16862

Дизайн в живых организмах: моторы

Научная статья

Биология и генетика

Дизайн в живых организмах: моторы Джонатан Сарфати Из нашего ежедневного опыта мы обычно можем сказать было ли чтото спроектировано или нет. Основным доказательством является высокое информационное содержание.Информационное содержание любой последовательности –

Русский

2013-06-26

117 KB

2 чел.

Дизайн в живых организмах: моторы

Джонатан Сарфати

Из нашего ежедневного опыта мы обычно можем сказать, было ли что-то спроектировано или нет. Основным доказательством является высокое информационное содержание.Информационное содержание любой последовательности – это размер в битах кратчайшего алгоритма, необходимого для образования этой последовательности или размещения. Это означает, что повторяющиеся структуры, такие как кристаллы, имеют низкое информационное содержание, поскольку все, что требуется – это определить некоторые позиции и дать инструкцию «повторить больше». Различие между кристаллом и ДНК такое же, что и разница между книгой, содержащей только повторяющийся алфавит, и произведением Шекспира.

На практическом уровне информация определяет многие части, необходимые для работы механизмов. Зачастую, удаление одной части может нарушить работу всего механизма. Биохимик Майкл Бихи в своей книге «Черный ящик Дарвина» называет это неснижаемой сложностью.1 Он приводит в пример очень простой механизм, мышеловку. Она бы не работала без основания, удерживающей вертикальной рейки, пружины, молоточка и фиксатора, где все находятся на своих местах. Основная мысль книги Бихи: многие структуры в живых организмах демонстрируют неснижаемую сложность, превосходящую мышеловку или механизмы, созданные человеком. 

Моторы: детальное исследование

Моторы являются неснижаемо сложными, так как для функционирования им нужно иметь много частей, работающих вместе. Например, электрическому мотору необходимы: источник питания, установленный статор, движущийся ротор, коммутатор или токосъёмные (контактные) кольца.

Бактериальный жгутик с роторным мотором Источник: www.arn.org/ docs/mm/flagellum_all.htm

 Чем больше механизму нужно частей, тем тяжелее сделать его поменьше. Миниатюризация является важной частью в компьютерной индустрии, и лучшие человеческие умы постоянно работают над ней. И хотя миниатюрные моторы были бы очень полезными, например, для прочищения закупоренных артерий и очищения крови, количество частей делает сложным спроектировать их меньше определенных размеров. Но гениальные ученые постоянно делают их меньшими.2 

 Тем не менее, дизайн в живых организмах превзошел наши самые усердные достижения. Бактерии двигаются, используя жгутики (ед.flagellum, от лат. хлыст) - филаменты (нити), вращаемые с помощью настоящего ротационного мотора. Этот мотор размером всего лишь с вирус. Таким образом, он намного меньше, чем что-либо, созданное человеком. При этом он может вращаться примерно до 1000 раз за секунду.3

 

Электромотор бактерии. Схематическое изображение.

Источник:   «Молекулярные моторы. Часть 1. Вращающиеся моторы живой клетки», Тихонов А.Н. // СОЖ, 1999, No 6, с. 8–16.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Но даже такой удивительно маленький мотор не является самым маленький из того, что создал Господь. В статье, опубликованной в марте 1997 года, Хироюки Нои и соавторы непосредственно наблюдали за вращением фермента  F1-ATPсинтазы, элемент большего комплекса ATРсинтазы.4 ,5  Было предложеноПол Боером, что он является механизмом для функционирования комплекса.6 Эта теория была поддержана определением структуры посредством дифракции рентгеновских лучей, проводимой под руководством Джона Уокера.7 Несколько месяцев после того, как Нои и соавторы опубликовали свою работу, стало известно, что Боер и Уокер получили Нобелевскую премию в 1997 году в области химии за свои открытия. 8 

Мотор F1-ATPсинтаза имеет девять компонентов – пять различных протеинов со стехиометрией 3a:3b:1g:1d:1e. В митохондрии коровы они содержат 510, 482, 272, 146 и 50 аминокислот соответственно, так что M = 371000. F1-ATPсинтаза выглядит как приплюснутый шарик примерно 10 нм в ширину и примерно 8 нм высотой – такой маленький, что 1017 заполнили бы объем булавочной головки. Было продемонстрировано, что он вращается как «мотор», чтобы производить ATФ - химический элемент, являющийся «энергетической валютой жизни».9 Этот мотор производит огромное количество вращающегося момента (вращающей силы) для своих размеров. В эксперименте он вращал нить другого протеина, актина, в 100 раз длиннее его собственной длины. Также, двигая  тяжелый груз, он, наверняка, переключается на нижнюю передачу, как и любой другой мотор с хорошим дизайном.

