Реферати » Реферати з біології » Стратегія Еволюції

Стратегія Еволюції

АТФ, тобто покращує енергозабезпечення клітин тютюну;

. покращене енергозабезпечення стимулює ріст рослини.

Погодившись з такою логікою подій, ми приходимо до питання: чому в нормі рівень mHsp70 настільки низький, що лімітує роботу мітохондрій? Чи не тому, що максимальна активність систем мітохондріального дихання має небезпечний побічний ефект? Відомо, що близько 98% кисню, споживаного мітохондріями при диханні, перетворюється на воду, в той час як решта 2% дають супероксид (O2-) за рахунок паразитних хімічних реакцій, що відбуваються на початку і середині дихального ланцюга. З супероксида потім утворюються перекис водню (H2O2) і гідроксил-радикал (ОН) - сильний окислювач, який руйнує будь-які речовини живої клітини.
Збільшення потоку електронів по дихальної ланцюга від субстратів дихання до кисню неминуче тягне за собою підвищення продукції супероксиду, а стало бути, і ВІН. За однією з найбільш популярних в даний час гіпотез старіння організму саме з утворенням активних форм кисню (АФК), таких як ВІН, пов'язаний цей процес. Виходить, зростання рівня mHsp70, викликаючи поліпшення енергозабезпечення і, як наслідок, стимуляцію росту, в той же час може скорочувати тривалість життя особини через підвищення продукції отруйних похідних О2

Виходить Суперпродукція mHsp70 виглядає як молекулярний механізм перемикання живої системи з К-стратегії на r-стратегію. В межах визначеного часу це безумовно повинно давати організму якісь переваги, розплатою за які стає скорочення тривалості життя.

Ситуація нагадує відому історію початку другої світової війни. Наш знаменитий конструктор літаків А. С. Яковлєв запропонував різко спростити конструкцію моторів винищувачів, що прискорило їх виробництво, але обмежило експлуатацію всього декількома десятками годин. Це дозволило провести в короткі терміни велика кількість винищувачів і швидко домогтися вирішальної переваги над люфтваффе. У той же самий час англійці продовжували виготовляти мотори своїх винищувачів на фірмі "Роллс-
Ройс", що давала гарантію на 1200 годин польоту, і отримали трагедію
Ковентрі.

Рішення Яковлева визначалося простим міркуванням: в умовах тієї війни винищувач жив в повітрі в середньому близько 10 годин ...

Ясно, що ідея Яковлева - типовий приклад r-стратегії. Очевидно, що вона спасительна в критичний період війни, але стає непридатною з настанням світу.

Повернемося, однак, до дослідів Мура. Хотілося б думати, що автору пощастило натиснути на "кнопку стратегічного призначення" і викликати К (r-переход. Істотно, що ефект Мура виявився притаманним саме mHsp70.
Суперпродукція інших, немітохондріальних, білків теплового шоку, наприклад одного з білків середнього ділянки дихального ланцюга, теж впливала на ріст рослини, але не приводила до настільки драматичних наслідків, як у випадку mHsp70. Зовсім недавно Мур відтворив ефект подібний описаному на тютюні на трансгенних мишах - суперпродуцентів mHsp70.

ЧЕРВЯК - довгожитель: r (k ПЕРЕХІД?

Тепер мова піде про порівняно простому об'єкті - хробаку нематоди
Caenorhabditis elegans. Його організм складається всього з 945 клітин , виникнення і доля кожної з них вже простежено ембріологами.
Виявилося, що в геномі хробака є кілька генів, мутації за якими збільшують тривалість його життя. За даними канадського біолога С.
Хекімі, одночасне вимикання двох із цих генів продовжує більш ніж у п'ять разів життя організму. При цьому збільшується тривалість стадій як личинки, так і дорослого хробака; зменшуються плодючість, рухливість, споживання твариною їжі і зростає стійкість до шкідлива дія підвищеної температури середовища, перекису водню і умов, що стимулюють утворення супероксиду (таких, як обробка ультрафіолетовим світлом, метілвіологеном або киснем у високій концентрації). У 1997 р. той же автор виявив у людини ген, дуже близький до одного з двох згаданих генів нематоди.

Але повернемося до дослідів на нематоди. Вона, як можна помітити, демонструє риси, протилежні тим, що були виявлені Муром на його трансгенному тютюні: нематода повільніше росте, її метаболізм загальмований
(насамперед, мабуть, мітохондріальне дихання, якщо врахувати ймовірне припинення біосинтезу КоQ, ключового компонента дихального ланцюга). Іншими словами, нематоду вдалося штучно зрушити в бік k-стратегії
(Хекімі), в той час як тютюн, а слідом за ним і миша - у бік r-стратегії (Мур).

