А.Н. Барбараш
Земная Биохимия
И Жизнь во Вселенной
E-mail: [email protected]
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 таблице A.
3. Для кодирования аминокислот в генетическом материале используется один и тот же алфавит нуклеотидов – урацил (U),цитозин (C),аденин (A) игуанин (G).
4. Используется один и тот же генетический код, представленный в таблице B.
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.