 

АТРсинтаза. Самый маленький мотор в мире. АТРсинтаза является макромолекулярным комплексом, катализирующим синтез и гидролиз молекул АТР в энергопреобразующих мембранах клеток растений, животных и бактерий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ATPсинтаза также содержит субэлемент F0, встроенный в мембрану, который функционирует как протонный канал (ионы водорода). Протоны, проходя сквозь F0, обеспечивают движущую силу мотора F1-ATPсинтазы. Они вращают похожую на колесо структуру, как вода вращает колесо гидротурбины, но ученые все еще пытаются исследовать как именно. Эти вращения изменяют структуру трех активных позиций фермента. Затем каждый по очереди может присоединить АДФ и неорганический фосфат, чтобы образовать ATФ. В отличие от многих энзимов, где необходима энергия для объединения составных элементов, ATPсинтаза использует энергию, чтобы присоединить их к энзиму и выдать на гора недавно образованные молекулы ATФ. Отделение ATФ от фермента требует больших затрат энергии.

ATPсинтаза является центральным энзимом в преобразовании энергии в митохондриях (где они встроены в cristae, складках во внутренней мембране митохондрии), хлоропластах и бактериях. Это, наверное, делает АТPсинтазу наиболее распространенным протеином на Земле. Поскольку энергия необходима для жизни, и жизнь использует ATФ как энергетическую валюту  (каждый из нас за день синтезирует и потребляет ATФ весом с половину нашего тела!), жизнь не смогла бы эволюционировать до того, как этот мотор был полностью функциональным. Естественный отбор, по определению – это дифференциальное  воспроизведение, таким образом, требует для начала самовоспроизводящиеся образования. Даже если можно было допустить ряд последовательных этапов  до вершины «горы Невероятность», не было естественного отбора, который обеспечил бы это.

Одна из статей журнала Nature была озаглавлена «Настоящие двигатели творения». К сожалению, несмотря на доказательство существования совершенного дизайна, многие ученые (включая издателя  журнала) все еще слепо верят, что мутации и естественный отбор могли соорудить такие механизмы.

Убедит ли эволюционистов вообще какое-либо свидетельство?

 Известный британский эволюционист (и коммунист) Холдейн заявил в 1949, что эволюция никогда не могла произвести «различные механизмы, такие как колесо и магнит, которые были бы бесполезными до своей полной безупречности».10 Поэтому, такие механизмы в организмах, по его мнению, доказали бы ложность эволюции. Эти молекулярные моторы на самом деле удовлетворили один из критериев Холдейна. Также, черепахи11 и бабочки Монарх,12 использующие магнетические сенсоры для навигации, удовлетворяют другой критерий Холдейна. Интересно, изменил бы Холдейн свою точку зрения, если бы он был жив сегодня и видел эти открытия? Многие эволюционисты априори исключают Разумный Замысел, так что это свидетельство, хотя и мощное, не будет, быстрее всего, иметь эффекта.

 Ссылки и примечания

  1.  Бихи, 1996. «Черный ящик Дарвина: вызов эволюции со стороны биохимии», The Free Press, New York. Утвержденно Ury, T.H., 1997. CEN Tech. J. 11(3):283–291. Вернуться к тексту.
  2.  Хоган, 1996. «Нашествие микромеханизмов». New Scientist 150(2036):28–33. Вернуться к тексту.
  3.  Для детального описания смотрите Бсхи, Ссылка. 1. Вернуться к тексту.
  4.  Для детального описания смотрите Бсхи, Ссылка. 1. Вернуться к тексту.
  5.  Ву, 1997. «Молекулярные двигатели вращения вырабатывают энергию для клеток». Science News 151(12):173. Вернуться к тексту.
  6.  Бойер, 1993. Биохимия. Биофизика. Acta 1140:215–250. Вернуться к тексту.
  7.  Абрагамс и др., 1994. . Structure at 2.8 A resolution of F1-ATPase from bovine heart mitochondria. Nature 370(6491):621–628. Comment by Cross, R.L. Our primary source of ATP. pp. 594–595 Вернуться к тексту.
  8.  Сервис, 1997. «Награды за высокоэнергические молекулы и холодные атомы». Science 278(5338):578–579. Третий призер - Дженс Скоу из Университета Орхус в Дании. 40 лет назад он первым открыл фермент, который перемещает вещества через мембраны клетки (в этом случае, ионы натрия и калия). Это важная функция для клеток. Вернуться к тексту.
  9.  ATФ означает аденозинтрифосфат. Это высокоэнергетичное соединение, которое отдает энергию, теряя фосфатную группу, чтобы произвести АДФ, аденозиндифосфат. Вернуться к тексту.
  10.  Девар, Дейвис, и Хелдейн, 1949. Является ли эволюция мифом? Дебаты между Девар, Дейвисом и Хелдейном, Watts & Co. Ltd / Paternoster Press, London, стp. 90. Вернуться к тексту.
  11.  Сарфати 1997 Черепахи способны читать магнитные карты Вернуться к тексту.
  12.  Поирьер,1997.Великолепный мигрирующий монарх Но бабочки-монархи используют магнитное поле земли только для общего направления, в то время как в большинстве своих передвижений они полагаются на позицию Солнца. Вернуться к тексту.

