"В начале было Слово…" - читать интересную книгу автора

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА: АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ВЗГЛЯД

Вопрос о происхождении жизни сводится по существу к проблеме происхождения генетического кода. Кто-то хорошо сказал: «Сначала была молекула ДНК». Потому что информация, хранящаяся в молекуле ДНК, — это та информация, которая посредством своего взаимодействия с окружающей ее средой, насколько нам в настоящее время известно, почти полностью контролирует развитие всех биологических организмов. Именно ее взаимодействие с соответствующей средой обеспечивает переход закодированной генетической информации в специфически структурированную материю, из которой состоят все живые организмы.

В приципе кодированную в геноме информацию можно сравнить с книгой или же с видео — или звукозаписью, в которой закодировано внешнее устройство, позволяющее генетической информации в некоторых условиях окружающей среды считывать самое себя, а затем реализовывать считанную информацию в эмбрионо-генетических процессах. Это можно уподобить созданному воображаемым архитектором плану дома, который не только содержит информацию о том, как построить дом, но может, если его план просто бросить в сад, полностью построить этот дом по собственной инициативе и по своему собственному усмотрению, не испытывая нужды ни в подрядчиках, ни в каких-то других привлекаемых извне строителях при условии наличия подходящей среды, а также источника энергии для внутренних «подрядчиков», строящих дом. Он заставлял бы эту стройку функционировать полностью автономно, с использованием только лишь информации, которую он содержит.

Таким образом, было бы правильно сказать, что технология, высказываемая генетическим кодом, на несколько порядков величины выше любой известной человеку технологии, разработанной до нашего времени.

В чем ее секрет? Этот секрет в способности хранить и осуществлять невероятные количества концептуальной информации в условиях предельной миниатюризации системы ее хранения и выборки — системы, состоящей из последовательностей нуклеидов.

Исполнительная биологическая технология великолепна и превосходит все, чего мог достигнуть человек до настоящего времени.

Обратимся к примеру: если бы мы оказались в критическом положении — скажем, у нашей машины спустила бы шина на скоростной дороге, — мы поискали бы поблизости телефон с таким общеизвестным кодом, как «SOS». Этот «SOS», разумеется. вовсе не похож на спущенную шину, которая явилась причиной неприятности, заставившей нас обратиться к этому телефону и подать сигнал «SOS». Но «SOS» — это шаблон, который мы совершенно произвольно приняли для сигнализации о любом таком необычном событии — от зубной боли, когда мы посылаем «SOS» дантисту, до бросания спасательного круга тонущему в воде человеку.

Здесь важно то, что подача сигнала «S0S» предполагает прежде всего концепцию (опасность, критическое положение, необходимость помощи извне). Во-вторых эта концепция, или идея, затем произвольно сочетается со специально выбранной иероглифической или буквенной последовательностью с уменьшенной энтропией (нечто, что нелегко появляется в результате чистой случайности) «S0S».

Таким образом, критическая ситуация (спущенная шина) представляет собой концепцию, или ситуацию, которая произвольно соединяется (путем опосредования кем-то, кто желает сохранить и передать эту концепцию) с любой подходящей последовательностью с уменьшенной энтропией т.е. — с упорядоченной структурой) посредством условного языка.

Этот процесс может быть иллюстрирован азбукой Морзе. В этом коде каждая буква нашего алфавита редуцирована до выражения тремя символами — а именно точкой и тире, а также интервалами между отдельными словами. Так в азбуке Морзе наша концепция, известная как «SOS», становится совершенно произвольной, но взаимно согласованной с условным языком:… _ _ _….

Важно отметить, что:

а) концепция ситуации, связанной с подачей сигнала «SOS», не связана непосредственно с каким-либо известным нам законом природы (химическим или физическим). То есть символ «SOS» логически не связан ни с каким состоянием опасности или тревоги.

б) что условные знаки, используемые для передачи этой концепции («SOS» или… _ _ _…) являются совершенно произвольными. То есть априорной логической связи между «SOS» и… _ _ _… не существует.

Эта условность не имеет ничего общего с законом природы, а навязывается этому закону, управляющему материей, произвольной волей. «Предписание» гласит: «пусть S =…», что, разумеется, сточки зрения закона природы является совершенно произвольным. С точки зрения закона природы языки показывают одинаковые свойства. Так, знак «+» обозначает сложение или соединение, он может быть выражен в английском языке словом «энд», во французском — «е», в немецком — «унд», в норвежском — «ог», в финском — «я». Таким образом, постоянная концепция «плюс» (+) по-разному выражается различными произвольными языковыми условностями. Последовательности «е», «энд», «унд», «ог» и «я» не имеют прямого сходства с концепцией «плюс», но все они кодируют одну и ту же концепцию, или мысль. То есть различные языки выражают одну и ту же концепцию по-разному, но строго в рамках того или иного конкретного языка.

