Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда - Пратчетт Терри Дэвид Джон
И на самом деле существует огромное количество остатков старых генов, множество последовательностей, сохранившихся от древних вирусных атак, которые действительно могут быть «мусором». Тем не менее оказалось, что, даже если какие-то отрезки ДНК не участвуют в создании белков, почти вся ДНК, расположенная в промежутках между генами, транскрибируется в молекулы РНК. Именно эти молекулы образуют главную систему управления клетки: следят за тем, когда и какие гены нужно активировать, и определяют сроки существования различных матричных РНК. У бактерий они также контролируют гены, однако, кроме того, их субпопуляция защищает клетки бактерий от нападения вирусов, образуя примитивную иммунную систему. Если ДНК – это «первая скрипка», то РНК – весь остальной «оркестр».
С лёгкостью разобравшись во всё этом, мы можем переходить к рибосомам – молекулярным фабрикам, «собирающим» белки. Рибосомы – небольшие частицы, в основном образованные из РНК. У бактерий, архей, животных, растений и грибов каждая клетка имеет свой собственный комплект рибосом. На протяжении всей их жизни там сохраняются одни и те же РНК, пусть и окружённые различными белками.
Ведущим представителем относительно новой науки, биосемиотики, изучающей молекулярные коды жизни, является Марчелло Барбьери. Вероятно, вы слышали о генетическом коде, то есть о пути, по которому рибосомы превращают тринуклеотиды ДНК в различные аминокислоты, из которых состоят белки. Барбьери обратил внимание на то, что существуют сотни подобных кодов: от инсулина, связанного с рецепторами на поверхности клетки и оказывающего на неё различные воздействия, до запахов, таких как феромон в моче самца мыши, влияющий на эстральный цикл самки. Всё это – следствие перевода языка химии (разных гормонов и феромонов) на язык физиологических процессов. Таким образом, генетический код далеко не единственный. В биологии коды встречаются повсеместно. С этой точки зрения ключевым элементом в синтезе белков является не ДНК, устанавливающая правила, и не матричная РНК, передающая рецепт по эстафете, – нет, ключевым элементом оказывается рибосома, которую, продолжая аналогию, можно сравнить с фармацевтом, составляющим рецепт.
Кажется очевидным, что это одна из наиболее древних частей механизма, находящегося в центре всех жизненных функций и возникшего, вероятно, ещё до разделения бактерий и архей, придя к нам прямиком из Мира РНК. Наверное, что-то когда-то сформировало эти отношения – трансляцию в белок из нуклеиновой кислоты. Предки современных рибосом, которые, возможно, не слишком отличались от нынешнего диапазона РНК-структур, изобрели этот трюк. Таким образом, уже в самом начале процесса зарождения жизни мы находим перевод с одного языка химии на другой, совершённый структурами, дошедшими до нас практически без изменений.
До рибосом существовала одна химия. Очень сложная, будьте уверены, но всего лишь химия – сложность сама по себе значит мало. Однако для нас важно, что сложность в данном контексте означает организованное усложнение. Каждый повар знает, что если нагреть две простые химические субстанции – сахар и масло, то получится карамель. На химическом уровне карамель – неизмеримо сложная штука. Она состоит из несметного числа молекул, каждая из которых содержит тысячи атомов. Молекулярная структура карамели куда более сложна, чем большая часть молекул, использованных вами для прочтения этого текста. Но толку от карамели немного, разве что она приятна на вкус. То есть одного усложнения недостаточно, если мы хотим, чтобы на выходе получилось что-нибудь интересное. Подобным же образом, смешав слабые растворы аминокислот, сахаров, щелочей и прочего с особым сортом глины, вы получите длинные и очень сложные полимеры. Однако, как и в карамели, в них для нас нет ничего любопытного. Тем не менее, как только благодаря древнейшим рибосомам начались взаимоотношения между молекулами, сложность одержала верх над простым усложнением.
