ДНК, РНК та еволюція, як це працює Sciences et Avenir
Опубліковано 07.08.2019 о 8:00
Все живе на Землі зберігає свою генетичну інформацію в ДНК (за винятком кількох вірусів, які використовують РНК, двоюрідного брата ДНК). Ця ДНК є основою всіх клітинних процесів і є опорою Еволюції. Ось просте пояснення того, як працює ця молекула та її значення.
ДНК можна порівняти з великою енциклопедією.
ДНК схожа на велику енциклопедію, де зберігаються всі інструкції (тобто гени) щодо будинку (клітини). У цій чудовій енциклопедії є все: як запустити пральну машину, як скласти меблі для вітальні і навіть як зробити омлет. Але ця енциклопедія настільки велика і така важка, що її не можна пересувати; тому він завжди залишається в бібліотеці (клітинному ядрі).
Транскрипція та переклад
Скажімо, хтось хоче зробити омлет: їм потрібно піти до бібліотеки, щоб проконсультуватися з енциклопедією та скопіювати необхідні інструкції на невеликий аркуш паперу; цей маленький шматочок паперу називається інформаційною РНК, або мРНК, а цей процес копіювання називається транскрипцією. Потім цей маленький папір (мРНК) передається кухареві (рибосомі), який використовує ці інструкції для виготовлення омлету (білка) шляхом змішування необхідних інгредієнтів (амінокислот); це називається перекладом. І це стосується всіх клітинних процесів.
Реплікація ДНК та мутації
Коли у господарів цього будинку є діти, вони видають їм копію своєї енциклопедії. Для цього письменники проводять години в бібліотеці, дублюючи енциклопедію вручну. Це дублювання енциклопедії називається реплікацією ДНК. Сценаристи, справжнє ім’я яких є «полімераза», дуже добре роблять свою роботу, але ця енциклопедія настільки довга, що в переписуванні обов’язково будуть помилки. Ці помилки є мутаціями і більшість нічого не змінюють у сенсі тексту: інструкції тоді залишаються зрозумілими, як ніби вони не змінювалися. Потім ці помилки називаються тихими мутаціями.
Природний відбір та еволюція
Але іноді ці зміни в тексті можуть серйозно змінити інструкції: продовжуючи метафору з омлетом, наприклад, можна сказати, що додавати олію перед тим, як сковороду нагрівати. Раптом кухар виливає олію прямо на полум’я газової плити і підпалює будинок. Зазвичай ці дуже серйозні помилки усуваються після того, як будинок згорить (клітина руйнується або організм гине), перш ніж ці помилки можуть бути передані іншим будинкам.
Але іноді ці помилки призводять до змін, які можуть мати позитивні наслідки: наприклад, вказуючи, що ми повинні додати молоко до яєць і спекти омлет у духовці, раптом ми отримуємо хороший кіш. Ці кіші можуть бути настільки хорошими, що кожен захоче скуштувати їх. Як результат, більше людей буде відвідувати будинки, які готують кіш, ніж ті, що виготовляють омлети. Результат: будинки, які виробляють квиш, матимуть більше соціальних контактів, що призведе до збільшення народжуваності в цих будинках. Дуже швидко весь мікрорайон заповниться будинками, які вміють робити кіш. Це називається природним відбором, і це є основою Еволюції: коли помилка при переписуванні ДНК спричиняє зміни, що надають перевагу, власники таких переваг віддають перевагу (краще виживання, краще відтворення), що дозволяє цій зміні поширюватися. Однак для виникнення "позитивної" помилки потрібно багато помилок, що часто робить Еволюцію дуже повільною. Але не завжди.
Коли Еволюція прискорюється, інтрогресія
Коли хтось розмножується з кимось іншим, вони змішують свої енциклопедії і кожен віддає половину своєї енциклопедії своїм нащадкам. Зазвичай ці двоє людей походять з одного району, де кіш дуже популярний. Тож вони обоє люблять кіш і продовжують робити кіш, а їх діти самі готуватимуть. Але що відбувається, коли люди з різних місць змішуються? Людина, яка любить кіш, може зустріти когось, хто виріс у місті, де десертам віддають перевагу. Отже, вона готує не кіш, а пироги з безе з лимоном! Їхні малюки знатимуть, як готувати кіш і без пиріжків з безе з лимоном, і замість того, щоб пройти через тисячі помилок, щоб нарешті встигнути написати безпомилковий рецепт пирога з безе з лимоном, вони придбали цей новий рецепт ледь покоління.
Цей перенос шматочка ДНК між різними видами називається інтрогресією. Якщо коли-небудь цей рецепт має якусь перевагу в місці, де вони живуть, вони передадуть цей рецепт своїм нащадкам, і він швидко пошириться. Таким чином, розмноження між генетично віддаленими особинами може також сприяти появі нових ознак у даної популяції. У цьому випадку Еволюція ніби прискорена, яка конденсується тисячі років за кілька десятиліть. І ця велика книга ніколи не закінчена, вона постійно переписується, завжди штовхає Еволюцію живих істот до нових горизонтів.