Даниил Михайлович Платонов
Информационная феноменология жизни. Часть I: Внутриклеточные информационные отношения
Регламент доступа к генетической информации
Если монопрограмное информационное обеспечение прокариот представлено одной единственной хроматидой без какого-либо резервирования на этом уровне, то, в отличие от этого, геном эукариот представляет собой, с некоторыми нюансами, полностью задублированный комплект программного обеспечения. Исключением являются лишь в мужских организмах не дублированные пары половых хромосом. Такое резервирование совместно с мультипрограммностью естественно сказалось в ходе эволюции на организацию регламентов информационных отношений, способах доступа и передаче информации в последовательности реализации программ.
В прокариотном монопрограммном обеспечении не требовалось специальных функциональных процедур, которые обеспечивают активизацию (проявление) генов в жизненном цикле клетки («экспрессия генов»[54]) или подавляют экспрессию генов («сайленсинг генов»[55]). Все гены прокариотного генома активны и участвуют в организации процессов жизненного цикла клетки. В противоположность этому, в структуре эукариотного генома существуют наборы генов, совместная активация которых может приводить к нарушению необходимых процессов жизненного цикла клетки, и обычно вследствие этого к гибели клетки. Естественно, что переход от полномасштабной активности генов к их выборочной экспрессии наиболее простым путем, в первую очередь, осуществлялся на основе сайленсинга генов, тем более что такой механизм существовал и активно использовался в процессе репарации при синтезе цепей ДНК в прокариотных организмах. Это – метилирование, обеспечивающее инактивированное для процедур транскрипции состояние отдельных участков молекулы ДНК.
Физиологическое метилирование ДНК – единственная ковалентная модификация молекулы ДНК – осуществляется путем переноса метильной группы с S-аденозил метионина на 5-ю позицию пуринового кольца цитозина. Метилирование ДНК обнаруживается на разных стадиях эволюции. Однако, в отличие от прокариотных организмов, у эукариот метилирование утратило функциональное назначение для реализации процессов репарации при репликации молекул ДНК. Гипотеза об участии метилирования ДНК в процессе репарации в эукариотах была опровергнута Араухо (Araujo) с коллегами, которые показали, что в клетках эукариот метилирование ДНК происходит немедленно после репликации и даже фрагменты Оказаки имеют законченный паттерн[56] (структуру) метилирования. Возможно, это связано с изменением топологии молекул ДНК: замкнутая кольцевая топология молекул ДНК в хроматидах прокариот и разомкнутая топология молекул ДНК в хромосомах эукариот.
Ещё одна функция метилирования ДНК в бактериях – это обеспечение механизма распознавания чужеродной ДНК. Рестриктные эндонуклеазы способны отличить чужеродную ДНК от эндогенной на основании паттерна метилирования. Будучи узнанной, незащищенная метилированием чужеродная ДНК подвергается нарезке и уничтожается. Защитная функция метилирования ДНК в эукариотах аналогична его функции в прокариотах, не смотря на то, что в эукариотах метилированию подвергаются только цитозины, расположенные в последовательности CpG[57]. Например, в клетках человека и грызунов чужеродные вирусные последовательности быстро и эффективно метилируются, что обеспечивает надежное выключение вирусных генов. Таким образом, роль метилирования ДНК в распознавании и уничтожении чужого генетического материала сохранилась на протяжении эволюции.
Считается, что значительно более высокая сложность генома эукариот, по сравнению с прокариотами, дает основания предположить, что в этом случае метилированный цитозин может иметь дополнительные функции, например, в качестве «пятого основания». Более того, так как метилирование ДНК является обратимой модификацией и не находится в прямой зависимости от последовательности ДНК, его принято считать эпигенетическим[58] механизмом регуляции экспрессии. На метилировании ДНК основано явление генетического импринтинга. Его суть, по крайней мере, для млекопитающих, сводится к следующему: в организме формируется некоторое множество генов, которые подвергаются стойкой репрессии метилированием их промоторов на стадии формирования либо мужской, либо женской гаметы. Эта метилированность может сохраняться у некоторых генов на протяжении всей жизни организма, развившегося из зиготы, образованной с участием данной гаметы, т.е. данный ген в этом поколении не транскрибируется. Например, у женщин в каждой клетке две Х-хромосомы, но почти все гены в одной из них репрессированы с помощью метилирования промоторов.
