Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Хорошо, что вы все еще здесь, — обратился мистер Томпкинс к доктору Экскинсу, — а то я не все понял с «числом зверя». Поскольку в ДНК две цепи, звери должны иметь по два числа. Почему нужны два числа, одно для одной цепи, другое — для другой?

— Дело в том, что число зверя выполняет не одну, а две функции.

Оно необходимо для передачи команд, или инструкций, клеткам и для дубликации, чтобы передаваться от одного поколения клеток другому.

Именно для этого столь уместным оказываются два числа, в чем вы легко можете убедиться на примере другого процесса дубликации, используемого в фотографии.

Если перед вами листок с инструкциями и вы сфотографируете его, то сначала получите негатив. Поэтому, строго говоря, это еще не дубликация, и если бы клетка действовала бы по такой схеме, то позитивы и негативы инструкций чередовались бы от поколения к поколению. Чтобы избежать этого, клетка хранит и позитив, и негатив. Когда приходит пора дубликации, клетка изготовляет негатив с исходного позитива и прикрепляет его к последнему. Затем она изготовляет негатив с исходного негатива, т. е. позитив, и прикрепляет его к исходному негативу.

В результате получаются два набора, каждый из которых состоит из позитива и негатива, ничем не отличающихся от исходных. Один такой набор переходит к дочерней клетке.

— Когда вы говорите о негативе и позитиве, то имеете в виду две цепи ДНК? — уточнил мистер Томпкинс. — Одну из них вы считаете позитивом, а другую негативом, не так ли?

— Именно так. Как только что заметил мой друг, против каждой карты червовой масти в одной цепи в другой имеется карта бубновой масти, а против любой карты трефовой масти — карта пиковой масти. Поэтому если вам известна одна цепь, вы можете сразу восстановить другую. Обе цепи содержат одну и ту же информацию, но каждая цепь «обратна» другой, так сказать, как позитив и негатив фотографии. Когда происходит дубликация, цепи ДНК разъединяются, а затем к каждой цепи по правилам спаривания оснований пристраивается дополнительная цепь. В результате получаются две двойные цепи, каждая из которых идентична оригиналу.

— Очень остроумно, — не мог не признать мистер Томпкинс, на которого процедура дубликации ДНК произвела сильное впечатление. — А не могу ли я своими глазами увидеть, как это действительно происходит?

— Поскольку клетка, в которой мы сейчас находимся, расположена в нижнем слое кожи, а его клетки непрестанно делятся, я не удивлюсь, если очень скоро мы увидим, как будет изготовляться копия этой молекулы ДНК. Подождем немного. Ждать долго не пришлось, вскоре откуда-то снизу показался большой комок вещества. Прилипнув к ДНК, он поднимался все выше и выше.

— А вот и то, что мы ждали, — заметил доктор Экскинс. — Вы видите, как действует фермент, который называется полимераза.

— Этот большой комок — полимераза? — недоверчиво переспросил мистер Томпкинс, помнивший, что в его предыдущем сне мисс Полимераза предстала перед ним в облике таинственной девы в восточном наряде.

— Этот, как вы изволили выразиться, комок действует как высокопроизводительная машина, сплетающая подвесные тросы для мостов, но только она не сплетает один трос из нескольких жил, а расплетает один трос на две жилы.

Действительно, полимераза, поднимаясь по винтовой линии, расплетала ДНК. За полимеразой тянулись проворно скручиваясь, две двойные спирали. Вскоре машина скрылась из вида.

— Полимераза сначала расплетает двойную цепь, — пояснил доктор Экскинс, — а затем вступает в действие правило спаривания оснований. Оно «замечает», какая именно карта образует половину ступеньки, прикрепленную к расплетенной одиночной цепи и подцепляет к ней соответствующую дополнительную карту, достраивая вторую цепь. В результате вы начинаете с двойной винтовой линии и заканчиваете двойной винтовой линией. Карты, которые необходимы полимеразе, чтобы строить новые цепи, изготавливаются другими ферментами и плавают вокруг, пока не попадутся на крючок полимеразе.

— Насколько можно судить, эта полимераза превосходно работает, — не мог не признать мистер Томпкинс, — но отец Мендельморганштерн сообщил мне, что копирование гена не всегда происходит точно и что бывают сбои, называемые мутациями.

— Такое действительно случается, но не очень часто. Подобно всем машинам, полимераза иногда допускает сбои и скрепляет с картой не ту карту, которую нужно. Эту разновидность мутаций мы называем ошибкой копирования. Существуют и другие типы мутаций. Как должно быть, сообщил вам добрый отец Мендельморганштерн, молекулы генов иногда оказываются поврежденными тепловым возбуждением или в результате столкновения с частицами, обладающими большой энергией. А вот эта карта сейчас оторвется.

Действительно, одна из карт, побуждаемая необычайно интенсивным движением окружающих молекул, вдруг задрожала, оторвалась от цепи и уплыла прочь.

— Должно быть, одна из клеток мутировала, — догадался мистер Томпкинс.

— Подождем — увидим, — сказал доктор Экскинс. Вскоре показалась другая полимераза. Она, как ищейка, что-то «вынюхивала», рыская то вверх, то вниз по молекуле ДНК. Добравшись до того места, где была прикреплена уплывшая карта, полимераза замерла, вырезала поврежденный участок цепи, вставила несколько новых карт и двинулась дальше.

— Теперь молекула ДНК снова стала как новенькая. Эта разновидность полимераз восстанавливает поврежденные участки цепи. Обнаружив недостающую карту, она заменяет ее новой. Разумеется, она знает какую карту следует вставить, потому что на противоположной цепи парная карта остается на месте. Если же потеряны обе карты, то вся информация утрачивается, и тогда происходит мутация. Бывает и так, что если отсутствует только одна карта, то фермент, занимающийся починкой цепи, не замечает поврежденного участка или, опять-таки, неправильно восполняет недостачу. Тем не менее в большинстве случаев восстанавливающие ферменты превосходно справляются со своей работой, и мутации встречаются далеко не так часто, как могли бы, не будь таких ферментов.

— Мне кажется, что теперь я понял, как происходит дубликация ДНК, — заметил мистер Томпкинс. — Но ваш приятель сказал мне, что ДНК в действительности представляет собой очень большое число, определяющее каким должен быть организм.

— Интересная проблема, — кивнул доктор Экскинс. — Вы можете рассматривать клетку или все тело как своего рода фабрику, занимающуюся изготовлением новых клеток и частей, так как и клетка, и тело растут, а изнашивающиеся детали требуют замены новыми. ДНК играет на этой фабрике роль генерального плана или центрального склада чертежей. Но, разумеется, ни от каких чертежей нет толку, если их кто-нибудь не читает и не следует заложенным в них инструкциям — на фабрике это были бы инженеры и техники. К тому же вы вряд ли хотели бы, чтобы генеральный план циркулировал сам по себе, рискуя затеряться или оказаться поврежденным. Поэтому вы предпочли бы снять с генерального плана нужное количество копий и уже их рассылать по цехам и на сборочные площадки. Именно так и делает клетка.