По своему химическому составу организмы сильно отличаются от окружающей среды, в которой они живут. Большинство химических компонентов живых организмов представляют собой органические соединения, в которых углерод находится в относительно восстановленной или гидрированной форме. Многие биомолекулы содержат азот. В неживой материи углерод и азот распространены гораздо меньше. Они встречаются в атмосфере и в земной коре только в виде простых неорганических соединений. Органические соединения, входящие в состав живого, разнообразны, а большинство из них крайне сложны.
Макромолекулы в клетке состоят из большого числа простых и сравнительно небольших молекул, которые служат строительными блоками, связываясь друг с другом в длинные цепи. Например, молекулы белков построены из 100 или более аминокислотных остатков. В белках обнаружено всего 20 различных аминокислот, однако благодаря тому, что они соединены друг с другом в разной последовательности, они образуют огромное множество всевозможных белков. Нуклеиновые кислоты, подобно белкам, имеют длинные полимерные цепи и состоят всего из 8 строительных блоков – мононуклеотидов. При этом 20 аминокислот и 8 мононуклеотидов – одни и те же у всех организмов.
Поэтому представляется вполне вероятным, что биомолекулы, играющие роль строительных блоков, отбирались в процессе эволюции по своей способности выполнять не одну, а несколько функций. Живые организмы не содержат не функционирующих соединений, хотя существуют биомолекулы, функции которых пока неясны.
Поскольку биомолекулы, являющиеся строительными блоками, идентичны у всех видов организмов, можно сделать вывод, что все живые организмы имеют общего предка. Под функциональным многообразием молекул, являющихся строительными блоками, кроется принцип молекулярной экономии.
