Негенетические источники информации. Информационные коды вне ДНК. 

Человеческая клетка содержит два набора ДНК, каждый, состоящий из 3 миллиардов единиц под названием «нуклеотиды». Существует 4 вида нуклеотидов — Аденин (А), Гуанин (G), Тимин (Т) и Цитозин (С) и они могут быть организованы множеством разных способов. Большая часть ДНК должна быть организована очень специфическим образом для того, чтобы обеспечить информацию, которую клетка использует для производства РНК и белков. Математик Вильям Дембски назвал это «сложной упорядоченной информацией».

Сложность (такая, которую мы наблюдаем в куче осенних листов) может возникнуть спонтанно путем ненаправленных природных процессов, но сложная упорядоченная информация — нет. Единственный известный источник сложной упорядоченной информации — это разум, только он способен воображать цель и организовывать составные части для выполнения этой цели, в нашем случае — живой клетки.

«Так как разум или интеллект — это необходимая причина информационно-насыщенных систем, специфически расставленная последовательность нуклеотидов — закодированная информация в ДНК, указывает на прошлые действия разума, даже, если такой, обладающий разумом источник, непосредственно не может быть наблюдаем.» — философ науки Стивен Майер.

Необходимость в пространственной информации.

Таким образом, ДНК несет биологическую информацию, и эта информация указывает на план и дизайн. Однако, ДНК — это не единственный носитель информации в живой клетке. Когда ДНК транскрибируется в РНК, большая часть РНК должна быть перенесена в определенное местоположение в клетке, до того, как она может производить свою функцию. Некоторые РНК цепи помечаются последовательностями, называемыми зип-кодами (почтовыми индексами), которые определяют «адрес», куда они должны быть доставлены. Таким же образом, как почтовые индексы, которые мы ставим на конвертах, помещаемых в почтовый ящик. Однако почтовый код РНК бессмысленный, если только он не соответствует заранее установленному адресу. Так же, как географические адреса в почтовой системе, клеточное место назначения РНК и белков должно быть определено независимо от их почтовых индексов и до того, как они отправлены.

Большая часть таких мест назначения определены молекулами, которые встроены в клеточную мембрану. Сперва ученые полагали, что белки могут легко помещаться в мембране. Сейчас же известно, что множество мембранных белков расположены неслучайным образом. Такое расположение обеспечивает клетку пространственной информацией, которая не находит свое происхождение в ДНК.

После оплодотворения яйцеклетка лягушки делится в пространства, разделенные локализованными РНК сегментами прямо в мембране клетки в зоне, которая называется кортекс (cortex — кора). В сопроводительном рисунке изображены четыре пространства, отмеченные разными цветами. После того, как ядро клетки копируется, оплодотворенная клетка делится в две дочерние клетки. Если плоскость деления соответствует А, то каждая дочерняя клетка наследует не только ядро, но и доли всех четырех пространств информации кортекса. Если эти две клетки затем делятся, то каждая может развиться в полноценную взрослую лягушку. Но если плоскость деления соответствует В или С, то дочерние клетки не наследуют полный набор кортексной информации и их развитие блокируется даже, если каждая из них содержит всю необходимую ДНК.

Иные носители пространственной информации.

Региональные различия в клетках и эмбрионах могут быть определены не только особенностями местоположения РНК в кортексе. Дополнительным информационным контентом является «сахарный код» и «био-электрический код».

Большая часть белков в живых клетках, включая те, которые находятся в мембранах, химически связаны с углеводами под названием «гликаны» (glycans — от греч. «сладкий»). Нуклеотиды в ДНК связаны друг с другом непрерывной связью в линейной последовательности молекул и таким образом, информация в ДНК одномерная. В живых клетках, белки (за малым исключением) так же соединены в линейную цепь. Однако гликаны могут связываться друг с другом в сложной трехмерной структуре, таким образом, что ёмкость их информационного носителя превышает во много раз таковую в ДНК и белках. (1)

три носителя: ДНК (А), белок (В) и гликан (С).

Информация, переносимая гликанами названа «сахарным кодом«(2). Сахарный код расшифровывается белками, называемыми лектинами, которые «узнают» специфическую трех-мерную структуру гликан молекул. Гликаны и лектины играют ключевую роль в коммуникации между клетками и направляют клеточные движения в развивающемся эмбрионе. Эксперименты показали, что мембранные типы гликанов изменяются по ходу развития эмбриона. (3)

Био-электрический код.

В дополнении сахарному коду, возможно все живые клетки (не только нервные и мышечные клетки) генерируют электрические поля по всей поверхности мембран. Делают они это, качая заряженные ионы через каналы в своих мембранах, создавая «био-электрическое поле». Модели мембранных каналов предопределяют форму био-электрического поля, и форма поля меняется на протяжении развития эмбриона.

некоторые био-электрические поля (указанные стрелочками) в эмбриональном развитии лягушки.

 

Био-электрические поля влияют на ключевые этапы эмбрионального развития. В эмбрионе лягушки, например, крупные ионовые потоки начинают исходить из мест, где будут формироваться задние лапы, задолго до того, как лапы фактически появляются.