Представленные сведения отражают одну из форм регламентации доступа к генетической информации в эукариотных клетках, которая зиждется на функциональной адаптации процессов метилирования молекул ДНК, присущих и прокариотным организмам. На наш взгляд, это иллюстрирует естественную эволюционную преемственность даже в фазе перехода к новому феноменологическому базису информационных отношений. Мы не сподвигнуты на представление этих трансформаций как обязательных, предначертанных и единственно осуществимых в ходе эволюции. Естественно могли быть и другие варианты. Но сложилось так, как сложилось. Главное, что здесь нет ничего сверхъестественного. Все трансформации основаны на том запасе избыточности, во главу угла, – информационных отношений.
Переход к эукариотным информационным отношениям наряду с преемственностью прокариотных механизмов операционного взаимодействия с постоянной (генетической) памятью связан так же с принципиально новой феноменологической парадигмой активного и, в ряде случаев, определяющего участия фенотипической информации не только в исполнении, но и в формировании и создании различных информационных объектов (включая и данные и программы), обеспечивающих организацию управления исполнения внутриклеточных информационных отношений. У эукариот – с мультипрограммным пулом, в отличие от прокариот, фенотипическая информация становится (в семантическом смысле) «на равных» с генетической информацией, являясь активным управляющим компонентом на всех жизненных этапах клетки. Например, фенотипическая информация в виде гистонов с сопутствующими полимеразами и другими ферментами является в значительной степени определяющей в реализации регламентов доступа к генетической информации (естественно, наряду с рассмотренными механизмами метилирования), т.е. участвует в управлении экспрессией генов.
Одна из общих парадигм молекулярной биологии в отношении главных биополимеров клетки сводится к тому, что управление их активностью осуществляется посредством изменения их конформации (формы молекулы в реальных условиях водного раствора цитоплазмы или кариоплазмы). Конформация чаще всего изменяется в результате присоединения (или отсоединения) к биополимеру других молекул, в том числе, и молекул других биополимеров. Двойная спираль ДНК в составе эукариотных хромосом сложно упакована и связана с белками-гистонами. Это затрудняет или делает, подчас, невозможным присоединение полимераз, с помощью которых осуществляется транскрипция. Не вдаваясь в подробности биохимических процессов формирования гистонов и их совместной с молекулой ДНК упаковки в хромосомах, индивидуальной для каждого биологического вида, типа ткани и т.д., отметим, что эти механизмы создают принципиально новый феноменологический эффект, являясь определённым шагом в процессе ароморфоза биосферы. Многие последние исследования дают основание предполагать об архейном первородстве гистонов в симбиозном формировании современных эукариотных клеток. Это лишний раз указывает на естественность эволюционных процессов, не смотря на их сложность, многоаспектность и нелинейность.
Эукариотная пространственная стратификация процессов синтеза нуклеиновых кислот.
В эукариотных клетках на этапах их эволюции произошли по сравнению с прокариотами серьёзные изменения процессов формирования загрузочных программных модулей (молекулы иРНК), которые управляют работой клеточных процессоров (рибисомы). Это, в значительной степени, было обусловлено и явилось фактически следствием результатов перестройки структурной топологии хранения первичной генетической информации.
Напомним, память генома прокариот (феноменологически – внешняя память) представлена одиночной хроматидой, которая организована топологически замкнутой кольцевой молекулой ДНК. С учетом монопрограммности информационного обеспечения прокариот такая топология создала возможность одновременной реализации на одной молекуле иРНК процессов транскрипции и трансляции. Характерным для этой ситуации является то, что в бактериальной клетке организована единая, без разграничения доступа информационная среда. Различия определяются лишь формой представления и носителями информации:
а)геном на ДНК,
б)операционные загрузочные программные модули однозначной актуализации генетической информации на молекулах иРНК,
в)первичные данные – аминокислоты с адресным обеспечением на молекулах тРНК,
г)фенотипическая информация на основе белковых молекул. При этом ресурсное обеспечение (включая энергообеспечение) реализуется в среде единой внутриклеточной протоплазмы на основе общего внутриклеточного метаболизма.
Необходимая вследствие мультипрограммности эукариот организация регламентации доступа к генетической информации, наряду с рассмотренными преемственными от прокариот механизмами, стимулировала появление новых физиологических (операционных) функций различных клеточных элементов. С этих позиций, можно обратить внимание на функции цитоплазматических мембран (ЦПМ). Также как и у прокариот ЦПМ эукариотных клеток продолжают играть активную роль не только в обеспечении тех или иных пограничных функций, но и функций своего рода клеточных органелл, которые способствуют реализации воздействия фенотипической информации на жизнь клетки. Такая активность естественно сопровождалась достаточно высокой интенсивностью динамических преобразований ЦПМ, на которых «опробовались» новые функции, как трансцендентного аспекта (интерфейсы взаимодействия клетки с окружающей средой), так и имманентного аспекта (участие в организации обратной связи влияния синтезированных белковых продуктов на экспрессию первичной генетической информации).
