээр сонирхолтой судалгааны талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах болно.
ДНХ-ийн бичвэрт ашигладаг "молекулын цаг" арга нь хэл шинжлэлд өөр өөр хэлний харилцааг тогтооход ашигладаг глоттохронологийн аргатай утгаараа маш төстэй юм. Энэ нь холбогдох хэлнүүдийн насыг, өөрөөр хэлбэл, эдгээр хэл дээрх ижил гарал үүсэлтэй үгсийн тоогоор хэр удаан салсан болохыг тодорхойлох тусгай статистик арга юм. Эцсийн эцэст хүний хэл нь хүний геномтой адил үргэлж өөрчлөгддөг. Нэг хэлээр ярьдаг овог, ард түмэн ямар нэг шалтгааны улмаас хоорондоо холбоо тасарсан хоёр хэсэгт хуваагдвал энэ хоёр шинэ овог, ард түмний хэл нь геном шиг өөрчлөгдөнө. Хоёр ард түмэн салсны дараа цаг хугацаа өнгөрөх тусам тэдний хэл, геном дахь нийтлэг байдал бага байх болно, гэхдээ тэдгээр нь хоорондоо холбоотой хэвээр байх болно. Ижил төстэй байдлын зэрэг нь салалт хэзээ үүссэнийг дүгнэхэд ашиглаж болно. 1000 гаруй жилийн үндсэн толь бичигт (ямар ч хэлэнд байдаг "байшин", "дэлхий", "тэнгэр", биеийн хэсгүүдийн нэр гэх мэт үгс багтсан) 86% нь үг хэллэгийг хэл судлаачид олж тогтоосон. хадгалагдан үлдсэн, өөрөөр хэлбэл 1000 жилийн өмнө тусгаарлагдсан хоёр ард түмний хэл тус бүрт өвөг дээдсийн хэлтэй нийтлэг үгсийн 86% байдаг. Үүний үр дүнд эдгээр хэлүүд 74% (86% -ийн 86%) нь хоорондоо ижил төстэй үгстэй байдаг. Хүний популяцийн хувьслын модыг хэл шинжлэлийн шинжилгээтэй харьцуулж үзэхэд ихэнх тохиолдолд генетикийн холбоотой популяцийн хэл нь нэг хэл шинжлэлийн бүлэгт багтдаг болох нь тогтоогджээ. Эрдэмтдийн хийсэн дүгнэлт бол хоёр популяци эрт салах тусам бие даан хөгжиж, ДНХ болон хэлэнд нь илүү олон орлуулалт хуримтлагддаг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Мэдээжийн хэрэг, хэл нь генээс шууд хамаардаггүй бөгөөд удамшлын болон хэл шинжлэлийн хамаарлыг зөвхөн түүхэн нөхцөл байдлаас тодорхойлдог. Гэхдээ энд нэг судалгаа нөгөөг нь баталж байгаа нь бидний хувьд чухал юм.