Под «сложностью» мы понимаем «организованную сложность». В сложных системах, таких как автомобиль, отдельные детали (тормоза, рулевое колесо, двигатель) вне системы ведут себя так же, как и находясь внутри неё. Главным образом, они просто торчат там, пока их не толкнут или не потянут, то есть не приведут каким-либо образом в движение. Но человек, муха или амёба – совсем другое дело. Ваши «детали» ведут себя различно в зависимости от того, являются ли они частью системы или существуют сами по себе. Части взаимодействуют более углублённо, меняя свою природу в зависимости от системы.
Например, мост, связывающий остров с материком, является такой сложной системой. Для того, чтобы мост выполнял свою работу, совершенно не важно, из чего он сделан. Это могут быть канаты, сталь или бетон. Он может даже состоять из ничего или из воздуха, если мы, например, говорим о туннеле. Важным свойством моста будет не материал, из которого он изготовлен, а то, насколько эффективно он связывает две точки. Именно эта связь и есть его эмерджентное свойство, изначально не присущее ни одному из вышеперечисленных материалов. Оно возникает из взаимоотношений частей и географического фактора. Более того, едва появившись, мост изменяет саму географию. Река, через которую он переброшен, перестаёт быть препятствием для транспортных средств, даже если они не умеют плавать, прыгать или передвигаться под водой. Заметьте, что вы не сможете понять, откуда взялись все эти новые свойства, если просто изучите материалы, из которых сооружён мост.
География местности меняется тогда и только тогда, когда мост связывает оба берега. Иначе говоря, сам мост возникает в тот самый миг, когда возникает связь. В некоторых случаях это происходит, когда через пропасть переброшена первая верёвка; в других – когда по мосту проедет первый автомобиль; в иных случаях – когда рядом заработает таможня.
Аналогичным образом рибосома, находящаяся в клетке, сильно отличается от свободной. Она исполняет конкретную, но в то же самое время почётную работу: читает послание, переданное через матричную РНК, и строит белки согласно утверждённому генетическому «плану». Интересно, не стало ли химическое взаимодействие, осуществлённое ранними рибосомами, тем самым «мостом», наведённым между различными типами химических процессов и поставляющим рибосомам энергию и материалы, необходимые для репликации? В конце концов, они сами состоят в основном из РНК.
Действительно, если бы нас попросили назвать единственное новшество, отличающее живое от неживого, мы бы сказали, что это рибосомы, Высший биопереводчик. Мы, как и Марчелло Барбьери, считаем, что рибосомы находятся во главе угла для всего живого. ДНК – это всего лишь скучная проза жизни, рибосома – чтец, а РНК – истинная поэзия. Как только появилась рибосома, будущее ожило, и именно этот шаг стал во многих отношениях истинным началом жизни.
Происхождение многих явлений связано с более тонкими формами эмерджентности: начало грозы, появление жёлудя из завязи на дубе, возникновение планеты Земля. Каждый из этих случаев – это переход количества в качество: эмерджентное событие, локализующее истинную исходную точку. Первая вспышка молнии, первые листочки, жар ядра внутри земной мантии – всё это эмерджентные события, отмечающие возникновение новых структур. Процесс становления делится на две части: до эмерджентности и после неё.
Если феномен эмерджентный, то он выходит за границы всего того, что было прежде. Он создаёт нечто новое, то, чего не было в отдельно взятых частях и деталях. Даже если начать их объединять друг с другом или с тем, что подвернётся под руку, что окажется потом лишним. Подобный подход – это лучшее, что можно назвать истоком. Эмерджентное событие зарождается не тогда, когда все его части соединяются вместе, оно зарождается тогда, когда возникает целое.
Возникновение первой молнии знаменует начало грозы. Деление клетки, выделяющее жёлудь из других почек, – появление дуба. Процессы деления и иные отношения, способствовавшие формированию яйцеклетки, позже ставшей вами, срежиссировали эмерджентное событие – ваше возникновение. Вселенная сложна именно потому, что эмерджентные события (при которых количественные изменения переходят в качественные) происходили очень часто. В итоге были построены «мосты»-рибосомы, а Луна кружится вокруг Земли.
