А.Н. Барбараш Земная Биохимия и Жизнь во Вселенной
E-mail: barbarash@farlep.net
Обсуждается проблема возникновения Жизни и её эволюция во Вселенной.
Эволюцию жизни на Земле принято рассматривать, главным образом, как эволюцию сменяющих друг друга биологических видов клеток и организмов. Но, кроме того, интересные данные обнаруживаются при изучении эволюции параметров биохимии. Так, например, известно, что от самого начала земной биологической эволюции и до современности (от „археобактерий” до человека) сохранились неизменными пять всеобщих биохимических констант. Речь идёт о следующих параметрах.
1.Практически, во всей биосфере используются левые аминокислоты в белках и правые сахара в генетическом материале.
2.Во всей биосфере используется один и тот же набор из 20-ти аминокислот, перечисленных в таблицеA.
3. Для кодирования аминокислот в генетическомматериале используется один и тот же алфавит нуклеотидов – урацил (U), цитозин (C), аденин (A) и гуанин (G).
4. Используется один и тот же генетический код, представленный в таблицеB.
5.Наконец, во всех клетках, в качестве универсальной „энергетической валюты”, используются одни и те же молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).
Таблица A.
Ассортимент аминокислот,
используемых в земной биосфере для построения белков
-
Аминокислота
Трёхбуквенное обозначение
Аланин
Ala
Аргинин
Arg
Аспарагин
Asn
Аспарагиновая кислота
Asp
Валин
Val
Гистидин
His
Глицин
Gly
Глутамин
Gln
Глутаминовая кислота
Glu
Изолейцин
Ile
Лейцин
Leu
Лизин
Lys
Метионин
Met
Пролин
Pro
Серин
Ser
Треонин
Thr
Триптофан
Trp
Тирозин
Tyr
Фенилаланин
Phe
Цистеин
Cys
Все перечисленные параметры отнюдь не примитивны, они, несомненно, прошли длительное развитие, и „застыли” не в наилучшем из возможных положений, а где-то „посредине”. Например, если бы алфавит нуклеотидов генетического кода был расширен с четырёх до шести нуклеотидов, то количество материала и энергии, затрачиваемых на кодирование уменьшилось бы в полтора раза (каждая аминокислота кодировалась бы не тремя, а двумя нуклеотидами). И кандидаты на расширение алфавита нуклеотидов известны – это могли бы быть, например, ксантин (2,6-диоксипурин), оксиметилцитозин, псевдоуридин, N-диметилгуанин, 2- или 4-тиоуридин, дигидроуридин и другие [1].
Такая же ситуация с ассортиментом используемых аминокислот. „Известны сотни аминокислот, но в белках обнаружено только 20.” [2] Даже если взять один лишь метеорит „Мэрчисон”, упавший в 1969 году в Австралии (назван по месту падения) то и в нём обнаружено свыше семидесяти разных аминокислот.
Далёк от идеала и генетический код. Он используется менее, чем на треть – мог бы кодировать 63 аминокислоты, а фактически, кодирует 20 аминокислот.
Таблица B.