Видео

[музыка] Здравствуйте Сегодня у нас в гостях Евгений Кунин которого я думаю что не надо представлять это всемирно известный биолог и мы договорились начать с самого начала с определение что такое жизнь что такое эволюция

как эволюция может стартовать значит я физик вообще для меня биология и все молекулярные термины достаточно тёмный лес поэтому я могу просто ошибаться в терминологии Заранее прошу прощения Итак Вот как я понимаю значит

Правильно ли я понимаю что можно считать что эволюция стартовало и В каком-то смысле появилось начало жизни после того как появился процесс копирования каких-то систем Ну молекулярных допустим которые содержат себе во-первых

изменчивость то есть возможность ошибки и вовторых наследственность в том числе наследование этих ошибок значит термин который я слышал По этому поводу будет звучать наверное так появился репликатор значит Евгений Правильно я понимаю эту

картинку эту картинку вы понимаете в основном коне прави чтобы сказа эзотерику на плетень нужно просто сказать что вот молекулы ДНК и РНК это и есть

репликаторы у всех у нас с вами у бактерии и так далее Это молекул ДНК которые представляют собой вот эти репликаторы а у многих вирусов это молекулы РНК вот ничего таинственного тут нет тан таинственно это как всё Это возникло Вот

вот там же работает довольно сложная машинка молекулярная правильно для воспроизводства этих самых молекул это так сказать Деликатно выражаясь Да вот как она появилась эта машинка ну м наверное Если бы я об этом

знал я бы поведал человечеству уже какое-то время назад я не в курсе Ну значит Тут нужно м Ну тут много нужно делать так всяких шагов как вперёд так и назад Вот машина

действительно чрезвычайно сложная так скать будем её так называть репликативной аппарат так сказать который состоит из большого количества

Порус вот есть значит собственный фермент который соединяет нуклеотиды Вот в эти длинные полимеры и есть много белков которые ему помогают и это так с

весьма совершенная такая каталитическая машина сни с катализаторы которые так ска люди разрабатывают или открывают там где-то это просто ну совершенно примитив это очень

так сказать тонко подогнаны слож весьма эффективная машина и дело тут не в том ещё что сказать про два слова что нужна изменчивость то есть ошибки при репликации ошибки при ней всегда будут как

физик вы так с понимаете что так сказать ускользнуть от энтропии В общем трудно невозможно при большой длине этой самой матриц А вот дело в том чтобы Это чтобы эти ошибки контролировать чтобы их не было слишком

много и это очень очень тоди достаточно быстро это очень и очень сложно значит тем не менее в любой клетке Ну там начиная вот если самого так сказать

как бы сложного то нашей там или растительной и кончая бактерии любой одноклеточной бактерии которая живёт Там на в кишках или где угодно вся эта машина как бы уже есть Дело в том что э

белки которые отвечают за репликацию генетического материала их нужно они сами должны быть как-то сделаны И для этого существуют в клетках ещё более сложные машина я так сказать ответственно говорю что она ещё более

сложная Она включает ещё больше компонентов молекулярных как в данном случае уже как молекул РНК так и молекул белков грубо говоря сотню сложных молекулярных компонентов которые все должны быть совершенно строгом определённом порядке

собранные в трёх измерениях в такие вот буквально машины движущиеся такие механизмы с движущимися частями которые соединяют аминокислоты в белки потом Да эти белки должны свернуться им для этого нужна помощь для это нужны ещ

специальные белки и так далее и так далее В общем это машина гигантской сложности состоящая из сотен Ну по кране пары сотен макромолекул всё это может возникнуть ведь

для того чтобы запустить так сказать эволюцию нужна достаточно точная репликация генетического материала иначе наследственности На этот счёт есть так сказать неплохая математическая теория которая показывает что если

уровень ошибок при репликации превышает определённую так сказать не очень большую пороговую величину грубо говоря две-три ошибки на цикл репликации генома то наследственности просто не будет будет так сказать накопление ошибок и полный распад

М сейчас секундочку Как этот порог называется это не то что у вас на это не не то что называется порог Эге дада да иногда это называется порок эгина был такой ут Нобелевской премии по химии крупный Химик Манфред эган который в конце своей

карьеры стал интересоваться проблемой происхождения жизни и вот разработал так сказать достаточно количественную теорию того Так сказа Как