Одним из важнейших феноменологических актов формирования эукариотного эндоклеточного симбиоза можно считать то, что произошло не простое слияние клеточных оболочек в одну ЦПМ, а сформировалась новая структурная топология из двух несвязанных оболочек, расположенных одна в другой. Это позволило реализоваться существенной стратифицикации внутриклеточных ресурсов по возможностям воздействия на них, как окружающей среды, так и продуктов внутриклеточного синтеза.
Внешняя клеточная оболочка практически оставила за собой функции регулирования трансцендентных трофических и энергетических отношений, оставив в стороне участие в имманентных информационных отношениях, присущее прокариотам. Исключение, по-видимому, составляют лишь процессы регулирования акта сингамии при прохождении сперматозоида в оплодотворяемую клетку. С одной стороны это ключевой фактор диплоидной парадигмы размножения эукариотных организмов, но с другой стороны это редкое трансцендентное эксклюзивное воздействие (явление), по крайней мере, в структуре многоклеточных организмов. При этом можно отметить, что материально-физический масштаб имплантируемого в яйцеклетку сперматозоида, как физического объекта, совпадает по масштабам с трофическими продуктами. Эволюционно это тесно коррелируется с развитием у эукариот фагоцитарной[59] формы питания на основе появления актиново-миозиновой системы (актин и миозин – универсальные сократительные белки клеток эукариот, отсутствующие у прокариот).
Утверждается, например В. В. Малахов: «Появление таких эукариотных организмов необычайно ускорило биотический оборот, поскольку они стали потребителями бактериальной биомассы. Переваривая клетки бактерий, фаготрофные эукариоты быстро возвращали в биотический круговорот элементы, которые до этого могли вернуться в него только путем медленного разложения… Способность к фаготрофному питанию предопределила возможность активизации появления у эукариот клеточных эндосимбионтов». Эти факторы вполне естественно оправдывают предположение о естественной стимуляции развития не только эукариот, но и биосферы в целом.
В отличие от участия внешней плазматической мембраны лишь в трансцендентных системных клеточных отношениях, внутренняя, ставшая ядерной, ЦПМ стала полностью ориентированной на имманентные информационные отношения. В обеспечении устойчивости жизненных циклов клеток эффективность такого явления естественно определялась высокой значимостью организации регламентов доступа к генетической информации. Отметим, все непосредственные процедуры работы с первичной генетической информацией (репликация: ДНК→ДНК и транскрипция: ДНК→иРНК) происходят у эукариот в ограниченном замкнутом объеме ядра со своей кариоплазмой. Только по окончании интерфазы митотического цикла, когда фактически полностью завершены локальные формирование и структуризация не только хроматид, но и хромосом будущих дочерних клеток с их гистонами, только после этого начинается фрагментация (распад на отдельные цистерны) ядерной оболочки. Таким образом, в определенной степени, обеспечивается глубокий и очень специфический регламент доступа к генетической информации.
Специализация внутриядерного метаболизма на синтез нуклеиновых кислот послужила, достаточно естественно, тому, что состав кариоплазмы стал существенно отличаться от состава цитоплазмы.
Высоко энергоемкие процессы формирования белков, ферментов на их основе, а также клеточных структур и органелл, остались вне ядра, реализовываясь непосредственно в цитоплазме. Это привело к обеднению кариоплазмы продуктами и веществами не участвующими в синтезе нуклеиновых кислот, например, аминокислоты. В отличие от этого в ограниченном объеме кариоплазмы требовалось наличие фактически всего клеточного ресурса элементов и соединений для синтеза нуклеиновых кислот (ДНК и весь спектр РНК).