Множество экспериментов, проведенных с 1980-х подтвердили, что разрыв био-электрических полей служит причиной нарушений в развитии. Например, эмбрионы лягушки в нормальном состоянии генерируют электрическое поле в направлении «от головы к хвосту». Если искусственное поле той же величины применяется в противоположном направлении или каналы ионов, генерирующих поле заблокированы, то результат — аномалии в развитии головы и глаз. Точки, где формируются глаза, сильнее заряжены, чем окружающие ткани, если заряд уравновешен, то глаза развиваются деформированными и маленькими. Иногда глаза формируются где-нибудь на частях тела головастика, включая хвост. (3)

Но каким образом электрические поля влияют на развитие? В 1980-х биологи подвергли клетки эмбрионов искусственным электрическим полям той же самой силы, что и те, которые клетки генерируют естественным образом. Некоторые виды клеток мигрировали в сторону положительно заряженных полюсов, в то время, как другие типы клеток переместились к отрицательному полюсу, указывая на то, что био-электрические поля воздействуют на развитие эмбриона, направляя движение клеток.

В 1995 г. биологи Riyi Shi и Richards Borgens сделали вывод, что био-электрические поля «могут формировать трехмерную систему координации», способствующую определению форм эмбрионов. (4) В 2013 г. биолог AiSun Tseng и Michael Levin заявили, что такие поля могут формировать «шаблоны внешних форм» и, что для полного понимания развития эмбриона потребуется взломать «био-электрический код». (5)

Мембранный код.

Таким образом, локализованные РНК в кортексе, гликаны на мембране и био-электрические поля, генерированные каналами ионов в мембране — все они являются носителями пространственной информации. Хотя отдельные молекулы могут быть кодироваться ДНК, но их трехмерные формы — нет. Вместе взяты, эти формы составляют мембранный код, независящий от последовательности ДНК.

В 2004 г. биолог Thomas Cavalier-Smith писал, что идея о том, что ДНК содержит всю информацию, необходимую для построения организма «просто не соответствует действительности». Согласно Cavalier-Smith, мембраны составляют «химически уникальные двухмерные поверхности с обоюдно-сохраненными топологическими взаимосвязями в трех пространственных измерениях, которые играют ключевую роль в механизмах, которые преобразуют линейную информацию ДНК в трехмерные формы одноклеточных и многоклеточных организмов. Развитие животного создает комплексный трехмерный многоклеточный организм, начиная не с линейной информации в ДНК, но с уже высокосложного двухмерного одноклеточного организма — оплодотворенной яйцеклетки. (6)

Таким образом, мембранный код несет основополагающую биологическую информацию, которая не зависит от ДНК последовательности. Тем не менее, мы часто слышим, не соответствующие действительности утверждения о том, что развитие эмбриона зависит от программы в ДНК.

Вне ДНК.

James Watson и Francis Crick удостоились Нобелевской премии в 1953 г. за открытие молекулярной структуры ДНК, что, казалось, является базисом не только для наследственности, но и для развития эмбриона. Клетки дублируют свою ДНК перед делением и передают полный набор своей ДНК последовательности каждому из своих потомков. Клетки потом используют ДНК последовательность, как трафареты для транскрибции РНК, некоторые из которых потом переводятся в белки.

В середине XX века в биологии доминировал нео-дарвинизм, система взглядов, которая комбинировала эволюцию и генетику и относила происхождение новых вариаций к генетическим мутациям. Основной посыл нео-дарвинизма заключается в том, что эволюция и развитие происходят только ввиду ненаправленных физических процессов. После 1953 г. этот материалистический посыл привел к убеждениям о том, что «ДНК производит РНК, производит белки, производит нас» — тезис, называнный Центральной Догмой молекулярной биологии.

В 1970 г. молекулярный биолог (и материалист) Jacaue Monod заявил о том, что «благодаря Центральной Догме и с пониманием случайного природы мутаций, дарвиновский механизм имеет прочную основу и человек должен понять, что он — простая случайность.»

Существование мембранного кода указывает на то, что Центральная Догма ложна. И материалистический посыл о ненаправленной природе эволюции не объясняет сложную упорядоченную информацию в ДНК, не говоря уже о дополнительной такой информации в мембранном коде. Информация вне ДНК так же указывает на дизайн и разум, как и информационное содержание ДНК.

 

Ссылки:
(2) Hans-Joachim Gabius, “Biological information transfer beyond the genetic code: The sugar code,” Naturwissenschaften 87 (2000): 108-121.
(3) Jonathan Wells, “Membrane patterns carry ontogenetic information that is specified independently of DNA,” Bio-Complexity 2014 (2): 1-28.
(5) AiSun Tseng and Michael Levin, “Cracking the bioelectric code: Probing endogenous ionic controls of pattern formation,” Communicative and Integrative Biology 6 (2013): e22595
(6) Thomas Cavalier-Smith, “The membranome and membrane heredity in development and evolution,” pp. 335-351 in Robert P. Hirt and David S. Horner (editors), Organelles, Genomes and Eukaryote Phylogeny (Boca Raton, FL: CRC Press, 2004), 348.
(7) Jacques Monod, quoted in Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation: The Makers of the Revolution in Biology (New York: Simon & Schuster, 1979), 217.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.