Придя к заключению о том, что для инициации языка должна присутствовать идея, или концепция, а уже потом эта идея или концепция может быть выражена по-разному, но произвольно выбранными языковыми условностями, невозможно не придти к почти очевидному выводу о том, что прежде всего должна существовать концепция и что только после этого эта первичная концепция может быть по-разному выражена в разных языках посредством различения последовательностей с редуцированной энтропией.

Важно помнить, что концепции всегда первичны, а языки лишь вторичны. Вообще, не языки генерируют идеи, а идеи генерируют языки. Это жизненно важный факт, связанный с происхождением идей, предоставленных в генетическом коде. Идеи, т. е. логос у греков, существуют до кода или языка. Поэтому концепция, или логос, первична, а код вторичен.

Далее встает вопрос о хранении и выборке кодированных сообщений или концепций. Разумеется, нормально их можно записать на бумаге или на ином материале для хранения, а затем считывать их для выборки сообщения. Но для этого существуют и другие пути. Инки в Центральной Америке для «записи» и последующей выборки сообщений завязывали последовательности узлов на гирлянде шнуров за отсутствием возможности записывать их буквами на бумаге. Чтобы не тратить много слов, обратимся к примеру:

Возьмем наше сообщение «SOS» и переведем его на язык азбуки Морзе. Тогда «SOS» становится… _ _ _….

Та же концепция сообщения, но другой носитель. Если мы теперь завяжем три узла на шнурке от ботинка, потом три двойных узла и еще три простых, то всякий знающий условный язык азбуки Морзе сможет прочесть сообщение, или концепцию «SOS», хранящуюся на шнурке ботинка.

Здесь важно то, что расшифровать такой код можно не только глазами, но и наощупь (пальцы будут ощущать узлы, считывая сообщение в процессе этого тактильного восприятия).

Таким образом, используя систему точек и тире для выражения каждой буквы алфавита, можно было бы записать таким образом всего «Фауста» Гете с помощью простых и двойных узлов на длинных отрезках веревки. Такую же систему использовали Инки для хранения и выборки информации.

Чтобы сделать поставленную нами картину более полной, отметим, что описанную выше систему можно было бы модифицировать, используя два сапожных шнурка, между которыми подвешены простые и двойные узлы. Если, однако, каждый узел разделить на две части (как и каждый двойной узел) и каждую половину узла связать застежкой «молния», окажется возможным путем просто разведения шнурков в стороны воспроизводить содержащееся на них сообщение, так как последовательности, скрывающие и кодирующие это сообщение, будут по-прежнему сохраняться, хотя и выраженные половинками узлов. Половины узлов можно легко снова соединить в полный узел после разделения.

Таков в принципе способ, используемый во всех биологических организмах для хранения и выборки информации, закодированной на их генетическом коде или системе ДНК / РНК. ДНК в клетке образует двухтяжевые системы (в принципе напоминающие систему двойного сапожного шнурка). Последовательный порядок всей четырехбуквенной системы «узлов» группами по три (кодонами) используются для хранения информации.

Буквы (- «узлы»), используемые в генетическом коде (ДНК), представляют собою четыре простых органических соединения, известных, соответственно, как адеин (А), тимин (Т), (или урацил (U) в РНК), цитозин © и гуаин (G). Эти буквы считываются группами по три, и известны как кодоны. Когда рибосомы считывают, или «ощущают», эти последовательности органических оснований, их структура в химических терминах такова, что при детектировании последовательности GCC в кодоне последний направляет синтез белков в направлении, позволяющем полагать, что следующей добавкой к цепи аминокислоты должен быть алаин.

С другой стороны, если рибосома обнаруживает в последовательности кодона GAC, тогда она создает условия, при которых следующим добавляемым к синтезируемому белку элементом должна быть аспарагиновая кислота.

Решение о совмещении ССиТА (в РНК UA) принимает химическая структура. Эти конкретные пары определяются пространственно — химически. Но один химический принцип не может определять, какие последовательности в кодонах определяют кодированную информацию. Таким образом, чистая химия изначально не является решающим фактором в вопросах характера информации. Этот последний, как мы уже видели, представляет собою истинно неожиданный эффект. С чисто химической точки зрения GC и ТА сочетаются парами, потому что они совместимы пространственно. Но последовательности с химической точки зрения представляют собою истинно неожиданные эффекты, то есть информацию, которая не определяется химически.

Последовательности определяются:

а) несомой концепцией, б) используемым условным языком.

Для упрощения рассмотрим последовательности в английском языке ANI, IAN, NAI, INA, AIN, NIA. Свойства букв не определяют информации, подлежащей хранению. Так ANI, как последовательность выбирается не из-за каких-то свойств, изначально присущих буквам А, N или I, а потому, что она необходима для удовлетворения требований произвольного условного языка, который требует, чтобы значение соединения или «плюса», было выражено посредством А — N — I. С другой стороны, IAN звучит как мужское имя и, как таковое, представляет собою неожиданный эффект, выводимый не из свойств букв, а из их последовательности, определяемой чисто условно. Все другие последовательности могут оказаться бессмысленными последовательностями.

Точно так же последовательности GCC, GAC или GGC не определяются изначально присущими химическими свойствами. Они являются результатом требований условного языка, указывающих конкретную последовательность или порядок для этого конкретного значения. По этой причине будет серьезной интерпретационной ошибкой настаивать на том, что вся биология состоит исключительно лишь из химии и физики просто потому, что невозможно найти в биологических организмах ничего иного чисто химическими и физическими средствами. Эти последовательности как будто бы говорят о том, что каждую функцию клетки можно свести к химическим и физическим явлениям. Фактически же мы обнаруживаем значение и язык, языковые условности и код, в дополнение к принципам химии и физики. Все эти коды зиждутся на законах химии и физики, но не определяются ими и продуцируются не химическими и физическими процессами, хотя и при их посредничестве.

Эти принципы становятся еще более очевидными, если вдуматься в изложенные выше факты, относящиеся к геному, и сопоставить их с анализом автомобильного двигателя. Если взять двигатель как таковой, то с физической и химической точек зрения в нем не найти ничего кроме стали, пластичного металла подшипников, медной проводки и, возможно, некоторого количества пластика. Поэтому механик скажет, что автомобильный двигатель состоит исключительно из этих материалов. Но вот к нему подходит конструктор и просит объяснить форму клапанов и их седел, спиральность клапанных пружин, щели в поршневых кольцах и масляные каналы в коленчатом валу для циркуляции смазки. Рождаются ли все эти жизненно важные формы компонентов автомобильного двигателя из свойств металла и других материалов? Или же эти формы являются внешней информацией, привлекаемой для оказания влияния извне на свойства металла и не имеющей ничего общего с законом природы, хотя закон природы участвует при этом и ставит ограничения, как это воплощено в канавках для поршневых колец?

Точно так же расположение, последовательности, формы и порядок органических оснований в молекуле ДНК являются в столь же малой степени результатом их химических свойств, как форма поршневых колец или как последовательности букв на полосе вашей утренней газеты, которые не являются результатом свойств бумаги, на которой они напечатаны.

Это приводит нас непосредственно к вопросу о структуре и свойствах самой молекулы ДНК.

Это — молекула, длина которой может у биологических клеток некоторого типа достигать ядра (0, 914 м), (тогда как размер самих этих клеток может ограничиваться несколькими микрометрами).

Совершенно так же, как…_ _ _…, в выражении узлами и двойными узлами на сдвоенном сапожном шнурке кодирует сообщение «SOS», т. е. концепцию аварии и стресса, ССС на двойной спирали молекулы ДНК кодирует аланин, как очередную аминокислоту в синтезе белка, происходящем в биологической клетке, a GAC кодирует глицин в качестве следующего включения в синтез белка.

Следует помнить, что генетическому коду свойственно то, что называют вырожденностью. То есть при некоторых обстоятельствах несколько последовательностей могут кодировать одну и ту же аминокислоту — подобно тому, как ЭНД и ПЛЮС (т. е. различные последовательности и буквы) могут кодировать как знак + (плюс), так и концепцию.

Теперь мы вплотную подошли к важной части аргументации, рассматриваемой в настоящем разделе. Она состоит в следующем:

Ряд неслучайных сигналов, или, в этом случав, букв, является основой для хранения генетической информации или концепций на химической молекуле ДНК совершенно так же, как неслучайный ряд букв алфавита используется для хранения различных концепций, например, «SOS», в речи или же в письменном языке.

Каждую букву такого ряда в ДНК можно рассматривать как отдельный, индивидуальный сигнал, считываемый в рамке кодона, который обнаруживают, а затем считывают рибосомы. Следует твердо иметь в виду, что точно таким же образом хранят информацию и книги, которые состоят из последовательностей сигналов (букв алфавита), неслучайно расположенных в виде последовательностей так, что с помощью принятых условностей языка такие длинные последовательности — нити символов можно как синтезировать, так и анализировать. Таким образом, ключевым словом при этом соединении являются последовательные нити неслучайных сигналов, или импульсов, скомпонованных в соответствии с принятыми условностями языка для выражения концепции, идеи или мысли.