Нужно отметить, что синтез нуклеиновых кислот в клетке по технологии тиражирования существенно отличается от процессов синтеза и тиражирования белков. Для белков на основе рибосомной многопроцессорности обеспечивается достаточно высокий порядок тиражирования. У белков, имеющих одну копию гена, и имеющих наибольшую скорость синтеза, (например, если взять миоглобин) за один оборот клеточного цикла на каждую молекулу иРНК приходится более 10000 молекул белка, т.е. с одного гена (элемента генетической информации) тиражируется до 104 экземпляров идентичных белковых продуктов. Фактически это иллюстрирует одну из основополагающих парадигм организации внутриклеточных информационных отношений: генетическая информация мультиплицируется при переходе в фенотипическую информацию. Это достаточно естественно определяется тем, что для реализации информационных отношений, заложенных в геноме живых организмов, в каждой клетке практически с «нуля» должны быть созданы операционные структуры, обеспечивающие возможность реализации этих отношений.
Так как конкретное материальное воплощение создания hardware осуществляется процессами, создаваемыми и управляемыми в значительной степени уже не генетической, а фенотипической информацией, то именно на эти процессы в основном ориентирован внутриклеточный метаболизм в объеме протоплазмы, а так же тансцендентные трофическое и энергетическое обеспечения. Это принципиальным образом отличает живые организмы от искусственных вычислительных систем, функционирующих на «готовом» идентифицированном hardware. Хотя следует отметить, что нечто похожее осуществляется в суперкомпьютерах, но там это происходит, в основном, только на уровне software.
В отличие от мультипликативной парадигмы формирования фенотипической информации, процессы синтеза нуклеиновых кислот в клетке исключают мультитиражирование. Создаются только единичные копии генетически заложенной информации о необходимых нуклеиновых кислотах и их количестве. Это касается, как процессов репликации ДНК, так и процессов формирования различных типов РНК. Этим охвачены все основные типы РНК, включая: рРНК и тРНК, как основа операционных средств реализации внутриклеточных информационных отношений, а также иРНК, как средства реализации оперативной памяти для исполнения программ синтеза белков. К этой категории относятся и промежуточные в феноменологическом смысле информационные объекты, такие как интерферирующие РНК (siRNA) и микро РНК (miRNA).
При этом следует обратить внимание, с одной стороны, на ограниченность объема клеточного ядра, а, с другой стороны, на то, что у высших организмов по сравнению с прокариотами существенно возрастает содержание ДНК на гаплоидную клетку: например, с 4,2*106 пар нуклеотидов у E. Coli до 3,3*109 пар нуклеотидов у человека. Не это ли явилось причиной накопления в геноме эукариот, так называемой, «ненужной», а иногда даже интерпретируемой как «мусорной», информации?
Тенденции обогащения генома эукариот информацией, не содержащей программ синтеза белков, наглядно иллюстрируются, например, процессами формирования молекул рРНК. Растущие клетки за один оборот клеточного цикла должны синтезировать порядка 106 молекул рибосомной РНК каждого типа, чтобы можно было осуществить сборку необходимого количества рибосом, присутствующих в каждой клетке. Следует учесть, что здесь нет стадии трансляции, на которой могло бы произойти резкое увеличение выхода продукции, поскольку рРНК является конечным продуктом данных генов. В этом случае синтез необходимого числа молекул рРНК обеспечивается тем, что гены, кодирующие эти РНК, (гены рРНК), представлены в геноме клетки большим числом копий. У животных рибосомные гены составляют около одного процента от общего числа активных генов, и транскрипция рРНК соответствует 30– 40% от общего объема клеточной транскрипции.
Более того, так как скорость общего синтеза белка в клетке определяется в значительной мере общим количеством рибосом, доступных для взаимодействия с иРНК, то в эукариотных клетках произошла еще одна топологическая стратификация клеточного объема. Уже внутри ядра практически на все этапы жизненного цикла клетки формируется, так называемое «ядрышко». В нем создаются условия стимуляции синтеза именно рибосмных полуфабрикатов, как основы создания внутриклеточной операционно-процессорной среды реализации информационных отношений.
С учетом этих сведений представляется достаточно обоснованной гипотеза, что именно топологическая системная стратификация, как форм хранения генетической информации, так и процессов синтеза генетической и фенотипической информации, способствовала активной адаптации и развитию экзон-интронной организации структуры и архитектуры генома эукариотных клеток.
Процессинг и формирование программной информации синтеза белков.
Процессы, связанные с непосредственной транскрипцией информации с молекул ДНК – постоянной («внешней») генетической памяти, на молекулы ядерной РНК (яРНК) и их «созревание» (актуализация) до возможности реализации на их основе «рабочих» конформаций процедурно активных форм молекул РНК (рРНК, тРНК, иРНК и малых форм молекул РНК) получил название процессинг синтеза РНК.