должны возникать репликативной

бо сейчас я бы хотел вернуться вот к самым первым репликам что это может быть и тут я желательно вспомнить эту вашу оценку 10 мися вероятность сборки реплика случайно 10 мися конечно но это речь идёт именно о

случайной сборке оценка коне Что называется на салфетке но тем не менее тут на сотню порядков ошибиться не страшно всё равно исключительно

невероятное явление конечно сборка всего этого из компонентов и так сказать Конечно как рассуждает в той статье на которую вы неявно ссыте наличие бесконечного

количества так сказать вселенных может произойти всё что угодно Ну тем не менее тем не менее вс-таки э статья не такой идиотизм как показалось многим там говорится несколько более

тонко а именном см начать действовать естественно и отбор потому что как только он начинает действовать все эти

гипер супера астрономические невероятности перестают относиться к делу это уже совершенно другой направленный процесс и вероятность возникновения сложных системно высокой существует вероятность

их гибели вымирания и так далее тем не менее вероятность возникновения сложности как только так сказать устанавливается режим естественного так сказать скажем так дарвиновского отбора м вероятность возникновения сложных систем становится весьма высокой и вот м важнейшее так сказать Ну по-моему

дело в понимании важнейший Аспект понимания происхождения жизни заключается именно в том чтобы м попытаться установить этот порог и надо так сказать думать о возможности

того что этот порок уже так сказать был пройден какими-то чрезвычайно простыми системами В общем чем дальше так сказать там как-то удаётся это дело оттолкнуть и

в сторону так сказать простых химических систем тем меньше становится необходимость так сказать в привлечении бесконечного мал верса я я не обсуждаю вопрос о том существует он реально или нет далее Пожалуйста

прошу ва Да сейчас есть какие-то намт идеи относительно того как может выглядеть Вот это са первая вот э самая пола э эволюция вот более простая чем та оценка которую вы давали в общем понимаете это очень сложный вопрос знат ве и оценка эта

которую я давал она основана ведь не на возникновении нынешней клетки со всей её сложностью е сся

порядка там шла речь о чём-то гораздо более простом а именно О так ска само реплицируемый

с парадоксом Парадокс заключается в том что для точной репликации генетического материала нужна черезвычайно сложная ферментативная система

много белков которые работают совместно очень точным хорошо проигранный образом Но для того чтобы такая система возникла в процессе эволюции нужна точная репликация и таким образом возникает проблема

куиц И яйца бесконечная так сказать совершенно не ну порочный Круг когда так сказать без компонент б так сказать не может возникнуть без компонента А и наоборот значит что с

этим делать помимо помимо идеи о том что в бесконечности может произойти всё и всё может собраться спонтанно это так сказать не очень конструктивная позиция значит более конструктивные

идеи заключаются в идее так называемого РНК мира значит раз у нас не получается раз у нас для того чтобы возникли белки уже необходима эволюция уже необходим достаточно сложный так сказать но

слож репликатор знат нужно как-то было обходиться без белков обходиться без белков это значит с одной РНК вообще так сказать без сомнения в этой идее есть так

сказать какие-то зёрна истины Ноза потому что она с одной стороны с одной полимер нуклеотидов тех же так сказать четыр букв грубо говоря про которые все слышали и в результате она

может служить геномом она кодирует генетическую информацию и у вирусов она слу собственно геномом А у нас она выполняет многие другие функции Но которые тем не менее тоже требуют считывания этой информации закодировано после чех букв но сго молеку

молекулы РНК живут так сказать в реальном биохимическом мире и обладают многими каталитическим активностями это то что называется словом рибозимы значит рибозимы

потому что так сказать типичные ферменты классические - это белки они называются энзимы в Ну это греческое слово в английской литературе называется энзимы ферменты на основе РНК катализатора на основе РНК соответственно называются

рибозимы и вот эти рибозимы они они довольно распространены в природе конечно не так как белковые катализаторы но они приро играют некоторые важные роли пример наверное самые

очевидное и самые важные это собственно рибосома сама система трансляции Вот м собственно вот акт соединения двух аминокислот которые является элементарным актом синтеза белка катализируется именно молекула РНК

именно рибозим который находится в самом так сказать сердце рибосома самм центре рибосома думаю что это так сказать показывает нам на некую реальность вот этого НК мира есть ещё всякие активности