Источник-www.answersingenesis.org

http://origins.org.ua/page.php?id_story=355


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40121. Основные понятия теории баз данных: объект, свойство, связь. Диаграмма «сущность-связей». Логическая, физическая, концептуальная схемы базы данных 53.5 KB
  Основные понятия теории баз данных: объект свойство связь. Логическая физическая концептуальная схемы базы данных Информационная система – это система реализующая автоматический сбор обработку и манипулирование данными и включающая в себя технические средства обработки данных программное обеспечение и соответствующий персонал. Структурирование данных – это введение согласований о способах представления данных. База данных – поименованная совокупность данных отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой области.
40122. Реляционная модель данных. Основные понятия: отношение, кортеж, домен. Получение нормальных форм отношений из диаграммы «сущность-связь». Реляционная алгебра и ее основные понятия 78 KB
  Реляционная модель данных отличается удобным для пользователя табличным представлением и доступом к данным. Она является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений. В реляционной модели достигается гораздо более высокий уровень абстракции данных, чем в иерархической или сетевой. Это обеспечивается за счет использования математической теории отношений (реляционная алгебра).
40123. Реляционная алгебра, основные операторы реляционной алгебры. Связь языка SQL с операторами реляционной алгебры 100.5 KB
  Основная идея реляционной алгебры состоит в том что коль скоро отношения являются множествами то средства манипулирования отношениями могут базироваться на традиционных теоретикомножественных операциях дополненных некоторыми специальными операциями специфичными для баз данных совокупность которых образует полную алгебру отношений. В состав теоретикомножественных операций входят операции: Объединения отношений. При выполнении операции объединения двух отношений производится отношение включающее все кортежи входящие хотя бы в одно из...
40124. Реляционная модель данных. Теория нормализации. Нормальные формы: первая, вторая, третья, Бойса-Кодда 50 KB
  Реляционная модель данных отличается удобным для пользователя табличным представлением и доступом к данным. В реляционной модели достигается гораздо более высокий уровень абстракции данных чем в иерархической или сетевой. К числу достоинств реляционного подхода можно отнести: – наличие небольшого набора абстракций которые позволяют сравнительно просто моделировать большую часть распространенных предметных областей и допускают точные формальные определения оставаясь интуитивно понятными; – наличие простого и в то же время мощного...
40125. Физическая организация баз данных. Файлы: последовательные, с прямым доступом, с хеш-адресацией, индексно-последовательные, В-деревья 78 KB
  Предполагается что для доступа к iой записи нужно просмотреть все i1 записи. Последовательный доступ с фиксированной длиной записи. Картинка i = 0 i 1L Если записи располагаются в оперативной памяти то это массив. Если записи расположены на диске то порядок ввода вывода данных зависит от языка программирования.
40126. Вычислительная машина 97.5 KB
  Машина Шикарда умела складывать и вычитать шестизначные числа оповещая звонком о переполнении. Оригинальная машина была утеряна до двадцатого столетия но в 1960 году была построена её точная работающая копия. Машина Паскаля позволяла выполнять не только сложение но и другие операции однако при этом требовала применения довольно неудобной процедуры повторных сложений.
40127. Операционная система 39.5 KB
  С 1990х наиболее распространенными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и UNIXподобные системы. Windows 2000 в полной мере использует возможности машин с несколькими процессорами. Windows 2000 способна закрепить каждый поток за отдельным процессором и тогда два потока исполняются действительно одновременно. Ядро Windows 2000 полностью поддерживает распределение процессорного времени между потоками и управление ими на таких системах.
40128. Языки программирования и их классификация 66 KB
  При первом способе его началом является пара символов а окончанием последний символ строки: Это комментарий При втором способе его началом является пара символов а окончанием пара символов: Еще один пример комментария В C различают три группы типов данных: фундаментальные типы встроенные типы и типы определяемые пользователем. Фундаментальные типы делятся на...