Можно отметить, что явление процессинга в той или иной мере присуще всем ветвям видовой специализации Земной Биоты[60], начиная с самого высокого уровня: эукариоты (Eukaryota) и прокариоты (Prokaryota), включая: археи (Archaea) и эубактерии (Eubacterium). Это подчеркивает реликтовость этого явления. Конечно, в ходе эволюции происходила определённая специализация различных механизмов процессинга в соответствии с ароморфозмом видового многообразия. Можно уверенно отметить два принципиальных феноменологических различия в направлении адаптации механизмов процессинга, которые проявляются на всём протяжении эволюции живых организмов. Это:
а) обеспечение синергетической увязки клеточного hardware в структурной компоновке и процедурной синхронизации;
б) развитие software на основе вовлечения его «недекларированных возможностей» в функциональную структуру клеточного информационного обеспечения.
Естественно, в реальных условиях средства реализации этих направлений чаще всего не только тесно связаны и пересекаются, но не редко одни и те же элементы одновременно участвуют в выполнении функциональной нагрузки по обоим направлениям. В определённой степени это схоже с упомянутой проблематикой увязки специализированных и универсальных информационно-вычислительных комплексов. В обоих случаях глубокое перекрытие средств порой затрудняет эффективный анализ изучения таких систем.
Обеспечение синергетической увязки клеточного hardware и процедурной синхронизации процессинга РНК обычно связано с концевыми (оконечными) структурами синтезируемых молекул РНК (например кепування, полтиаденилирование и другие возможные действия удаления, присоединения и модификации оконечных нуклеотидов). В отличие от этого, модификация и развитие software наряду с перечисленными процедурами в основном определяется экзон-интронной организацией клеточных геномов. Её порождением являются различные процедуры сплайсинга[61] молекул пре-РНК, транскрибируемых с молекул ДНК (формализация и операционная актуализация генетической информации). Это наблюдается, как в эволюционных процессах, так и во внутренних клеточных жизненных циклах.
Можно отметить, что все процедуры сплайсинга в той или иной степени опираются на вторичные и трехмерные пространственные структуры молекул РНК. Кстати, именно благодаря этому уровню организации молекул РНК образовались внутриклеточные операционные средства (рРНК, тРНК), обеспечивающие возможности программной реализации внутриклеточных информационных отношений на основе генетической и фенотипической информации. Создаётся впечатление, что экзон-интронная структура генома на начальных эволюционных этапах явилась некоторым побочным результатом синтеза клеточных РНК в условиях (пусть эпизодического, но устойчиво существующего) межклеточного параллельного переноса информации и возможностей процессов трансцендентной генетической рекомбинации (например, типа конъюгации). Интроны, так или иначе включенные в структуру генома, после транскрипции и процедур сплайсинга не имели в структуре клеточной протоплазмы комплементарных протеиновых комплексов для образования каких-либо функционально значимых структур. Это в свою очередь приводило к формированию процессов утилизации невостребуемых фрагментов транскрибируемых пре-РНК, по сути дела, чем и является сплайсинг. Замкнутость этих процессов на уровне взаимодействия лишь молекул РНК (фактически без привлечения ферментов с протеиновыми компонентами) и единообразие этих процессов для всех ветвей биоты, по-видимому, говорит о глубокой древности формирования этих процессов. Эта реликтовость в очередной раз подчеркивает единство живой природы на Земле.
Исследования экзон-интронной архитектуры организации генетической информации показали определенную самостоятельность их «жизненных циклов», как в структуре клетки, так и в её потомстве. После вырезания из пре-РНК и формирования выделенного интрона, его отношения с генетическим аппаратом клетки достаточно схожи, например, с внутриклеточной жизнью плазмид. Особенно, если учитывать возможности обратной транскрипции, т.е. синтеза ДНК на матрице РНК интрона. Вместе с тем, именно имманентная сущность интронов, как мобильных генетических элементов, является их основным отличием от других представителей этого класса генетических структкр. Действительно, они находятся в структуре генома, а не приходят в клетку извне. Это свойство весьма существенно оказало своё влияние в ходе формирования и адаптации механизмов регуляции внутриклеточной жизнедеятельности интронов для различных групп биоты.
Оказалось, что имеются существенные различия в РНК-процессинге некодирующих РНК (рРНК, тРНК, мяРНК и др.) и пре-иРНК. Для некодирующих РНК экзон-интронная организация генома достаточно широко и схоже представлена во всех ветвях биоты. Этот класс молекул РНК после полного завершения транскрипции находится свободно в пространственном состоянии, что даёт возможность организации и формированию их вторичной и пространственной структуры на основе процессов супрамолекулярной химии (в частности, свёртывания, подобно белкам).
