Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции

Ниже приведены три вида вируса. Слева - вирус табачной мозаики (ВТМ), которая паразитирует на растениях табака и других представителях семейства пасленовых, таких, как помидоры. В середине аденовирус, который поражает дыхательную систему многих животных, включая нас. Справа бактериофаг T4, который паразитирует на бактерии. Он похож на лунный посадочный модуль, и он ведет себя довольно схоже, "приземляясь" на поверхность бактерии (которая намного больше), потом становясь на свои "паучьи ноги" , затем проталкивая зонд в середине сквозь клеточную стенку бактерии и впрыскивая внутрь свою ДНК. Вирусная ДНК затем захватывает оборудование бактерии, производящее белки, которое перенастраивается для создания новых вирусов. Другие два вируса на картинке делают что-то подобное, хотя они не выглядят или не ведут себя как лунные аппараты. Во всех случаях их генетический материал захватывает производящий белки аппарат клетки-хозяина и переключает ее молекулярную производственную линию для изготовления в большом количестве вирусов вместо ее нормальных продуктов.

Три вида вируса

Большая часть того, что вы видите на картинках, является белковым контейнером для генетического материала, а в случае Т4 ("лунного посадочного модуля") - оборудованием для заражения хозяина. Интересен способ, которым этот белковый аппарат собирается. Он действительно самосборный. Каждый вирус собирается из нескольких ранее произведенных молекул белка. Каждая молекула белка, способом, который мы увидим, ранее самособралась в характерную "третичную структуру" в соответствии с законами химии, с учетом его конкретной последовательности аминокислот. И затем в вирусе молекулы белка соединяются друг с другом, чтобы сформировать так называемую "четвертичную структуру", снова следуя локальным правилам. Не существует никакого глобального плана, никакого чертежа.

Субблоки белка, которые соединяются как кирпичи Lego, в форме четвертичной структуры, называют капсомерами. Обратите внимание, как геометрически совершенны эти маленькие конструкции. Аденовирус в середине имеет ровно 252 капсомера, нарисованные здесь как маленькие шарики, расположенные в виде икосаэдра. Икосаэдр является платоновской совершенной объемной фигурой, которая имеет 20 треугольных граней. Капсомеры расположены икосаэдром не по какому-либо генеральному плану или чертежу, а просто каждый из них локально повинуется законам химического притяжения, когда наталкивается на других подобных ему. Это тоже, что и формирование кристаллов, и, по сути, аденовирус может быть описан как очень маленький полый кристалл. "Кристаллизация" вирусов - особенно красивый пример "самосборки", который я рекламирую как главный принцип, посредством чего собираются живые существа. "Лунный посадочный модуль", фаг Т4 также имеет икосаэдр в своем основном хранилище ДНК, но его самоорганизующаяся четвертичная структура является более сложной, включающей дополнительные единицы белка, собранные в соответствии с другими локальными правилами в аппарате инъекции и "ногах", прикрепленных к икосаэдру.

Возвращаясь от вирусов к эмбриологии более крупных существ, я прихожу к моей любимой аналогии с человеческой техникой конструирования: оригами. Оригами - это искусство конструктивного сворачивания бумаги, развитого на наиболее продвинутом уровне в Японии. Единственным оригами, которое я знаю как собрать, является "Китайская джонка". Я выучился этому от моего отца, изучавшему его при повальном увлечении, которое прокатилось по его школе в 1920-ых. Одна биологически реалистичная особенность состоит в том, что " эмбриология" китайской джонки проходит через несколько промежуточных "личиночных" стадий, которые сами по себе являются привлекательными творениями, так же как гусеница -красивое, работоспособное промежуточное звено на пути к бабочке, которую она едва напоминает вообще. Начав с простого квадратного листка бумаги, и просто сворачивая его - никогда не разрезая, никогда не склеивая и никогда не внося какие-либо другие части, процедура проходит у нас через три узнаваемых "личиночных стадии": "катамаран", "ящик с двумя крышками "и "картину в раме" до достижения кульминации во "взрослой" китайской джонке. В пользу аналогии с оригами, когда вас впервые учат, как сделать китайскую джонку, не только сама джонка, но и каждая из трех "личиночных" стадий - катамаран, ящик, рамка картины - возникает неожиданно. Ваши руки могут это складывать, но Вы решительно не следуете чертежу китайской джонки или любой из личиночных стадий. Вы следуете ряду правил складывания, у которых, кажется, нет никакой связи с конечным продуктом, пока он наконец не появляется как бабочка из своей куколки. Таким образом, аналогия оригами отражает нечто вроде важности "локальных правил", в отличие от глобального плана.