Растения демонстрируют принципы инженерии

Автор: Др. Рэнди Гульюза (англ.  RANDY J. GULIUZZA) 
Источник: icr.org 
Перевод: Владимир Силенок 
Редактура: Анна Тощева

Открытия, сделанные в области биологии, продолжают подтверждать, что биологические функции лучше всего можно описать посредством инженерных принципов. Основным примером может служить недавнее описание сложной системы контроля у цветочных растений, регулирующей их стволовые клетки. Теория биологического дизайна предполагает обнаружение элементов биологических систем, которые соответствовали бы системам, созданным человеком, и выполняли похожие функции. В ходе финансируемого государством исследования, которое осуществляет Захария Липман (Zachary B. Lippman) в лаборатории Cold Spring Harbor Laboratories в Нью-Йорке, обнаружились механизмы, имеющие дополнительную устойчивость в области важнейших генетических контрольных систем.^[1] Устойчивость является важным инженерным принципом, встроенным в конструкцию и позволяющему ей выполнять свою функцию, подвергаясь определённой нагрузке.

Все клетки, ответственные за рост корней, стеблей, листьев и цветов, изначально являются стволовыми клетками. (Примечание: растительные стволовые клетки не превращаются исключительно в клетки стебля) Процесс роста происходит в верхушках стеблей и в корнях, в местах скоплений стволовых клеток, которые называются меристемами. Стволовые клетки потенциально могут развиться в различные виды клеток, но как их разграничение, так и распространение должны строго контролироваться, в противном случае, результатом может быть хаос. На Рис. 1 Липман представил поразительные примеры действия этой схемы у томатов, подчёркивая, почему контрольные системы должны точно регулировать стволовые клетки показав, что происходит, когда функционирование системы нарушается из-за мутаций.

В пресс релизе Cold Spring Harbor Laboratories Липман подчеркнул важнейшее значение контрольных систем стволовых клеток, говоря: «Эти составляющие имеют критическое значение, обеспечивая растения соответствующим числом стволовых клеток на протяжении всей жизни, и мы обнаружили существование систем поддержки, которые активируются тогда, когда остальные части системы нарушены из-за случайных мутаций».^[2]

Исследование Липмана, проведенное с резуховидкой (Arabidopsis), кукурузой, рисом и томатами, раскрывает два важных фактора: 1) похожие «базовые генетические цепи обнаружены у цветочных растений» которые, как он утверждает, являются «сильно сжатой цепью стволовых клеток» и 2) вспомогательные «резервные системы» оснащают растения устойчивостью, «буферизируя» результаты, т.е. сохраняя информацию на случай повреждения основной сети стволовых клеток. Несмотря на то, что все растения обладают той же самой генетической цепью, «генетические резервные системы различных растений могут иметь существенные отличия».

Липман и его коллега Дэвид Джексон считают, что описание разнообразия этих резервных систем стало важнейшим из их открытий. По этой причине они назвали статью следующим образом: «Эволюция буферизации в генетической цепи, контролирующей  пролиферацию стволовых клеток».^[1] Джексон говорит: «Мы были удивлены, обнаружив столь большие отличия, однако, в ретроспективе это указывает на силу эволюции в обнаружении новых способов защиты важнейших развивающих цепей».^[2]

Инновационное исследование Липмана и Джексона пролило свет на существование некоторых впечатляющих систем. Однако, если загонять интерпретацию этих находок в рамки эволюционной теории, для этого потребуется такая сила воображения, что их достоверность становится весьма сомнительной, делая всю историю больше похожей на сказку.

Откуда им известно, что генетические цепи сильно сжаты? По их мнению, это связано с тем, что они похожи одна на другую.

Откуда им известно, что системы буферизации эволюционировали? Поскольку они кардинально отличаются.

Как они объясняют причину, по которой «на протяжении 150 млн лет» базовые цепи каким-то образом избежали радикальных мутационных изменений, но при этом буферные системы в тех же растениях мутировали очень сильно? Они приписывают этот подвиг «силе эволюции»… Такое объяснение ничем не отличается от магии. Это говорит о разочаровывающем непостоянстве селекционизма. В данном случае отбор привел к появлению большой системной вариативности, за исключением тех случаев, когда он оставил их неизменными. Эта характеристика в прошлом была подтверждена множеством похожих случаев.^[3]

Однако существует альтернативный способ интерпретации этих экспериментальных наблюдений – способ, который является более точным. Он использует подход, который предполагает быстрые и направленные изменения, включает в себя каждый элемент системы и не апеллирует к мистической «силе эволюции». ICR разрабатывает теорию биологического дизайна как более научный подход к отбору.^[4] Основное предположение состоит в том, что биологические функции намного лучше объясняются инженерными принципами. Способ контроля, который осуществляют стволовые клетки, а также запасные генетические системы, обеспечивающие устойчивость, является свидетельством, подтверждающим это предположение. Эти контролирующие системы также могут играть роль механизмов адаптации, поскольку «выполняют функции буфера гомеостаза [состояния баланса] стволовых клеток и обеспечивают гибкость развития».

Врождённые контрольные системы не только жизненно важны для всех динамичных объектов; они также являются признаком присутствия сложного инжиниринга – в частности, это относится к резервным системам, обеспечивающим устойчивость. Мириады феноменально сложных контролирующих и резервных систем свидетельствуют о поразительной творческой гениальности Создателя, Господа Иисуса Христа.

Ссылки и примечания

1. Rodriguez-Leal, D. et al. 2019. Evolution of buffering in a genetic circuit controlling plant stem cell proliferation. Nature Genetics. 51: 786-792.
2. Stallard, B. To protect stem cells, plants have diverse genetic backup plans. Cold Spring Harbor Laboratory. Posted on cshl.edu on April 15, 2019, accessed May 24, 2019.
3. Coppedge, D. 2018. Darwinians Cannot Agree on What Natural Selection Is. Creation Evolution Headlines. posted on crev.info on April 2, 2018, accessed on May 10, 2019.
4. Guliuzza, R. J. 2018. Engineered Adaptability: Adaptive Changes Are Purposeful, Not Random. Acts & Facts. 47 (6): 17-19.