При создании белков, которые будут служить телом молекулярных машин, главной задачей является обеспечить им нужную форму и стойкость к воздействию внешних факторов, способных разрушить эту форму. Обычные полипептиды, то есть искусственно синтезированные цепочки аминокислот, а не созданные в клетке на рибосоме, при сворачивании в пространственный клубок создают неустойчивые формы. Во-первых, у них нет одной и той же конечной структуры, как нативная форма у белков, то есть конечная форма может быть разной у одной и той же цепочки. И, во-вторых, они существенно менее устойчивы к действию температуры и различных денатуратов. Если белки способны сохранять свою структурную целостность в каком-то определенном диапазоне параметров, то искусственные полипептиды начинают «разваливаться», то есть терять элементы структуры, практически сразу, как только появляется неблагоприятный фактор.
1. То есть задача белка обеспечить молекулярной машине прочность и форму, что в обычных машинах делает «железо» или «hard». Например, белковые ферменты имеют тело с манипуляторами, которые «хватают» определенные молекулы и соединяют их вместе, что ускоряет ход химических реакций в миллионы раз. Но никакого «soft», то есть программного обеспечения, в теле молекулярной машины нет, а, как известно, любая машина без этого превращается просто в груду бесполезного железа. Так называемая «генетическая информация» в хромосомах к программе управления молекулярной машиной никакого отношения иметь не может, они просто физически находятся в разных местах и не взаимодействуют, да и сама «генетическая информация» – вовсе не код управляющей программы, а просто шаблон для копирования, который используют в своей работе молекулярные машины ДНК и РНК-полимеразы. ДНК-полимераза может работать и вне клетки, то есть в отсутствии генетической информации. На практике уже давно используют ПЦР (полимеразную цепную реакцию) для получения копий имеющегося в наличии образца ДНК.
Могут ли быть молекулярные машины просто механизмами наподобие часов, то есть работать без программного управления, которым снабжаются современные станки и машины? Видимо, для очень простых молекулярных машин такую возможность пока нельзя исключить. Однако для сложных молекулярных машин, таких как рибосома или РНК-полимераза, наличие программы управления выглядит обязательным условием. Так, например, у хорошо изученной бактерии кишечной палочки (Escherichia coli) найдено около сотни факторов, которые регулируют работу ее РНК-полимеразы (Википедия, статья «РНК-полимераза», 2014). Для механизма такое большое число регулировок выглядит неправдоподобным, а при наличии программы управления это не является проблемой. Если во время своей работы РНК-полимераза обнаруживает поврежденные участки ДНК, то привлекает другие ферменты для ее восстановления. Некоторые ДНК-полимеразы также обладают способностью исправлять ошибки во вновь собираемой цепочке ДНК. Если происходит обнаружение неправильной пары нуклеотидов, ДНК-полимераза откатывается на один шаг назад, исключает неправильный нуклеотид из цепочки и затем вставляет на его место правильный, после чего репликация продолжается в нормальном режиме. Понятно, что такое поведение РНК и ДНК-полимеразы слишком сложно для механизма без программы управления. Еще нужно принять во внимание, что молекулярные машины для своей работы обычно потребляют тепловую энергию окружающей среды. По сути, они повышают упорядоченность в некотором окружающим их пространстве, или, другими словами, понижают энтропию. А такое поведение возможно только при разумном или запрограммированном разумом вмешательстве, потому что под действием только физических законов хаотичность- (энтропия) в замкнутой системе должна увеличиваться.
Если по поводу простейших молекулярных машин еще можно спорить об их чисто механическом принципе работы без участия управляющих программ, то для сложных молекулярных машин уже очень затруднительно объяснить их работу без привлечения управляющих ими программ. И тем более невозможно объяснить работу клетки в целом без наличия в ней управляющего центра, ответственного за координацию и слаженность одновременной работы десятков и даже сотен тысяч молекулярных машин. В этом центре должна контролироваться целостность клетки, если она где-то нарушается, то выдаются команды молекулярным машинам на ее восстановление, в соответствии с «образом» целой клетки, который должен храниться где-то в памяти управляющей программы. Также должны существовать системы тревоги на случай вторжения в тело клетки инородных тел и борьбы с ними. Если изменяются внешние условия, например, температура, то соответствующие датчики должны давать команды на переход к аварийному функционированию систем клетки и т. п. То есть система управления клеткой должна быть мощной, информационно насыщенной, ее было бы невозможно не заметить, если бы она существовала в теле клетки. Но ее там нет, это совершенно очевидно. Однако, не менее очевидно, что она должна существовать. Парадокс можно разрешить, только признав, что она расположена в смежном пространстве, невидимом для нас, и оттуда управляет процессами в клетке. И эта управляющая система и есть, очевидно, та самая «жизненная сила», в этом случае для клетки, которую искали, не сомневаясь, что она существует, многие поколения ученых от Аристотеля до Ламарка.
