Прошедшее с тех пор время стало свидетелем прогресса биологии и превращения ее в лидера современного естествознания. Самые важные изменения в современной эволюционной теории связаны с yспeхами молекулярной биологии, открывшей возможность изучения механизмов эволюции на атомно-молекулярном уровне.
ДНК, гены, белки
Носителем наследственной информации являются молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), находящиеся в хромосомах клеточного ядра. ДНК образуют два таких параллельных «поезда», связанных соотношением комплементарности (дополнительности): напротив нуклеотида А в одном «поезде» всегда стоит нуклеотид Т в другом, а напротив Ц — Г. Поэтому длину молекулы ДНК и ее фрагментов принято измерять в парах нуклеотидов (пн).
Типичный ген представляет собой группу из нескольких тысяч пн, расположенных в определенном порядке. Порядок нуклеотидов в гене так же важен, как порядок букв в слове. Количество разных генов, в совокупности составляющих геном, колеблется от сотен у бактерий до десятков тысяч у высших растений и животных и в общем возрастает пропорционально сложности организма.
Смысл гена заключается в том, что он представляет собой запись строения одного из необходимых для данного организма белков на «нуклеотидном» языке.
Белки — важнейший класс биохимических соединений. Они играют основную роль в построении и функционировании любого земного организма. С помощью белков-ферментов осуществляются почти все химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность. Например, молекулы белка гемоглобина присоединяют кислород в легких и отдают его клеткам тела. Молекулы белков иммуноглобулинов участвуют в работе защитной системы организма, химически связываясь с проникшими в него чужеродными соединениями и микробами, и т. д. Белки, как и ДНК, являются природными полимерами, но собираются не из четырех нуклеотидов, а из двадцати аминокислот.
Генетический код
Трансляция (термин, буквально означающий «перевод») с «нуклеотидного» языка генов на «аминокислотный» язык белков осуществляется с помощью генетического кода, который ставит в соответствие последовательности нуклеотидов гена определенную последовательность аминокислот в синтезируемом белке. Вопрос о характере соответствия между генетической информацией, записанной в ДНК, и строением белков организма был впервые поставлен выдающимся американским физиком Георгием Антоновичем Гамовым в 1953 г. Гамов заявил, что соответствие должно быть однозначным, и ввел понятие генетического кода, т. е. правила, задающего это соответствие. Он указал, что код должен быть, как минимум, триплетным, т. е. каждая аминокислота должна кодироваться; группой (кодоном) не менее чем из трех нуклеотидов: двойных сочетаний из четырех нуклеотидов существует всего 42 = 16, что меньше потребного числа аминокислот (двадцать). Различных же троек из четырех нуклеотидов существует, как нетрудно подсчитать, 43 = 64,. т. е. втрое больше, чем аминокислот. Поэтому одна и та же аминокислота может кодироваться различными тройками нуклеотидов.
Биохимические исследования, выполненные М. У. Ниренбергом И X. Г. Кораной1 в начале 60-х гг., позволили раскрыть «шифровальную таблицу» Природы (рис. 4.5) и были, естественно, удостоены Нобелевской премии. Важнейший для эволюционной теории результат молекулярной генетики заключается в том, что генетический код един для всех земных организмов.
И вирусы, и бактерии, и клетки человеческого тела переводят с «нуклеотидного» на «аминокислотный» по одному и тому же словарю. Это очень веское свидетельство в пользу того, что все живое на Земле произошло в конечном счете от одного общего предка путем дивергентной эволюции.
