Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда
Основные агенты такого обмена – вирусы, которых на нашей планете огромное множество, вероятно, раз в десять больше, чем всех других форм жизни вместе взятых. Может показаться, что за всем этим коловращеньем генов «родословную» отдельно взятой бактерии проследить практически невозможно. И уж тем более не представляется возможным проследить «родословную» вирусов. Как ни странно, это не так. Вернее, не совсем так. Подсказки кроются в определённом порядке, в котором выстроены гены вирусов, а также в видах организмов, на которых они паразитируют. Некоторые паразитируют как на бактериях, так и на археях, поэтому можно с уверенностью сказать, что такое положение дел возникло ещё до разделения этих групп. Более того, у подобных вирусов имеется РНК-геном. Брюссоу довольно убедительно доказывает, что эти особенные вирусы могут являться реликтами Мира РНК. И именно заражение древних организмов ДНК-содержащими вирусами могло встроить ДНК в наследственность всех известных нам существ, вокруг геномов которых сейчас столько суеты. Так что изредка оказываются правы даже бунтари и физики, пусть и исходившие из ложных предпосылок.
Похоже, нам нужно по-новому взглянуть на роль РНК в жизни современных организмов. Согласно общепринятой истории, которая не менялась вот уже некоторое время, РНК служит скромным курьером, передающим наиважнейшее послание от последовательности ДНК рибосомам – крупным молекулярным структурам, синтезирующим белок. Имеются также короткие РНК, передающие рибосомам необходимые для синтеза аминокислоты. Рибосомы состоят, в свою очередь, из нескольких видов РНК. Некоторые исследователи считают их центральным элементом клеточного белкового «производства».
Тем не менее описанная история вскоре может измениться.
В последние десять лет произошла настоящая революция в биологии нуклеиновых кислот, и почти все новации касались РНК. Матричная и транспортная РНК выполняют всего лишь самые прозаические работы для клеток. Однако у них есть куда более интересная (прежде мы употребили слово «прозаическая», а теперь, наверное, надо сказать «поэтическая») роль. Прежде ДНК считалась главнейшей молекулой в клетке, а синтез белка – основной её функцией (в некоторых учебниках так утверждается до сих пор). Нити ДНК, занимающиеся синтезом белка при помощи транскрипции матричной РНК, назывались генами. Нити ДНК, расположенные по соседству, но не задействованные в синтезе, считались «мусорными генами», бесполезными для организма. Они якобы просто занимали место, являясь случайным, побочным продуктом прошлого, но поскольку воспроизвести их ничего не стоило, эволюция и не стала от них избавляться.
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.