Все естественные образования неживой природы действуют только в рамках подчинения физическим законам сохранения: массы, заряда, энергии и т. д., у них нет цели выше этого подчинения. В то время как те устройства и машины, которые создает человек, имеют другие цели и задачи, например, швейная машина должна сшивать куски ткани, компьютер правильно производить операции с числами. Конечно, эти устройства также действуют в ограниченных рамках физических законов, но они сконструированы так, чтобы помимо этого простого подчинения выполнять еще цели и задачи, нужные человеку. Атомы и молекулы нашего материального мира представляют собой очень гибкий конструктор с широчайшими возможностями для творчества. По сути, весь наш мир – это всего лишь различные комбинации нескольких частиц: протонов и нейтронов, из которых состоят ядра атомов, электронов, которые вращаются вокруг ядер, и фотонов, которыми обмениваются остальные частицы. Но ведь с помощью последовательности всего из двух цифр, например, нулями и единицами, в двоичном коде можно записать любую информацию: от романа Толстого или телефонной книги до многосерийного фильма. Также и из последовательности всего нескольких частиц можно образовать целую Вселенную. Другое дело, что нужен кто-то, способный увидеть не просто однообразную и унылую бесконечность одних и тех же частиц, а осознать разницу между отдельными телами и оценить красоту их разнообразного сочетания.
Не только клетка, но и молекулярные машины в ней имеют свои цели и сверхзадачи, далеко выходящие за рамки простого следования физическим законам. Такие сверхзадачи могли быть поставлены и осуществлены в реальной работающей конструкции только неким разумом, здесь просто нет других альтернатив. Все теории случайного возникновения жизни и клетки, как элементарной единицы жизни, держатся только на убеждении, что никакого разума до человека на Земле не было. А если завтра появятся представители этого древнего разума и скажут, что жизнь на Земле это результат нашего творчества, мы ее создали, и мы ее постепенно совершенствовали. Тогда все шаткие построения теорий случайного возникновения жизни мгновенно рухнут, потому что исчезнет единственный фиговый листок, который хоть как-то прикрывает очевидную нелепость аргументации о случайной сборке живых существ.
Одна из таких теорий, ставшая довольно популярной, предложена Ричардом Докинзом, и изложена в его книге «Эгоистический ген» (1977). Ричард Докинз известен как строгий материалист, который не приемлет ничего вне материального, и уж, тем более, никакой души, никакого Бога. Суть его идеи в том, что генам приписывается эгоистическое стремление к собственному сохранению или выживанию. И все живые существа, в том числе и человек, есть не что иное, как просто некие машины, которые гены построили для лучшего выживания. Под генами подразумеваются последовательности нуклеотидов, которые содержатся в хромосомах. Предполагается, что каждый ген ответственен за формирование определенного белка. Сразу возникает вопрос, а чем стремление к выживаемости у гена отличается от стремления к выживаемости у любой другой молекулы? Понятно, что ничем. Между атомами есть электронная связь, и если энергии налетающей частицы не хватает для разрушения этой связи, то молекула «выживает», а если хватает, то молекула разрушается. А почему же выбраны именно гены? По Докинзу они обладают способностью к репликации, то есть созданию своих копий. Конечно, и ребенку понятно, что если вытащить хромосомы из клетки и поместить их в пробирку с раствором, то никакой собственной копии они не создадут. Копию какой-то части хромосомной ДНК может создать ДНК-полимераза при определенных условиях. Так может логичнее назначить ответственными за создание «машин для выживания» вместо генов ДНК-полимеразу, как активное начало в производстве копий ДНК, или их вместе: и гены и ДНК-полимеразу? А как быть с РНК-полимеразами и рибосомами, ведь без них белков не создать? А еще нужны и сплайсосомы, так как бывает, что отдельные части гена находятся в разных местах хромосомы, и их надо выделить и объединить. Понятно, что в итоге мы вынуждены будем добавить все элементы клетки, чтобы получить полноценный репликатор, которым только клетка как целое и является.
