Задание №178339: Турнир Ломоносова 2012

4. В клетках эукариот (к которым относится и человек) молекулы ДНК,
содержащие наследственную информацию, находятся в ядре. А у про
кариот ядра нет, а молекулы ДНК есть, и они тоже содержат наслед
ственную информацию. Как вам кажется, какие преимущества даёт
наличие клеточного ядра? Приводит ли его наличие к каким-то про
блемам? Перечислите как можно больше проблем и преимуществ.
Ответ. Преимущества наличия ядра в клетке связаны в первую оче
редь с наличием ядерной мембраны. Она отделяет внутреннее простран
ство ядра от цитоплазмы. Это позволяет отделить многочисленные био
химические процессы, идущие в ней, от места хранения наследствен
ного материала. В ядре же сконцентрированы вещества, работающие с
ДНК, это позволяет повысить их локальную концентрацию и увеличить
эффективность работы.
Кроме того, ДНК в ядре расположена не беспорядочно. Ядро имеет
свою структуру, различные участки генома расположены на определён
ных местах. Это позволяет увеличить размеры генома.
Ядерная мембрана отделяет место синтеза белка от места синтеза
РНК. Такое разделение позволяет включить дополнительные регуля
торные механизмы. Например, РНК может не выходить из ядра, накап
ливаясь в нём до поры.
Также в некоторых случаях ядерная мембрана может служить
дополнительным барьером на пути проникновения вредоносных объек
тов, таких как вирусы.
Однако наличие ядра как отдельного органоида несёт и определён
ные неудобства. Очевидно, что поддержание такой структуры требует
дополнительных затрат веществ (хотя бы на построение ядерной мем
браны) и энергии. Транспорт веществ через ядерную мембрану также
идёт с затратой энергии.
Увеличивается промежуток времени между синтезом РНК и считы
ванием с этой РНК белка. К тому же клетка теряет некоторые регуля
102

торные механизмы, основанные на том, что у безъядерных организмов
рибосомы могут начинать синтез белка не дожидаясь, пока РНК будет
до конца сформирована.
Отделение наследственного материала от остальной части клетки
ведёт и к проблемам с делением. Этот процесс усложняется и также
становится более энергозатратным. Это приводит к снижению скорости
размножения клеток, что также может быть нежелательно.
Наконец, любое увеличение сложности системы (а формирование
ядра безусловно ведёт к увеличению сложности) ведёт к увеличению
числа ошибок в работе системы, последствия которых точно предска
зать трудно.