Технопарк юрского периода. Загадки эволюции

Мы не знаем, чем объяснить непримиримость ученых. Сколько раз в истории науки рушились самые строгие запреты! Классики молекулярной биологии знали, разумеется, о последних событиях в своей науке. Знали -  и стояли на своем.

В статье, вызывающе названной «Центральная догма молекулярной биологии», Ф. Крик лаконично признал, что в отдельных случаях переход РНК>ДНК может «иметь место в очень специфических условиях», но тут же подтвердил основополагающее значение догмы, оставив ее в общем-то в силе. При этом он специально перечислил по-прежнему невозможные, с его точки зрения, переходы. Вот они:

белок - > ДНК,

белок -> РНК,

белок -> белок,

ДНК -> белок (минуя РНК).

Смысл трех из этих четырех запретов: белок не может быть матрицей для синтеза чего бы то ни было. Основной аргумент тот же: малая точность предполагаемой белковой матрицы. Нельзя не согласиться: это делает ее непригодной на достаточно высокой ступени эволюции. Но вначале, у истоков жизни, слишком большая точность не только не нужна, она была бы просто помехой.

Чтобы вступил в действие первичный естественный отбор и выработал элементарно необходимые для жизни биополимеры, нужно было сырье для этого отбора, а значит, «разночтения» - мутации. Их нужно было намного больше, чем дает их нуклеиновый код. Нельзя поэтому не согласиться с выдающимся биохимиком Дж. Уолдом: сама «организация, упорядоченность, характерные для живых организмов, не были предрешены или приданы им заранее. Они возникли в результате случайных мутаций - процесс этот сродни редактированию. Таким образом, и мы с вами являемся результатом работы редактора, а не Творца». Точность, о которой говорят классики, исходящие из современной картины жизни, появилась как преимущество каких-то видов жизни, дала им победу в первичной, почти чисто химической еще борьбе за существование. А это означает, что нуклеиновая кислота -  основа современной жизни, возможно, включилась в уже начавшеюся эволюцию на ходу.

Все-таки белок?

Итак, все-таки белковая матрица, белковый код. Возможны ли они? Оказывается, эти термины звучат не так уж дико, более того, они даже существуют и применяются, правда, пока для особого класса явлений.

На одной из сессий общего собрания Академии наук СССР, специально посвященной молекулярной биологии, известный советский ученый Ю. Овчинников обронил такую фразу: «Первичная структура белков кодирует пространственную их структуру». .

Первичная структура - это определенная последовательность аминокислот, задаваемая нуклеиновым кодом. Но белок не существует в качестве вытянутых нитей. Прежде всего нить завита в спираль. Спираль - вторичная структура белка. Но самое важное - третичная структура: белок образует определенную конфигурацию, или, как говорят биохимики, конформацию, нити в пространстве.

Скажем, перегиб вправо, петля влево. Колено, восьмерка. К этому клубку страшно подступиться, он головоломен. Но сама белковая нить отлично «помнит», как она должна свернуться. Ее можно распрямить, денатурировать до вторичной или первичной структуры, например, нагревая. Вареный белок яйца - это денатурированный белок. Такой белок, лишенный своей третичной структуры, безжизнен. Если это фермент, то он теряет свои ферментные свойства. Но осторожная тепловая обработка может вернуть белку жизнь. Первичная структура -  последовательность аминокислот - содержит в себе скрытую информацию о том, как надо свернуться. Эта скрытая информация закодирована в распределении радикалов (определенные химические группы способствуют изгибу нити), в размещении электрических зарядов: слабые водородные связи схватывают, скрепляют мостиками петли нити, оказавшиеся рядом. А обретая третичную структуру, конформацию, белок готов играть матричную роль уже на новом уровне. «При конструировании мембран, -  пишет академик В.А-.Энгельгардт,- функционирует матрица третьего порядка. Она... сама имеет белковую природу».

На молекуле белка, имеющей третичную структуру, а потому очень прихотливо очерченной в пространстве (пазы, бугорки - все, как на образцовой матрице), собирается комплекс из молекул липида и другого белка. Такие комплексы штампуются в огромном числе, и белково-липидные мембраны, присутствующие во всех клетках организма, играют принципиальную роль в кипении жизни -  регулируют обмен веществ.

Известному биохимику академику А. Баеву удалось тонкими и точными химическими воздействиями разрезать на две и даже на четыре части молекулу одной из транспортных РНК -  валиновой т-РНК. Основная функция т-РНК -  захватывать аминокислоту (в данном случае валин), приносить на место сборки белка и складывать свой груз на «сборочный конвейер» -  рибосому. Соединяться с валином РНК может только в присутствии специального фермента. Разрезанные части РНК -  четвертушки, половинки не желали соединяться с валином даже в присутствии фермента. Но смесь этих четвертушек, половинок -  соединялась вела себя, как целая РНК. И это, несмотря на то что РНК оставалась разрезанной - ее молекулы не восстанавливались!