которые очень неплохо катализируют РНК есть огромные сложности которые в первую очередь заключаются в том что дох пор никто получил

в лаборатории процесс никто не воил лаборатории процесс репликации РНК катализируемые РНК чтобы вот была так сказать Одна молекула н длинная к ней бы подходила другая е так сказать связывала соединяла нуклеотиды и синтезировал

её копию никто Пока с в всякие попытки результа Как такового в общем

нет а Даже те молекулы которые могут это делать так сказать весьма неэффективно и Понемногу там соединять может быть несколько нуклеотидов но реально не осуществлять репликацию это уже весьма одем образом

то есть это в лаборатории это может быть так сказать результат дизайна но в природе дизайном никто не занимается это может быть только результат отбора или или вот такое спонтанное чудо возникшее на

просторах бесконечности Так что имеются огромные трудности Мы в общем не понима у нас есть вот эта идея РНК мира в ней явно что-то есть явно так сказать на начальных стадиях эволюции РНК играло

большую роль не только как генетический материал но и как катализатор чем это происходит в нынешних клетках но тем не менее реально воспроизвести эту картину мы пока экспериментально так сказать теоретически

есть ря так сказать других идей скажем так дополнительных иде это иде так сказать возможно облегчающих возникновение этого процесса вот что хотелось бы так сказать тут сказать

хотелось бы наверно эффективный процесс дарвиновском существами он имеет место только в биологии

но это не значит что за пределами биологии не происходит никаких процессов селекции это видимо не совсем так в сущности Ведь любая Мару мальски сложная система хоть атом хоть

молекул хоть Планетная система хоть что угодно является так сказать результатом некоторой селекции на стабильность все эти Так сказать сравнительно низко энтропийный

системы отличаются достаточно высокой стабильностью Естественно что так сказать в процессе эволюции Вселенной много чего возникает что нестабильно что разрушается что никто и не заметит а то что мы М

наблюдаем это м стабильно иногда достаточно сложные системы возникающие Ну вот как мне это сейчас представляется в процессе некоторой селекции на персистенции так так сказать вот на стабильность и

такая селекция наверное очень была важна на стадиях эволюции так сказать материи которые предшествуют возникновению жизни как мы это себ представляем мы это себя представляем Так что м

так сказать до всякого возникновения генетического материала ещё так сказать в каких-то благоприятных условиях но Об этом можно поговорить отдельно потом какие могли быть благоприятные условия но в неких благоприятных условиях так

сказать возникали такие так сказать мембранные пузырьки как бы про прокт такая вещь Может быть в отличие от реплика жизнь

такие так сказать фосфолипидный мембранные пузырьки они могут расти если им давать так сказать субстрат могут делиться неточно конечно но могут делиться Давай

начала двум так сказать дочерним пролеткам в общем у этих н генетической основы образований есть какой-то своё существование и возможность отбора

на ска более сложные авто каталитические химические сети которые в них функционируют Иво более так сказать по крайней мере я сейчас думаю да я думаю

что и не я один что на стадиях предшествующих собственно жизни как мы её знаем существовало что-то такое и вот эти Так сказать прото клетки были как бы так сказать инкубатора

для возникновения реплика по английски Вот такие системы которые с могут делиться и требуют физическо непрерывности сохранения структуры поколениях называются не знаю как сказать

по-русски продукто это немножко другое вот Ну вот тем не менее Вот эти Так сказать они для возникновения репликатор

а кажется чрезвычайно вероятным что м молекулы РНК в начале возникли не как генетический материал м а возникли М как М катализаторы

так сказать химических процессов которые происходили вот в таких проток тка Ну а в дальнейшем так скать репликация давала конечно большие преимущество тому кто мог её осуществлять потому что это означало так ска

сохранение эффективных [музыка] катализаторов это всё тоже достаточно общие слова но вс-таки они как мне кажется есть некоторые математические модели но этоже доказывает тем

не менее как мне кажется вот такие модели они могут всё-таки дать нам более какое-то правдоподобное описание того что вероятно происходило так с перед началом жизни и в начале жизни ещё одна уточнение

можно абсолютно уточнение смотрите вот в этой сме ког есть проток типа мембран и в них РНК Где появляется репликатор то есть всё-таки это молекул РНК а капля является как бы ну колыбелью для этой РНК

