Величайшее шоу на Земле: свидетельства эволюции.

 Заметьте, снова же, что это подразумевает не какой бы то ни было всеобщий план, а скорее разрозненную коллекцию локальных правил.

Ферменты

 Видя, как целые слои клеток играют в игру оригами при формировании эмбриона, давайте теперь погрузимся в отдельную клетку, где мы обнаружим тот же принцип самосворачивания и самосгибания, но в намного меньшем масштабе, масштабе отдельной молекулы белка.

 Белки крайне важны по причинам, разъяснению которых мне следует уделить время, начиная с дразнящего рассуждения, превозносящего уникальную важность белков.

 Я люблю размышлять о том, насколько причудливо отличной, следует ожидать, будет жизнь в другом месте вселенной, но есть одна или две вещи, которые, я подозреваю, универсальны везде, где бы ни была обнаружена жизнь.

 Все живое окажется эволюционировавшим благодаря процессу, имеющему отношение к дарвиновскому естественному отбору генов.

 И она будет сильно опираться на белки — или молекулы, которые, как белки, способны сворачиваться в огромное разнообразие форм.

 Молекулы белка — виртуозы автооригамного искусства, в масштабе, намного меньшем чем масштаб слоев клеток, с которыми мы пока что имели дело.

 Молекулы белка — поразительный образец того, что может быть достигнуто при следовании локальным правилам в локальном масштабе.

 Белки — цепочки меньших молекул, называемых аминокислотами, и эти цепочки, подобно слоям клеток, которые мы рассматривали, также сворачиваются весьма строго заданным способом, но в намного меньшем масштабе.

 В белках, встречающихся в природе (это — один факт, который, по-видимому, будет другим в инопланетных мирах) есть только двадцать разновидностей аминокислот, и все белки являются цепочками, собранными лишь из этого ассортимента двадцати, выделенного из намного большего набора возможных аминокислот.

 Теперь — к автооригами.

 Белковые молекулы, просто следуя законам химии и термодинамики, спонтанно и автоматически скручиваются в трехмерные конфигурации точной формы — я почти сказал «узлы», но, в отличие от миксин (если я могу необоснованно сообщить не относящийся к делу, но занимательный факт), белки не завязываются буквально в узлы.

 Трехмерная структура, в которую загибается и скручивается цепочка белка, является «третичной структурой», с которой мы кратко познакомились, рассматривая самосборку вирусов.

 Любая конкретная последовательность аминокислот диктует специфическую схему сворачивания.

 Последовательность аминокислот, в свою очередь определяемая последовательностью букв в генетическом коде, определяет форму третичной структуры.

 Форма третичной структуры, в свою очередь, имеет чрезвычайно важные химические последствия.

 Автооригами, в соответствии с которым сворачиваются и закручиваются цепочки белка, управляются при помощи законов химической притягательности и законов, определяющих углы, под которыми атомы связаны друг с другом.

 Вообразите ожерелье из магнитов необычной формы.

 Это ожерелье не висело бы грациозно прогибающейся линией вокруг грациозной шеи.

 Оно приняло бы какую-то другую форму, став запутанным, поскольку магниты удерживали бы друг друга и нашли бы друг у друга уголки и щели в различных местах вдоль цепочки.

 В отличие от случая с цепочкой белка, точная форма переплетения не была бы предсказуемой, потому что любой магнит притягивает любой другой.

 Но она иллюстрирует, как цепочки аминокислот могут спонтанно формировать сложную узловатую структуру, которая может быть не похожа на цепь или ожерелье.

 Подробности того, как законы химии определяют третичную структуру белка, полностью еще не поняты: химики еще не могут установить во всех случаях как свернется данная последовательность аминокислот.

 Однако есть хорошие свидетельства, что третичная структура в принципе выводима из последовательности аминокислот.

 Нет ничего таинственного во фразе «в принципе».

 Никто не может предсказать, как упадет игральная кость, но все мы верим, что это всецело определено точными деталями того, как она брошена, плюс некоторыми дополнительными фактами о сопротивлении воздуха и так далее.

 Проверенный факт, что определенная последовательность аминокислот всегда сворачивается в определенную форму или одну из дискретного набора альтернативных форм (см. длинную сноску напротив).

 И — важный вопрос для эволюции — сама последовательность аминокислот полностью определена, через применение правил генетического кода, последовательностью (триплетами) «букв» в гене.

 Даже при том, что смертным химикам нелегко предсказать, какое изменение в форме белка будет следствием конкретной генетической мутации, тем не менее существует факт, что, как только мутация произошла, итоговое изменение формы белка будет в принципе предсказуемо.

 Один и тот же мутантный ген надежно произведет одну и ту же измененную форму белка (или дискретное меню альтернативных форм).

 И это — все, что имеет значение для естественного отбора.

 Естественному отбору не нужно понимать, почему генетическое изменение имеет определенное последствие.

 Достаточно, что оно есть.