§ VII.4. Эксперименты типа "минус один"

Эволюционные эксперименты, прототипом которых служит описанный выше эксперимент с РНК фага Qβ, могут действительно дать количественное описание эволюционных процессов на молекулярном уровне. Цифры, однако, будут иметь смысл только в том случае, если для реакции будут подобраны хорошо определенные и воспроизводимые условия и будут наложены постоянные селекционные ограничения. Если молекулярные процессы представляют собой сложную картину реакций с участием нескольких одновременно эволюционирующих видов, то механизм может стать безнадежно сложным.

Как следует проводить эксперименты in vitro в подобном случае?

Существует возможность, которую мне хочется назвать подходом "минус один". "Минус один" - так называют музыкальную запись, когда произведение, в исполнении которого должны принимать участие n музыкантов, записывается в исполнении (n - 1) музыкантов. Недостающую партию исполняет (у себя дома) музыкант - обычно дилетант, который таким образом получает возможность играть в сопровождении оркестра.

Предлагаемый эволюционный эксперимент основан именно на этом принципе (как и эксперимент Спигелмана с Qβ-репликазой): все виды, кроме одного, присутствуют в окончательной форме. Недостающий вид, эволюцию которого из случайных предшественников намечено проследить, варьирует в каждом эксперименте (число экспериментов должно быть больше числа участвующих в них видов, чтобы можно было провести также анализ связей, поскольку суммарный процесс не является просто суммой отдельных процессов). Общую скорость эволюции такой системы можно тогда оценить из совокупности всех данных.

Очевидно, что эти эксперименты требуют постоянных и воспроизводимых реакционных условий, причем ограничения, налагаемые отбором, также должны поддерживаться постоянными, иначе результаты окажутся несопоставимыми. Можно представить себе автоматическое устройство, которое поддерживало бы концентрации мономеров, полимеров и ферментов на постоянных уровнях, причем регулирующее воздействие на систему (непрерывное разбавление или определенные серийные переносы) оценивалось бы по результатам автоматического анализа включения ³²Р (и/или других меток). Обособленная система, поддерживающая концентрации мономеров, полимерной РНК и ферментов, может быть реализована с помощью полупроницаемых стенок, сделанных из миллипоровых фильтров, и т. д. Самой интересной - но и трудной - частью таких экспериментов было бы включение в них бесклеточного синтеза белка.

Наконец, можно сделать вывод, что такие эксперименты in vitro позволяют, по-видимому, проверить различные модели возникновения кода и эволюции молекулярного аппарата трансляции.