Правильно я понимаю это правильно которая облегчает это это эволюцию да да правильно угу вот значит трудность возникновения репликатор всё равно остаётся всё равно это трудная проблема

создать молекулу которая так с реплит сама себя и другие молекулы это не становится лёгкой проблемой Но всё-таки вот такое представление пролетка оно так сказать выводит эту ситуацию совершенно

идеализированный более листи и елки мен Это очень сложный вопрос значит

пока они для того чтобы их делать нужно создать сложнейшую систему трансляции как мы уже говорили сотни молекулярных компонентов па эв

белков которые помоют ей выживать и размножаться очень трудно представить себе факторы отбора которые будут способствовать возникновению вот такой фантастически сложной системы значит о чём мы сейчас думаем мы думаем о том что

первые белковые катализа а возникали так сказать спонтанно это не столь дико потому что аминокислоты довольно легко синтезируются так сказать в абиогенных условиях спонтанно

и даже пептиды то есть соединение нескольких аминокислот могут возникать и вот моя моё по крайней мере такое представление состоит в том что так сказать до на стадиях предшествующих нию собственной жизни большую роль

играли комплексы РНК с пептидами а далее так сказать решающие этапы эволюции состояли в возникновени механизмов воспроизведения тех и других но по крайней мере если так сказать

представить себе ситуацию вот таким образом существовании сказанных ихо не синтезируемых на матрицах РНК и пептидов которые тем не менее помогали выживанию прото клеток по крайней мере появляется фактор отбора

способствующий возникновению всех этих сложных систем Если вы говорите о спонтанном появлении белков значит здесь наверно замена опять Очень низкая вероятность

Я говорю только о спонтанном возникновении коротких пептидов Ага а тут вероятность уже намного выше это в общем не очень сложное дело особенно если существуют вот какие-то такие проток которые

могут концентрировать аминокислоты аминокислоты возникают допустим горх источниках при разряде молнии вот при таких явлениях Когда происходит ка вброс энергии аминокислоты возникают довольно легко их в общем можно найти много

в метеоритах например в в окрестностях вулканов в различных так сказать условиях аминокислот возникает довольно много если так сказать есть пролетки которые могут их концентрировать то образование так сказать двух-трёх

пептидных связей - Это тоже не очень сложное Дело здесь уже не нужно оперировать чудовищным вероятностями а крупные настоящие белки Нет конечно они не могут возникнуть спонтан То есть это уже отбор это уже отбор конечно но

в общем вот по крайней мере сечас стараюсь думать и роть какие-то модели в м направлении так сказать М понимания отбора до собственно жизни до репликации генетического материала м на

так сказать не генетическом уровне потому что иначе как мне кажется объяснить всё это чрезвычайно сложно сейчас давайте вернёмся Немножко значит первый репликатор мог быть чисто на основе РНК которая в принципе способна

самоката Правильно я понимаю а белки появились позже так правильно но вот я сильно подозреваю что ещё на этих начальных стадиях когда трансляции то есть синтеза белка на матрице РНК не существовало тем не менее а биогенные пептиды

играли в этих процессах существенную [музыка] роль ений Да вот такой вопрос который может быть стоит прояснить вот смотрите под эволюцией у нас интуитивно понимается растущую сложность э всех структур А есть

ли какой-то понятный принцип из которого следует что раз стартовала дарвинов эволюция она будет вести именно к усложнению а не в каком-нибудь затык в каком-нибудь тупике скажем который получается эффективным В смысле воспроизводства и отбирает ресурс от

более сложных систем Ну вот допустим появился какой-то простой репликатор который сожрал все ресурсы и не дал образоваться сложным и таким образом вот эволюция как бы попала в тупик такой Это хороший очень хороший вопрос и один ответ на него заключается

в антроп частях Вселенной эволюция действительно пошла по такому так ска неинтересно пути Но тогда мы бы там с вами не сидели

и не обсуждали эти проблемы это это так сказать дешёвый ответ но не бессмысленный Я подозреваю имее отношение к жизни к де но есть и другие я ответы

эволюционирующей так сказать системы М это это так сказать системы обучающиеся и когда они м в процессе обучения вот по-моему тут так сказать машинное обучение и искусственный интеллект дают м

Евгений Кунин. Репликаторы. 07