logo

Математика и живые организмы

Тщательное биохимическое и генетическое обследование различных представителей животного и растительного мира показало, что там, где встречается эта симметрия, нет сколько-нибудь существенных отличий правых экземпляров от левых; не видно и каких-либо преимуществ одного варианта над другим. Тогда чем объяснить, что из поколения в поколение вид поддерживает постоянное соотношение левых и правых форм? Логично предположить, что правизна и левизна, подобно другим видовым признакам, закреплены наследственно. Однако опыты, поставленные на знакомой всем трехдольной ряске, не подтверждают эту гипотезу. Дело в том, что колонии ряски могут размножаться и вегетативно, и половым путем. Попробовали подвергнуть обе разновидности — «левую» и «правую» — самоопылению, но ни в том, ни в другом случае «односторонних» растений не получилось: потомство оказалось смешанным. Выходит, что «генов симметрии» нет — ни в ядре, ни в цитоплазме.

И все же принцип симметрии должен быть «записан» где-то в молекулярных структурах. Сто тридцать лет назад Луи Пастер установил, что плесневые грибки избирательно поглощают только один из двух зеркально симметричных стереоизомеров виннокаменной кислоты. Но почему это происходит, почему живые клетки отдают столь решительное предпочтение левому изомеру перед правым, наконец, почему одни организмы синтезируют молекулы одного типа, а другие — другого, — до сих пор неизвестно. Ведь буквально все химические свойства симметричных молекул абсолютно тождественны.

Быть может, подобный избирательный биосинтез связан с тем, что в ходе эволюции образовались только «односторонние» матрицы ДНК. Для проверки этой гипотезы необходимо выяснить, какой изомер дезоксирибозы преимущественно входит в состав ДНК. К сожалению, современные экспериментальные средства не дают возможности решить этот вопрос.

Как бы то ни было, симметричность строения (и развития) характерна для всех биологических видов. Симметрия прослеживается на всех ступенях эволюционной лестницы. У высших организмов она носит плоскостной характер (зеркальная, или билатеральная, симметрия); у низших — пространственный (осевая и радиальная), с различным числом свободы степеней. Простейшим случаем является образование вирусных частиц — вирионов. Каждый вирион обычно состоит из стержня (нуклеиновой кислоты), вокруг которого наподобие облицовочных кирпичей укладываются капсомеры молекулы вирусного белка. В итоге формируются частицы, которые в электронномикроскопическом изображении предстают как правильные многогранники (например, икосаэдры) или цилиндры («палочки»).

Эту главку можно заключить высказыванием В. Б. Касинова — автора монографии «О симметрии в биологии» (изд. «Наука», 1971 г.): «Живой объект можно рассматривать как технологическую задачу, поставленную природой самой себе. В решении этой задачи, связанной с необходимостью обрабатывать вещества, по-видимому, всегда в той или иной мере используются три технологических принципа: принцип конвейера, принцип карусели и принцип клише. Конвейер наиболее четко воплощает идею параллельного переноса, карусель или колесо — идею поворота, а штамп, или клише,— идею отражения в той форме, в какой эта геометрическая операция выполнима. Следы использования этих операций мы и видим в симметричных структурах, которыми так богата живая природа».

Спиральные образования

Спиральные образования, которыми изобилуют живые организмы, от простейшего вируса до частей человеческого тела, с помощью генетического кода почти всегда получают точную информацию о том, в какую сторону им закручиваться. Более того, носителем генетического кода служат гигантские молекулы нуклеиновой кислоты, которые всегда закручены по правовинтовой спирали. С тех пор, как появились первые работы Л. Полинга, посвященные спиральному строению молекул протеина, все большее число фактов говорит о том, что существующие в природе гигантские протеиновые молекулы имеют «остов», закрученный по правовинтовой спирали. У молекул нуклеиновой кислоты и протеина такой остов представляет собой цепочку, состоящую из ассиметричных элементов – отрезков спиралей, закрученный в одну и ту же сторону. После прохождения каждого такого элемента вся цепь совершает очередной полный оборот вокруг оси. Нечто подобное мы испытываем, поднимаясь по ступеням винтовой лестницы.

Перейти на страницу:
11 12 13 14 15 16 17 18

 


Copyright © 2013 - SimpleBiology.ru - Все права защищены