Для прокариот и эукариот фактически идентичны процессы супрамолеклярного формирования вторичной (пространственной) структуры молекул РНК операционных клеточных структур (органелл).
Представляется, что достаточно аналогично и формирование интронов этой группы молекул РНК в прокариотном и в эукариотном надцарствах.
Вместе с тем, возможности тиражирования интронов у прокариот значительно ограничены за счет жесткости процедур репарации синтеза кольцевых замкнутых молекул ДНК. В то же время, незамкнутая топология хромосомных молекул ДНК создаёт больше свободы имманентного включения интронных копий в структуру генома. Ни этим ли объясняется слабая распространенность этого типа мобильных генетических элементов у прокариот и широкое распространение их у эукариот? Для сравнения: у эукариот отношение интроны/экзоны (по длине) равно 9:1, а у прокариотов это соотношение обратное, 1:9.
С этих позиций интересны результаты исследования биологов из Техасского университета в Остине термофильной цианобактерии Thermosynechococcus elongatus, обитающей в горячих источниках. Это единственная бактерия, в геноме которой обнаружено много – целых 28 – интронов группы II. Результаты этих исследований показали, что при определённых условиях, особенно при высокой температуре, бактериальные интроны группы II могут размножаться очень быстро и встраиваться в разнообразные участки хозяйской ДНК. Высокая температура облегчает расплетение двойной спирали ДНК.
Этим, по-видимому, по мнению исследователей объясняется тот факт, что единственной бактерией, в чьем геноме интронам группы II удалось размножиться, оказался термофильный T. elongatus.
Этот пример может служить иллюстрацией того, почему у архей – обитателей анклавов с экстремальными термическими условиями, сформировалась инфраструктура hardware, способствующая реализации возможностей экзон-интронной организации генома с альтернативным сплайсингом[62]. Пусть у архей распространение получила лишь ограниченная вариативность альтернативного сплайсинга, но динамика изменения среды в экстремальных анклавах, видимо, способствовала формированию процессинга РНК, который в условиях формирующегося эукариотического эндосимбиоза стал прототипом этого процесса в царстве эукариот.
Двухкамерная топология эукариотических клеток привела к возникновению специфических особенностей процессинга РНК у эукариот по сравнению с прокариотами. В то же время, можно отметить, что результаты процессинга некодирующих РНК в клетках организмов обоих надцарств феноменологически практически идентичны, не смотря на различные условия реализации (созревание транскрибируемых молекул пре-рРНК и пре-тРНК для прокариот в среде клеточной протоплазмы, а для эукариот в среде клеточного ядра). В отличие от этого, созревания транскрибируемых молекул кодирующих РНК (пре-иРНК) у прокариот и эукариот разнятся не только и не столько условиями протекания реализации процессинга, сколько новыми феноменологическими возможностями клеточного информационного обеспечения. Эта феноменологическая новизна связана с активностью альтернативного сплайсинга у эукариот. В результате этого, например, при наличии у человека всего – !03 генов, кодирующих белки, видов белков в клетках человека насчитывается до 106 (согласно результатам проекта ENCODE – Энциклопедия элементов ДНК, 2012г.).
В прокариотных клетках для каждой молекулы иРНК процессы транскрипции и трансляции происходят одновременно. Вследствие этого возникают серьёзные ограничения плацдарма, на котором могут развиваться и проявляться факторы вторичной структуры молекул иРНК. Кроме того, у прокариот в их жизненных циклах не регламентированы акты конъюгации, во время которых происходит модификация генома. Эти акты возникают эпизодически случайным образом лишь в процессах межклеточного параллельного переноса генетической информации между прокариотными организмами. Для внутриклеточных информационных отношений они являются внешними – трансцендентными, воздействиями, не зависящами от клеточной генетики. Возможно, именно этими обстоятельствами объясняется ограниченность вариативности белкового спектра прокариот, которая формируется на основании экзон-интронной организации генома.
В эукариотных организмах линейная структура хромосом в определённой степени сняла жесткость ограничений на процессы тиражирования интронов. На это накладывается четкая регулярность межхромотидной конъюгации в актах сингамии диплоидных организмов. Возможно именно это определило распространенность альтернативного сплайсинга и доменный характер вариабельности белков многоклеточных эукариотных организмов.