Айзек Азимов - Вид с высоты

Но это опять-таки кажется до тех пор, пока мы пользуемся обычными весовыми единицами, вместо того чтобы перейти на атомы. В средней клетке имеется, грубо говоря, каких-нибудь 40 атомов молибдена и кобальта на каждый миллиард молекул. Составим еще одну таблицу (см. стр. 35). Не забудьте, что в ней приведены средние значения. Однако я совершенно уверен, что клетка печени на самом деле содержит больше атомов молибдена и кобальта, а эритроцит — меньше.

Клетка / Число атомов молибдена и кобальта

Амеба … 6,8 · 10 9

Клетка печени человека … 2,8 · 10 6

Эритроцит человека … 144 · 10 3

Сперматозоид человека … 27,2 · 10 3

Самая большая бактерия … 11,2 · 10 3

Самая маленькая бактерия … 32

Как видите, микроэлементов в клетке не так-то уж мало. В амебе — миллиарды атомов микроэлементов, а в клетке человеческого организма — миллионы. Даже большая бактерия насчитывает их тысячи.

А вот в самой маленькой бактерии их всего несколько дюжин, и это вполне подтверждает наш вывод, что у самой крошечной бактерии может быть в среднем 25 ферментов на каждую реакцию. Ведь кобальт и молибден (а также другие микроэлементы) необходимы в качестве очень важной составной части ферментов, без которой они не могут работать. Предположив, что в каждой молекуле фермента есть по атому металла, мы тем самым подтверждаем, что в самой маленькой бактерии имеется всего несколько дюжин ферментов.

И тут мы чувствуем, что приближаемся к пределу. Ферменты, по-видимому, не распределяются совершенно равномерно. В ряде случаев их больше двух десятков, в других случаях — меньше. Может случиться, что присутствуют всего один-два самых редких из основных, так называемых ключевых, ферментов. Если объем клетки меньше 0,02 кубических микрона, то повышается вероятность того, что некоторые ключевые ферменты окажутся вытесненными вообще, — вот тут-то рост и размножение прекратятся.

Значит, вполне, казалось бы, разумно предположить, что самая маленькая бактерия, различимая в хороший микроскоп, как раз и есть самая маленькая частица материи, наделенная всеми типичными жизненными процессами. И тогда предел компактности, совместимый с представлением о жизнеспособном самостоятельном организме, был бы положен такой бактерией.

А как же быть с организмами, которые еще меньше самой маленькой бактерии, не имеют некоторых важнейших ферментов и в обыкновенных условиях не растут и не размножаются? Зная, что они не живут самостоятельно, можем ли мы считать их полностью неживыми?

Прежде чем ответить на этот вопрос, вспомним, что подобные крошечные организмы (которые мы можем назвать субклетками) сохраняют способность к росту и размножению. Эта потенциальная способность становится реальностью, как только субклетка получает откуда-то со стороны недостающий фермент или ферменты, а их может дать только настоящая живая клетка. Субклетка — это организм, обладающий способностью проникать в клетку и там, внутри клетки, расти и размножаться, используя ферментный аппарат клетки и тем самым восполняя нехватку собственных ферментов.

Самые крупные субклетки — это риккетсии, названные так в честь американского ученого Говарда Тэйлора Риккетса, который в 1909 году открыл, что переносчиками возбудителей пятнистой лихорадки Скалистых гор, болезни, вызываемой такими субклетками, являются насекомые. В следующем году, исследуя сыпной тиф, который тоже переносится насекомыми, он заразился им и умер — в возрасте 39 лет. Наградой за то, что он отдал жизнь на благо человечества, ему было забвение.

Вслед за самыми мелкими риккетсиями идут вирусы (резкой границы между ними нет), а мельчайшие вирусы по размерам даже меньше генов, которые находятся в ядрах клеток и несут в своей вирусоподобной структуре генетическую информацию.

А теперь, имея дело с субклетками, давайте откажемся от кубического микрона в качестве единицы измерения объема, иначе нам придется забраться в область слишком мелких дробей. Вместо микрона будем пользоваться «кубическим миллимикроном». Миллимикрон равен одной тысячной доле микрона. Следовательно, кубический миллимикрон равен 1/ 1000μ × 1/ 1000μ × 1/ 1000μ, то есть одной миллиардной доле кубического микрона.

Другими словами, о самой маленькой бактерии, объемом 0,02 кубического микрона, можно сказать, что ее объем равен 20 миллионам кубических миллимикронов. Давайте теперь составим таблицу для объемов субклеток:

Субклетка / Объем(в кубич. миллимикронах)

Сыпнотифозная риккетсия … 54 · 10 6

Вирус коровьей оспы … 5,6 · 10 6

Вирус гриппа … 800 · 10 3

Бактериофаг … 520 · 10 3

Вирус табачной мозаики … 50 · 10 3

Ген … 40 · 10 3

Вирус желтой лихорадки … 5,6 · 10 3

Вирус ящура … 700

Как видите, диапазон огромен. Самая большая риккетсия почти в 3 раза больше самой маленькой бактерии. (Субклеткой мы будем считать организм, у которого не только малые размеры, но и отсутствует по крайней мере один существенно важный фермент.) С другой стороны, самая маленькая субклетка только в 3500 раз меньше самой маленькой бактерии. А самая большая субклетка настолько больше самой маленькой, насколько самый крупный кит больше средней собаки.

Чем меньше субклетка, тем из меньшего числа молекул она состоит. Однако азотно-фосфорные макромолекулы, о которых шла речь выше, не могут полностью исчезнуть; ведь, в какой бы скрытой форме ни существовала жизнь, она без макромолекул (насколько нам известно) невозможна. Просто самые маленькие субклетки состоят всего лишь из нескольких таких макромолекул. Это, так сказать, основа основ жизни, без всяких «излишеств».

Однако если считать атомы, то в субклетках их все еще довольно много. При очень плотной упаковке в 1 кубическом миллимикроне поместилось бы несколько сот атомов; но для живой ткани это, безусловно, невозможно.

Так, молекулярный вес вируса табачной мозаики равен 40 миллионам и атомы в живой ткани имеют средний атомный вес 8. (На самом деле все эти атомы, кроме атома водорода, имеют атомный вес намного больше 8, но так как атомов водорода, — а их атомный вес равен 1 — очень много, то они тянут среднюю цифру вниз.)

Это означает, что в частице вируса табачной мозаики содержится примерно 5 миллионов атомов, то есть приблизительно 100 атомов на кубический миллимикрон. Исходя из этого, мы можем дать новый вариант предыдущей таблицы.

Субклетка / Число атомов

Сыпнотифозная риккетсия … 5,4 · 10 9

Вирус коровьей оспы … 560 · 10 6

Вирус гриппа … 80 · 10 6

Бактериофаг … 52 · 10 6

Вирус табачной мозаики … 5 · 10 6

Ген … 4 · 10 6

Вирус желтой лихорадки … 560 · 10 3

Вирус ящура … 70 · 10 3

Что же это? Неужели основа основ жизни может быть обеспечена какими-то 70 тысячами атомов? Ниже этого уровня мы находим уже обыкновенные неживые белковые молекулы. Некоторые из таких неживых белковых молекул насчитывают более 70 тысяч атомов, но в среднем они состоят из 5–10 тысяч атомов.