Александр Гордон - Диалоги (декабрь 2003 г.)

Но гены можно рассматривать не только как интерпретируемые знаки и/или их совокупности, но и как системы, сами способные интерпретировать другие знаки, в частности и другие гены. Так, опероны, открытые Жакобом, Вольманом и Моно ещё в начале 1960-х гг., – это небольшие генные системы, сами структуры которых придают им свойства своеобразных логических ячеек: они сами могут как бы давать тот или иной самосогласованный, адекватный ответ, – запуская работу своих генов, кодирующих специальные небольшие наборы ферментов – в ответ на наличие или отсутствие их специфического субстрата (например, сахара лактозы), или же на потребность в их специфическом продукте (например, в аминокислоте триптофане). В общем, каждый конкретный оперон – это самодостаточная система, некая логическая ячейка. А состоит он всего-то из специфического участка ДНК, кодирующего нужные ферменты, ферментов синтеза РНК, запускающих его работу, и ферментов, кодируемых им самим.

Если же говорить о генах вообще, то мы можем увидеть, как в целом в течение эволюции они как бы учатся интерпретировать сигналы. Если из современных организмов в порядке их сложности построить ряд, соответствующий общим эволюционным представлениям, и сравнить нуклеотидные последовательности в ДНК, составляющие их разные гены и целые геномы, то видно, как возрастают следующие показатели. (1). Общие величины геномов.

Так, у кишечной палочки – около 3.6 млн. нуклеотидов, в них – чуть более 3.2 тыс. генов, у нас – 3.2 млрд. нуклеотидов и примерно 40 тыс. генов. Промежуточные по сложности организмы – дрожжи, круглые черви, дрозофилы – по этим показателям занимают соответствующие промежуточные положения. (2) Разнообразие ДНК-текстов. (3). Среднее количество нуклеотидов на ген, то есть избыточность текста и длины регуляторных участков, которые интерпретируют сигналы, управляющие работой генов. Средняя длина гена у всех организмов – примерно 1000 нуклеотидов. В то же время, если поделить величину генома на количество генов, у бактерий на ген приходится чуть более тысячи нуклеотидов, а у человека – более 32 тысяч. Прочие названные геномы тоже занимают соответствующие места на этой шкале. Иными словами, чем сложнее организм, тем у него больше среднее количество знаков ДНК-текста, обусловливающих «ответ» – работу – одного гена. (5). В связи с этим возрастает как бы усреднённая рецептивность генов: чем сложнее организм, тем у его гена в среднем больше и длина его регуляторных зон, и их разнообразие, и количество факторов, которые они могут связать, включая, выключая или варьируя работу гена. Иными словами, возрастает количество интерпретируемых сигналов и их взаимодействий. (6). Поэтому многие из этих «входов» всё более можно рассматривать как знаки в семиотическом понимании: один и тот же «входной» регуляторный фактор разные гены интерпретируют по-разному, в зависимости и от других факторов – производя свои специфические генные продукты и признаки клетки и организма. (7). Всё это образует всё более сложные сети процессов – всё более интерпретирующих знаки и являющихся ими, а не просто являющихся сигналами и их сочетаниями или однозначно отвечающими на них. (8). Появляется всё больше разнообразных мобильных генетических элементов; у бактерий их мало, и они – одиночные, а у человека разнообразные участки, сходные с ними, составляют около 30% генома. (9) Для самых «продвинутых» генов высших организмов – многие из этих генов особенно сильно работают в клетках мозга и некоторых других важных органов – характерен так называемый альтернативный спласинг: с одного и того же гена клетка и организм строят несколько разных белков с разными функциями – по-разному нарезая его мРНК-копии. Регуляторные системы разных клеток, в разных контекстах, по-разному интерпретируют, как знак, один и тот же ген, одну и ту же его мРНК. (10). На мРНК сложных организмов есть свои сигналы – определяющие, сколько времени, сколько раз эту мРНК можно «прокручивать» на рибосомах, синтезируя с неё белок, и вообще как её использовать. Эти сигналы и знаки транспорта и работы самой мРНК сейчас интенсивно изучают. В общем, чем сложнее организм, тем на единицу функции (а ген – это элементарная наследуемая единица биологической функции) приходится гораздо больше информационных и знаковых входов – образно говоря, даже каждый ген больше понимает и умеет.

На слова Левонтина, цитированные Хоффмайером – «Genes do nothing» («Гены ничего не делают»), можно возразить следующее. Точно так же и мы в отрыве от всей взрастившей нас культуры (включая литературу), от всего того, что мы приняли с родителями, с книгами, с образованием, с друзьями, коллегами, от жизненных ценностей и целей, мы тоже «ничего не делаем» – «We do nothing». Значит, ген в контексте всё более сложной клетки может всё больше, а в контексте всё более сложного многоклеточного организма – тем более. И в связи с этим – (11): Повышается тотальная надежность генома, его помехоустойчивость как целого. Так, в геноме кишечной палочки могут мутировать безвредно для неё лишь 50% генов, а 50% – это потенциально летальные гены. У дрожжей – уже 80% устойчивых генов, у нематоды – 90%, а у нас – ещё больше. А дальше – «превыше генов» – возрастают количество и разнообразие: кодируемых генами белков, структурных уровней в организме и элементов в рамках каждого из них, типов регуляции, адаптаций, взаимодействий с другими организмами, экологических ниш, эволюционных стратегий… И всё это базируется на всё более интенсивных и многообразных интерпретациях знаков.

А вот и мир нейропептидов – как раз картинка появилась на эту тему. «Нейрон с нейроном говорит…». Раньше думали, что это – просто сигналы; что, грубо говоря, синапс – место контакта нейронов – работает как диод, однонаправленная передача тока с некоторой задержкой. А сейчас мы знаем, что здесь, в этих пузырьках, – сложнейший язык из молекул, там может быть до тысячи нейропептидов (один из них, белок Р – вещество боли), а также малые молекулы: связанные с творчеством и изменёнными состояниями сознания – норадреналин и дофамин, с эмоциями – серотонин, с памятью – глицин и глутамат.

С.Ч.После синаптической мембраны, то есть после прохождения синапса, нейромедиаторы воспринимаются примерно по такому же типу, как и идёт взаимодействие кодона и антикодона в генетических системах. То есть принцип организации процесса оказывается тот же – за счет того, что части молекул взаимодействуют по определенным правилам функционирования, а не в силу их физической сущности здесь тоже имеем трансцендентность плана содержания – то есть биологического назначения – и плана выражения как физического субстрата.