Evoluția Vöse • Serghei Yastrebov • Imaginea științifică a zilei pe "Elemente" • Biologie

Wöse Evolution

Unde este limita dintre chimie și biologie? Aceasta este o întrebare legitimă: toate structurile biologice constau în molecule, care trebuie studiate prin metode chimice convenționale. Evident, sistemul chimic "merge în menținerea" biologiei în momentul în care începe să evolueze. Pentru a deveni biologice, obiectele chimice trebuie să aibă patru proprietăți: (1) autoproducerea, (2) ereditatea, (3) variabilitatea și (4) concurența pentru substrat. Când aceste patru condiții coincid, selecția naturală începe automat și mecanismul de evoluție, odată descoperit de Charles Darwin, începe să lucreze (cea mai bună descriere modernă a acestui mecanism se regăsește în cartea lui Richard Dawkins, The Blind Watchmaker). Conform definiției oficiale a NASA, "viața este un sistem chimic auto-susținător capabil de evoluția darwiniană" (S. A. Benner, 2010. Definirea vieții). Este important de reținut că, de exemplu, virușii prin această definiție se referă necondiționat la ființele vii. Substanța vie nu constă neapărat în structuri complexe precum celule. Și există motive să credem că astfel de structuri erau departe de prima etapă a dezvoltării sale.

Imaginea prezintă evoluția vieții antice, reprezentată de marele ei biolog Karl Wöse (Carl Richard Woese, 1928-2012). Wozze a arătat în timpul său că toate organismele vii, care constau în celule, aparțin trei mari grupuri numite domenii: bacterii, arhae și eucariote. Dar a început istoria vieții pe Pământ cu aceste creaturi? Woetze era sigur că nu era. Primele "subiecți" ai evoluției au fost replicatori – molecule capabile să sintetizeze propriile lor copii (cel mai probabil, la început ele erau molecule de ARN). Replicatorii vechi au evoluat rapid, formând adesea complexe cu alte molecule – ARN, proteine ​​și lipide. Ca urmare, a apărut o lume uriașă de particule asemănătoare virusului, care, în plus, schimbau în mod constant fragmente de replicatoare care transportau informații, adică genele. Oarecum mai târziu, au apărut molecule de ADN care diferă de ARN la o rezistență chimică mai mare; a fost un dispozitiv pentru stocarea pe termen lung a informațiilor genetice. Rezistența ADN a permis organismelor vii să ajungă Pragul darwinian (Pragul darwinian) – momentul în care intensitatea transferului obișnuit de gene (de la strămoși la descendenți) a început să depășească în mod semnificativ intensitatea celor vechitransferul orizontal al genei (între orice organisme, indiferent de rudenie). Abia după aceasta, viața sa desprins în sisteme închise genetic, numite specii biologice. În procesul de evoluție, speciile cresc de obicei în număr și diferă, dar uneori se pot uni. Fuziunea speciilor, în acest caz sub forma introducerii unei celule în alta (endosimbioza), a fost o parte importantă a procesului de apariție a eucariotelor – organisme cu nuclee celulare.

Tranziția darwiniană a pragului a fost asociată cu o scădere bruscă a temperaturii genetice, un parametru ipotetic care reflectă rata medie a schimbărilor haotice în seturile de gene. Wöse a comparat acest eveniment cu o tranziție de fază în sistemele fizice, care apare, de exemplu, în timpul cristalizării. La începutul vieții, temperatura genetică era foarte ridicată; pentru a face posibilă apariția unor astfel de structuri stabile precum celulele și speciile, a trebuit să fie mult redusă. Potrivit lui Wöse, în jurul perioadei de tranziție de prag darwiniană a apărut așa-numitul "Luka" – ultimul strămoș comun al tuturor formelor de viață celulare (LUCA, ultimul strămoș universal celular, vezi H. Philippe, P. Forterre, 1999. Înrădăcinarea arborelui universal de viață nu este de încredere).Și este posibil ca el însuși să nu fi fost încă o celulă cu drepturi depline.

Numai după pragul darwinian devine posibil să se descrie evoluția vieții ca arbore evolutiv; deși în cazuri dificile acest copac este încă transformat într-o rețea. Din "Luke" au apărut bacterii și arheii. Câteva miliarde de ani mai târziu, o simbioză între bacterii și arheii a dus la apariția eucariotelor – organisme complexe, inclusiv plante, fungi și animale.

Ilustrație din articol: E. V. Koonin, 2014. Cu schimbările.

Serghei Yastrebov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: