Данные молекулярной биологии
Правильные ориентиры в области эмбриологии подсказывает современная молекулярная биология. Обратимся к фактам, установленным этой наукой, именно к фактам! Начнём с самого известного – с генетического кода. Как показали новейшие исследования, генетическое кодирование признаков осуществляется благодаря функционированию не одного только генетического кода, триплетного, – а нескольких, как минимум, трёх кодов. Другими словами, передача наследственной информации реализуется с помощью трёх геномных языков – с помощью, позволим себе сказать, системы тройной символики! Что же это за языки?
Первый, наиболее исследованный и известный – это триплетный код хромосомной ДНК и мРНК. Этот язык обеспечивает передачу наследственной информации меж поколениями, от предков к потомкам, определяя синтез основополагающих белков. Для исполнения своей функции этот основной язык нуждается в помощи дополнительных языков, ещё двух: тРНК-синтетазного (полное его название – аминоацил-тРНК-синтетазный) и гистонового языков, так называемой «мусорной ДНК» (junkDNA).
Что представляют собой эти два дополнительных языка? Чтобы синтезировать в рибосоме закодированную в ДНК, а затем скопированную в мРНК, молекулу какого-нибудь белка, у тРНК-синтетазы должна иметься система паролей для узнавания в сонме тРНК (их 32 вида) именно той тРНК, которая подходит для требуемой данной аминокислоты[75]. Чтобы соответствующая синтетаза правильно узнавала нужную (свою) аминокислоту (из 20 видов), необходимо иметь в наличии столько же синтетаз, то есть набор из 20 ферментов, каждый из которых специфичен для своей аминокислоты[76]. Мало того, тРНК-синтетазы имеют двойной «пароль»: как для распознавания своей аминокислоты, так и для узнавания своей тРНК. «Каждая аминоацил-тРНК-синтетаза, – читаем у Ленинджера, – специфична не только к определённой аминокислоте, но также к определённой тРНК»[77]. Поэтому-то очень правильно систему тРНК-синтетаз называют «вторым генетическим кодом». (Взаимодействия между аминоацил-тРНК-синтетазами и тРНК называют «вторым генетическим кодом»»[78], – гласит всё тот же знаменитый Ленинджер.)
Здесь следует отметить характерное исключение: «Для некоторых синтетаз при распознавании (тРНК – автор) важна не последовательность тРНК, а другие особенности (её – автор) строения»[79]. Скорее всего, важна топология тРНК. Так, от бактерии до человека для распознавания аланиновой тРНК «..главную роль играет одна-единственная пара оснований G=U в аминокислотном плече тРНК-Ala»[80]. (Известно, что обычная тРНК содержит 76 нуклеотидов, «клеверный листок»; урезанная же тРНК, называемая «шпилькой», содержит 25 нуклеотидов.)
Вообще, можно предположить, что явление вырождённости триплетного кода имеет значение не только «качания» третьего нуклеотида и «скоростного» считывания при трансляции, но и особого вида кодирования («дырчатого», «пробелами»)[81].
* * *
Кроме вышеназванных систем, внутри клетки существуют сложные транспортные системы, которые используют свой особенный язык «сигнальных последовательностей»[82]. Таких последовательностей сотни. Каждая из них специфична для транспорта своего белка. Сигнальная последовательность (обычно состоит из 13–26 аминокислот) присоединяется к своему белку и затем «ведёт» его к месту назначения (в митохондрию, в хлоропласт или в ядро). Им помогают особые белки – шапероны-транспортники. («Предшественники белков, предназначенных для митохондрий и хлоропластов, связываются с цитоплазматическими шаперонами и доставляются к рецепторам на внешней поверхности органеллы (митохондрии или хлоропласта – автор)»[83].)
Пользуясь случаем, хочу отметить, что особые белки, именуемые шаперонами, выполняют в клетке многие и другие важнейшие функции. Они вообще «мастера на все руки». В том числе они эффективно осуществляют процесс складывания одномерных аминокислотных цепочек в трёхмерную структуру белка.
* * *
А теперь самое интересное и самое свежее! Уж никак нельзя не сказать о самой, может быть, необычной языковой системе в клетке, в расшифровке которой сделаны лишь первые шаги. Речь о так называемой «мусорной ДНК», о «junkДНК», той самой, которая занимает 98 % от всей ДНК генома (% junkДНК из книги Н. Кэри) и которая до сих пор считалась «эгоистической», «паразитической», «никчёмной». Однако вновь восторжествовал принцип функциональности: в клетке, как и во всём здоровом организме, ничего бесполезного и нефункционирующего нет! Речь о гистоновом языке генома[84], от которого в большей мере, собственно, и зависит, быть ли существу мышью или человеком (первичная последовательность их ДНК совпадает на 99 %).
Оказалось, что именно от «узоров» гистонной модификации зависит и форма носа, и длина рук, и красота кистей рук и т. д.
Итак, о гистоновых модификациях, чаще всего осуществляемых присоединением к гистоновым белкам метильной или ацетильной группы. Изучение этого явления заставило говорить биологов об особом гистоновом языке генома: «Характер модификаций позволяет предполагать существование гистонового кода, с помощью которого эти модификации узнаются ферментами, изменяющими структуру хроматина»[85].
Таким образом, современная наука открыла ещё одну языковую систему клетки, которая осуществляет эпигенетический уровень регуляции генной активности. Это язык метилирования, и, вообще, язык модификации и ДНК, и гистонов, которые действуют в одной «упряжке» (ДНК плюс гистоны) благодаря длинным некодирующим РНК. Известный биохимик, шотландка Несса Кэри, в связи с этим в книге о «мусорной» ДНК отметила: «Гистонные модификации также могут применяться для модулирования экспрессии гена: его можно включать слегка, посильнее, очень сильно, на всю катушку. Метилирование ДНК в этом смысле подобно выключателю, а модификации гистонов – регулятору громкости»[86].
Все названные эмпирические данные можно подытожить одним фундаментальным положением, высказанным американским генетиком Мэттом Ридли в книге «Геном»: секрет жизни заключается в том, что «…код жизни записан символами…»[87]. И далее он продолжает: «Наследственность – это изменяемая и сохраняемая программа, а метаболизм – универсальная машина. Их связывает между собой код – система абстрактных сообщений, которые могут быть записаны не важно в чём – в химических веществах, в физических явлениях или даже в нематериальной форме»[88]. Там же Ридли обобщает: «Сначала было Слово. Слово обратило в свою веру доисторическое море и с его помощью стало беспрерывно копировать себя. Слово нашло способ трансформировать химические соединения таким способом, чтобы зациклить и зафиксировать слабые завихрения в беспрерывном потоке энтропии, зародив жизнь. Слово преобразовало безжизненную и пустынную поверхность планет в цветущий рай»[89].
Итак, наконец-то сказано, что жизнь – это Слово, что это прежде всего словесность (биологическая!), а не химия, не физика, вообще никакой не физикализм.