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

19952. Результаты экспериментальных исследований влияния деформации ползучести на выход ГПД 59.44 KB
  Познакомить слушателей с результатами экспериментальных исследований влияния деформации ползучести на выход ГПД. Предложить диффузионно-конвективную модель для описания выхода ГПД при наличии пластической деформации. Поставить и решить стационарную задачу. Сопоставить аналитическое решение с экспериментом.
19953. Современный этап развития ядерной энергетики. Реакторы на тепловых и быстрых нейтронах 87.44 KB
  Конкретные пути решения задач, поставленных Президентом, представлены в «Стратегии развития ядерной энергетики России до середины XXI века», принятой Минатомом России в 2000-м году и одобренной Правительством РФ. В последующие годы были разработаны и приняты к исполнению ряд конкретных программ по направлениям. Некоторые из них включают разделы связанные непосредственно с решением проблем экологии и выводом АЭС из эксплуатации, эти задачи обеспечиваются значительной финансовой поддержкой.
19954. Элементы активной зоны ядерного реактора и реакторные испытания 30.76 KB
  Снижение затрат в процессе разработки твэлов удается достигнуть при использовании расчетных программ определения их работоспособности. Использование в программах расчета феноменологических характеристик материалов требует экспериментального исследования последних в режимах, близких к режимам эксплуатации материалов в твэлах. Знание этих характеристик особенно важно для разработчиков твэлов.
19955. Программа комплексной стандартизации методов, облучательных устройств и технических требований к реакторным и стендовым испытаниям 23.73 KB
  Рассмотреть программу комплексной стандартизации методов, облучательных устройств и технических требований к реакторным и стендовым испытаниям. Познакомить слушателей с каталогом и рубрикатором методов радиационных испытаний материалов и изделий ядерной техники в реакторах и защитных камерах и отраслевыми стандартами.
19956. Классификаций реакторных испытаний 28.86 KB
  Любую классификацию, по-видимому, следует рассматривать как, достаточно, подвижную форму упорядочения наших представлений. Именно поэтому ее не следует считать законченной и устоявшейся. К представленной ниже классификации необходимо относиться как к одному из многих возможных вариантов, который может дополняться и уточняться.
19957. Исследовательские реакторы ИРТ-2000 (проект) и ИРТ-МИФИ 28.79 KB
  Рассмотреть ядерный исследовательский реактор как источник излучений для реакторных испытаний. Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательских реакторов Российской Федерации. Обосновать выбор реакторов для последующего детального рассмотрения. Дать общие представления о проекте типового исследовательского реактора ИРТ-2000 и рассмотреть возможности реактора ИРТ-МИФИ.
19958. Исследовательский реактор ИВВ-2- пример максимально возможного использования оборудования типового проекта ИРТ-2000 29.79 KB
  Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательского реактора ИВВ-2, результатами его модернизации, устройством активной зоны и его возможностями и приспособленностью для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограмму активной зоны и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.
19959. Исследовательский реактор СМ-2- пример достижения максимально возможных значений плотностей нейтронных потоков 214.92 KB
  Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательского реактора CМ-2, устройством активной зоны и его возможностями для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограмму активной зоны и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.
19960. Исследовательский реактор БР-10 – база проверки работоспособности элементов активных зон быстрых реакторов 33.21 KB
  Познакомить слушателей с техническими характеристиками исследовательских реакторов БР-10 и МИР, устройством их активных зон, их возможностями для проведения реакторных испытаний. Рассмотреть картограммы активных зон и распределения потоков излучений по экспериментальным каналам.