МОЖЛИВИЙ МЕХАНІЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕННЯ СТРАТЕГІЙ

Залишається неясно, яким чином перемикання стратегій може відбуватися в природних умовах. Заманливо припустити, що центральну роль відіграють тут все ті ж активні форми кисню.

Клітини організму постійно підтримують такий баланс процесів освіти і дезактивації АФК, при якому їх концентрація знаходиться на дуже низькому рівні. Якщо погіршуються умови існування організму, його діяльність активізується, щоб протистояти що стала більш агресивному середовищі. Підвищуються енерговитрати, і, стало бути, стимулюється дихання - головний процес, що поставляє енергію. Але ж за рахунок активації дихання збільшується продукція АФК, а їх підвищений рівень прискорює старіння і скорочує тривалість життя. Так виникають активні, могутні форми живих істот, такі собі «сверхособі» , приречені, проте, на ранню смерть від раку, вірусних інфекцій або, нарешті, від старості.

Менш ясний зв'язок між АФК і плодовитістю. Проте вже встановлено, що принаймні у деяких типів клітин активні форми кисню різко збільшують темп клітинних поділів.

Не викликає сумнівів, що АФК - головні мутагени аеробних клітин.
Підвищений мутагенез не тільки зменшує тривалість життя, але й збільшує генетичну різноманітність потомства. Деякі з змін, що виникли в результаті атаки молекул ДНК активними формами кисню, можуть виявитися корисними і закріпитися в результаті природного відбору. Тим самим організм пристосується до нових умов зовнішнього середовища, зникне його підвищена активність, знизиться швидкість дихання, а з нею - і рівень АФК. Останнє призведе до зменшення темпу розмноження і збільшенню тривалості життя, тобто відбудеться зміна r-стратегії на k-стратегію.

Викладена тут порівняно проста схема, якщо вона дійсно працює, напевно містить системи зворотних зв'язків, що підсилюють сигнали, які викликають перемикання стратегій. На клітинному рівні це може бути, наприклад, прискорене вкорочення кінцевих (теломерна) ділянок ДНК під дією активних форм кисню, концентрація яких зростає при k (r-переходе. Це повинно скоротити число клітинних розподілі і прискорити старіння клітини.

Іншим прикладом такого роду посилення сигналу може бути індукція біосинтезу білків теплового шоку у відповідь на що підвищилося кількість денатурованих білків. Швидкість їх денатурації повинна зростати в несприятливих умовах як через збільшення рівня АФК, так і з інших причин, а у відповідь зростання концентрації mHsp70 призведе до ефекту, описаного Муром.

ЛЮДИНА І МЕХАНІЗМИ ЕВОЛЮЦІЇ

Ми розглянули приклад можливого механізму, який здатний прискорити біологічну еволюцію. Він полягає в зміні популяцією стратегії життя: у відповідь на погіршення умов з'являються більш потужні, активніше дихаючі і розмножуються особини з укороченим терміном життя (r-стратегія). Виживання в процесі відбору більш пристосованих організмів знижує їх активність, швидкість дихання і темп розмноження, але збільшує тривалість життя
(k-стратегія). На біохімічному рівні роль головного перемикача можуть грати, як згадувалося, активні форми кисню.

В рамках викладеної концепції якийсь із нині живучих видів використовує одну з двох названих стратегій або знаходиться на стадії переходу від однієї стратегії до іншої.

Людина не може бути винятком із цього правила, якщо воно універсально для всіх організмів. У той же час людина, розвиваючись спочатку як біологічний вид, досяг такої стадії, коли перестав покладатися на механізми біологічної еволюції. Коли нам треба злетіти, ми будуємо літак, а не чекаємо мільйони років, поки у нас за спиною відросте крила.

Є надія, що з'ясувавши механізми, перемикаючі r-і k-стратегії, і навчившись ними управляти, ми могли б продовжити час здорового життя людей.

ВИСНОВОК

На закінчення слід підкреслити, що розглянуте біологічне пристрій, який сприяє еволюції, лише окремий приклад, який ілюструє сучасний стан проблеми. Цілком імовірно, що жива природа винайшла й інші способи обмежувати випадковий пошук оптимального для даних умов варіанти подальшого розвитку. Стосовно до людини будь-який з таких механізмів може виглядати як вроджений і підлягає виправленню дефект, оскільки те, що добре для еволюції виду, не завжди оптимально для індивідуума.

Сторінки: 1 2

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар