От организма к молекуле?
Латинское выражение ab ovo означает, по утверждению любого словаря иностранных слов, «с самого начала» (иногда в скобках приводится и дословный перевод — «от яйца»). Именно так, ab ovo, и рекомендуется начинать изложение во всяком литературном произведении, где хоть в какой-то мере затрагиваются серьезные научные проблемы. В том, что проблемы, которые собираются обсуждать авторы этой книги, действительно серьезные, сомневаться не приходится: шутка сказать, читателю обещано ни более ни менее, как объяснение сущности жизни!
Однако начинать это объяснение можно по-разному. Можно, например, пойти по чрезвычайно благоприятному для популяризатора пути «исторической последовательности», то есть, попросту говоря, рассказать об истории биологии начиная с века эдак шестнадцатого (до нашей эры, разумеется).
Рассказать о великих ботаниках и зоологах прошлого, трудами которых все огромное растительное и животное царство уложилось в единую стройную классификацию и каждый организм оказался приписан к определенному классу, отряду, роду и так далее. Рассказать о физиологах, исследовавших отдельные органы животных и растений, их реакцию на различные раздражители и взаимосвязь в организме. Подробно рассказать об открытии клетки — самой маленькой «живой» частички организма — и о ее устройстве: ядро, протоплазма и прочее.
Затем речь пошла бы о работах выдающихся биохимиков (это уже конец XIX — начало XX века), в которых было со всей очевидностью показано, что суть жизни состоит в непрерывной и очень хитроумно устроенной последовательности химических реакций, происходящих в клетке. И наконец, красочно был бы описан «взрыв» биологии, происшедший в последние десятилетия: появление молекулярной биологии, которая в основном занимается всего лишь двумя типами биологических молекул — белками и нуклеиновыми кислотами, ибо жизненные процессы «на молекулярном уровне» зависят главным образом именно от них.
Подобный «историзм» изложения удобен не только потому, что избавляет авторов от необходимости мучительно соображать, о каких вопросах следует упомянуть вначале, а какие оставить для более позднего рассмотрения (кстати, в том, что эта проблема не надумана, читателю придется убедиться очень скоро). Весьма привлекательной кажется также и возможность описания всяких любопытных исторических подробностей: от покроя камзолов и формы шляп биологов XVIII века до любимых сортов сигарет современных нобелевских лауреатов — молекулярных биологов, благо дотошные историки науки и репортеры крупнейших газет мира докапываются и до более мелких деталей жизни великих ученых. И — позволим себе пофантазировать — история открытия крупным немецким зоологом М. нового вида ракообразных будет куда более интересной, если учесть, что именно в это время его бедное сердце разрывалось от неразделённой любви к баронессе фон Н. …
Более того, следуя приведенной схеме, можно не опасаться зловещего вопроса, который все еще иногда раздается на научных собраниях самого разного уровня: а с чего бы это биологам, которые испокон веков имели дело с организмами, заниматься изучением каких-то там молекул? К сожалению, опасения такого рода никак нельзя назвать шуточными: еще пару лет назад, присутствуя на защите диссертации, посвященной теоретическому исследованию биологических молекул, диссертации, насквозь биологической, хоть и выполненной с помощью математических формул и электронно-вычислительной техники, авторы были свидетелями вопроса, заданного одним из членов ученого совета: почтенный профессор поинтересовался, какие именно организмы имел диссертант в своем распоряжении для проведения работы…
И тем не менее мы скрепя сердце вынуждены отказаться от выгод, которые предоставляет нам «естественное» историческое течение повествования. Наша цель — разговор о молекулярной биологии, и в этом случае предпочтительнее вести речь не о пути, пройденном биологией от «организма к молекуле», а об исследованиях обратного направления — «от молекулы к организму». Мы попытаемся построить замкнутую схему «элементарных» жизненных явлений на основе описания строения, свойств и способа возникновения молекул белка — основы всех жизненных процессов.
Наш подход, конечно, не является оригинальным; достаточно вспомнить знаменитое определение Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел»; авторы обращают внимание на этот момент главным образом потому, что намерены в своем изложении очень значительно урезать в правах «нуклеиновую» часть молекулярной биологии, ограничиваясь тем ее минимумом, который необходим для иллюстрации роли нуклеиновых кислот как раз в обеспечении «существования белковых тел».
Впрочем, такое построение книги нам представляется вполне естественным, может быть, потому, что ее черновой вариант писался на бумажных отходах нашей профессиональной деятельности — распечатках ЭВМ, содержащих результаты расчетов строения различных элементов белковых молекул. Конечно же, далеко не всякий разговор о белках окажется разговором об основе жизни, но всякий разговор об основе жизни — это прежде всего разговор о белках, а мы собрались как раз побеседовать о жизни…
Все же начнем с ДНК
Говорят, интеллигентная барышня середины прошлого века обычно получала свое образование в Институте благородных девиц. Прилежная выпускница, полностью усвоившая программу этого заведения, умела музицировать, танцевать и изъясняться на некоторые темы по-французски. С тех пор минули многие десятилетия. В наши дни любая барышня (авторы позволяют себе перенести в современность этот несколько архаичный, но, несомненно, очень емкий термин) со средними претензиями на интеллигентность знает, что ДНК — носитель наследственной информации. Это ей известно не менее достоверно, чем, скажем, то, что E = mc2.
Разумеется, нам нечего возразить информированной барышне. Во-первых, потому, что дело обстоит именно так, во-вторых, потому, что двумя-тремя бестактными замечаниями легко нарушить ощущение ее интеллектуального комфорта, а это, согласитесь, поступок, совершенно недостойный галантных кавалеров. Лучше польстить сравнением ее удобного научного образования с наукой, изобретенной подрядчиком Модели из рассказа американского писателя Р. Шекли «Планета по смете». Модели, помнится, тоже отвечал на возмущенные вопросы заказчика планеты Земля — господа бога — о том, почему горы так высоки, а океанов так много, одним решительным утверждением: «Таковы законы природы». В большинстве случаев такого объяснения оказывается достаточно, однако рано или поздно находятся неуживчивые люди, которые начинают задавать бестактные вопросы.
Почему именно ДНК? Каким образом эта самая генетическая информация размещена в ДНК?
Заранее оговоримся: ответ на эти вопросы сложен и в полной мере еще неизвестен, но именно на пути поиска такого ответа и произошли удивительные события, приведшие в конечном счете к утверждению самого термина «молекулярная биология». Да и нетрудно понять, что без этого сам по себе тезис: «ДНК — вещество, содержащее наследственную информацию» — мало чем отличается от совсем уж общего принципа: «Существует материальный носитель наследственности», споры в отношении которого как будто бы утихли.
Итак, нас интересует ДНК. Объяснение начнем с самого простого: ДНК — это сокращенное название дезоксирибонуклеиновой кислоты. Будем считать, что понятие «кислота» не требует пояснений, «нуклеиновая» же означает «ядерная», содержащаяся в ядрах клеток (от латинского слова «нуклеус» — ядро). Смысл туманной приставки «дезоксирибо» выяснится впоследствии.
Молекулы этого химического соединения с чуточку хитроумным названием можно найти в каждой клетке каждого организма. Впрочем, бывают и клетки, в которых ДНК как будто нет, но, с другой стороны, бывает и внеядерная ДНК. Читателя, который при этих словах встрепенулся, чтобы схватить авторов за руку и указать на очевидную бессмыслицу — «внеядерная ядерная кислота», — просим выслушать коротенькое оправдание.
