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

33559. Основы управления человеческими ресурсами 25.5 KB
  Основные направления управления: Кадровое планирование Набор и отбор персонала внешний: СМИ Службы занятости частные агенства по найму связи со школами и т. привитие новой организациоонй культуры Достижение квалификации Профессиональное обучение персонала новый. Цель кадрового планирования: Оценка имеющихся трудовых ресурсов текучесть кадров производительность труда соответствие количествен и кач состава персонала штатному расписанию простоев потерях рабочего времени нетрудоспособности персонала перевод на другие места...
33560. Требования, предъявляемые к руководителям. Оценка труда руководителя 33.5 KB
  Навыки и умения которыми должны обладать руководители могу быть объединены в 3 категории: Концептуальные; Человеческие; Технические. Руководители высшего звена Концептуальные навыки Человеческие навыки Технические навыки Руководители среднего звена Руководители низового звена Неуправленческие работники персонал Концептуальные навыки – когнитивные познавательные способности человека воспринимать организацию как единое целое и в тоже время четко выделять взаимосвязи ее частей. Концептуальные навыки необходимы всем руководителям но особое...
33561. Стиль руководства. Выбор стиля руководства 48.5 KB
  Стиль руководства. Выбор стиля руководства Негативное и позитивное принуждение к труду. Влияние внешней среды на стиль руководства. Понятие стиля руководства.
33562. Предмет и основные понятия социологии управления 33 KB
  Предмет и основные понятия социологии управления Социологий управления как отрасль появилась в 20 веке в 4050ые годы.значимость управленческих процессов в обществе и накопленный общей социологией объем знаний в области управления. СУ это синтез теории управления социологии менеджмента политологии. Социология управления это наука о взаимосвязях и взаимодействиях которые складываются в системе управления с учетом различных предметных сфер и уровней деятельности а также форм методов и средств управленческих взаимодействий субъектов.
33563. Возникновение российского государства и первые этапы его эволюции 24.82 KB
  Основные теории возникновения государства. теологическая древнейшие представления о происхождении государства связывались с Божественной волей. происхождение государства основывали на законах природы рассматривая государственную структуру как живой организм: Берк Спенсер и др.
33564. Формирование русского централизованного государства и его развитие в 15-17 вв 84.5 KB
  Присоединение территорий способы: с помощью военной силы; экономическое подчинение; династический; новый порядок передачи власти – от отца к старшему сыну; единая система управления решения принимаются центральными органами власти в Москве; опора на православную церковь; появление общегосударственной национальной идеи: идея о едином великом российском государстве; появление единой финансовой системы сбор дани трасформируется в сбор налогов; отсутствие внутренних торговых таможенных барьеров; единая внешняя политика;...
33565. Государственное управление в России в период абсолютизма 41.5 KB
  Реформы государственного управления в начале XIX в. Реформы просвещения Реформы Петра I произвели коренные изменения во всей системе государственного управления в России затронули все уровни власти и все стороны государственной жизни. В первую очередь изменения затронули роль и место главы государства в системе управления. Систему государственного управления созданную при Петре I можно охарактеризовать как абсолютизм.
33566. Государственное управление в Российской империи в конце XIX века – начале XX века 53.5 KB
  Государственная Дума 1906-1917 гг. Гор Дума Гор управу которую возглавлял городской глава. Государственная Дума 1906-1917 гг. Государственная Дума созывалась по решению царя.
33567. Государственное управление в РСФСР и СССР 57 KB
  Государственное управление в РСФСР и СССР Конституция РСФСР 1918 года формирование высших органов власти. Образование СССР распределение полномочий между СССР и союзными республиками. Становление государственного управления в первые годы советской власти образование СССР. Образование СССР.