Борис Ляпунов - Химия завтра

Впрочем, названия не так уж страшны. «Нуклеос» в переводе значит «ядро», а кислоты эти как раз в ядре и находятся.

А теперь из области химии совершим коротенькую вылазку в кибернетику. Как работает управляющая электронно-вычислительная машина? Она действует по заданной ей программе. Все, что нужно сделать, записано, зашифровано в ее механической «памяти». Командные сигналы выдаются в строгом порядке, и не должно произойти даже малейшей ошибки.

Нечто похожее на кибернетическое устройство мы найдем и в живой клетке. Молекулы ДНК в клеточном ядре — хранители наследственной информации. В них как бы записан весь «проект» будущей клеточной постройки. Он зашифрован с помощью кода, составленного всего из четырех «букв» — четырех атомных групп, нуклеотидов.

Аминокислот в белке двадцать, и каждой из них в шифре ДНК отвечает сочетание, «слово» из трех «букв». Двадцать нужных для строительства белка аминокислот — все разные. Шифр определяет порядок их чередования.

Считывая шифр, молекулы второй кислоты — РНК — помогают возводить белковую постройку, строго придерживаясь кода, зашифрованного в ДНК. «Читать» код можно только в определенном порядке — поэтому-то и выдерживается «стандарт» в производстве, при делении получаются одинаковые клетки. С кода снимаются копии, как с чертежей делаются синьки. Любая новорожденная клетка имеет полный набор «синек».

Так передаются по наследству все свойства будущего организма.

Эта картина все же очень приблизительна и схематична. Многие детали в ней пока неясны.

Иногда приводят такое сравнение. Всего двадцать типов аминокислот нужно, чтобы построить белковую молекулу. Пусть каждой из них соответствует бусинка определенного цвета. Чтобы построить упрощенную модель белка, надо действовать в три приема. Сначала нанизать на нитку несколько сотен бусинок двадцати разных цветов — в определенном количестве и порядке. Потом нитку закрутить в спираль, наконец, эту спираль изогнуть еще, превратив ее в фигуру вроде восьмерки, например. Только тогда и получится подобие белковой молекулы — не всякой, конечно, а одной из простейших.

Белковая молекула — сложнейшая из всех природных конструкций. Поражает то, что белок состоит всего лишь из шести химических элементов: углерода, водорода, азота, кислорода, часто серы, иногда фосфора. Это вдвое больше, чем в углеводах и жирах, но тем не менее, казалось бы, мало.

Чтобы построить белок, требуется двадцать разновидностей аминокислот, двадцать разных «кирпичиков». Но из них можно составить множество комбинаций. Сколько же? Математика отвечает: два с половиной миллиона триллионов — число из девятнадцати цифр… Да вдобавок бывают и такие молекулы, в которых встречается еще по нескольку различных комбинаций. Задача сложности невероятной.

Чтобы разгадать, как устроен белок, пришлось прежде всего определить, в каких сочетаниях и как располагаются в нем атомы. Природа почти никогда не допускает брака, почти никогда не ошибается. Порядок, в котором следуют друг за другом аминокислоты, незыблем и повторяется из поколения в поколение неизменно. Насколько важен порядок, говорит хотя бы такой факт: стоит заменить одну-единственную аминокислоту другой, и белок «заболевает», заболевает человек, и его болезнь передается по наследству. Болезнь может даже кончиться смертью. Вот что означает это «почти»!

Пока что раскрыта загадка немногих простых белков. Несколько лет назад впервые получили белковоподобную молекулу. Она состояла не из двадцати, а из одной аминокислоты. А потом стали искусственно создавать и соединения с несколькими аминокислотами, постепенно подбираясь к синтезу уже настоящих белков.

Успехи пока что еще не так уж велика. Синтезированы небольшие белковые молекулы, устроенные сравнительно просто, в состав которых входит неполный набор аминокислот. Но и эти успехи дались ценой долгого и тяжелого труда. Годы уходили на расшифровку структуры молекул, и годы — на их синтез. Теперь известна архитектура гораздо более сложных белковых зданий, и наука, сделав первые шаги, уверенно движется к конечной цели.

В будущем у биохимии появится возможность синтеза любого белка. С этой задачей, вероятно, сможет справляться электронная машина — она расшифрует код, она определит технологию строительства клеток.

Существует волшебный мир.

В нем все не такое, каким мы привыкли видеть.