2.Как появились гены? Размер генома. Коалиции генов.

Одно из основных проявлений жизни – это способность к размножению. Две главные программы живого организма – выжить и размножиться. Эти программы появились потому, что другие программы не обеспечивают продолжительное существование живых организмов. Те, у кого такие программы не реализовывались, просто не смогли нам ничего передать.

Эти две программы существуют у самых простейших, с нашей точки зрения, живых организмов. Считается, что самый простой живой объект – это вирус.

Ви́рус (лат. virus — яд) —агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток организма. По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития. Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот — ДНК или РНК, заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы. (Про четырехуровневый вирусный конгломерат).

Икосаэдрический капсид аденовируса «Закутанные» капсиды коронавирусов под электронным микроскопом

Из определения видно, что вирус не является простым, существуют ещё более простые образования, способные к репликации, встраиванию в генетические структуры.

ДНК можно рассматривать как коалицию вирусов и других информационных элементов, при объединении которых вся коалиция получала некоторые преимущества при репликации. Образуется подвижная экосистема.

«Становится все более очевидно, что в дополнение к большим упорядоченным хромосомам… клетки дают приют пестрой шайке фрагментов ДНК и РНК, наживающихся на совершенной среде, предоставляемой клеточным аппаратом.

Эти реплицирующиеся попутчики известны под различными именами, в зависимости от размера и свойств: плазмиды, эписомы, мобильные элементы, плазмоны, вирионы, транспозозы, репликоны, вирусы.

Мы можем провести параллель с водоемом или лесом – сообществом с определенной структурой и некоторой устойчивостью. Но их структура и устойчивость поддерживаются несмотря на постоянный кругооборот участников…. Имеет место текучесть, запрыгивание и выпрыгивание составных частей. Также и с геномом. Это не статичная структура, но текучее сообщество».

Часть путешественников приходит и уходит из клеток, а некоторым удается задержаться и ещё немного увеличить размер наследственной информации.

ДНК в организмах намного больше, чем строго необходимо для построения их; значительная доля ДНК никогда не транслируется в белок, участки генома, которые не кодируют белки, являются управляющими и регулирующими. Информации о порядке построения организма, о порядке копирования отдельных генов, нужно гораздо больше, чем информации о конкретных белковых структурах.

Гены во многом определяют свойства организма при его образовании. Причем, не отдельный ген определяет отдельное свойство, а целая компания генов может определять набор свойств. Когда вирус или подобный ему фрагмент генетической информации попадает в ядро клетки, механизмы контроля клетки пытаются убрать новую помеху. Часть лазутчиков уничтожается сразу, другие обманывают контрольные системы или оказываются носителями свойств, нужных организму для выживания именно сейчас.

Такое сообщество обитает в каждой клетке любого организма! Изменения наших тел сводится к наилучшему обеспечению потребностей генов и еще более мелких попутчиков – вирусов.

Существующие сегодня гены отражают набор условий среды, в которых они в прошлом получали свой опыт. Они отобраны в пользу качеств, необходимых для выживания в компании с другим, подобным образом отобранными генами. В функциональном смысле гены стадны. Они оказывают фенотипические эффекты на тела, но они не делают это изолированно.

В заключение этого пункта:

-размер генома у многоклеточных организмов значительно больше, чем нужно для кодирования всех белков организма;

-увеличение размера генома происходит при увеличении количества уровней регуляции;

-геном отражает своим составом разнообразные условия, в которых ему довелось выжить, даже если эти условия сейчас не существуют;

-геном содержит разнообразные объединения генов (бывших вирусов и другие информационные фрагменты), которые помогают проявлению и преимущественному копированию полезных фрагментов ДНК, но сами могут быть нейтральными для организма.

«В эволюционном масштабе времени весь генофонд биосферы доступен всем организмам. Организмы и геномы можно рассматривать как секции биосферы, по которым гены глобально циркулируют с различной интенсивностью. Набор качеств, упрощающий их дублирование и вставку, и набор качеств, затрудняющий их поиск и уничтожение защитными механизмами клетки позволяют потокам таких информационных элементов проникать и задерживаться в разных секциях. Механизмы репликации, склейки и коррекции можно понять лучше, если на них смотреть как на продукт безжалостной гонки вооружений.»