Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

Генеральный план ДНК хранится в «заводоуправлении» клетки — ее ядре. Копии, снятые с различных частей ДНК, посылаются в цитоплазму, окружающую ядро, где и производится работа в соответствии с полученными инструкциями. И все это происходит четко и слаженно. — Великолепная постановка дела!

— А как изготавливаются эти копии ДНК? — с интересом спросил мистер Томпкинс.

— Природа обычно действует просто, и если ей удается найти способ что-нибудь сделать, она стремится воспользоваться этим способом во многих различных целях. Изготовление копий ДНК очень похоже на дуплицирование самой ДНК. Не сомневаюсь, что если мы запасемся немного терпением и понаблюдаем, то вскоре увидим, как изготовляется копия генерального плана.

И действительно, через несколько мгновений снизу появилась еще одна полимераза, взбиравшаяся по ДНК и распускавшая двойную винтовую линию на две отдельные нити. Но, как заметил мистер Томпкинс, вместо того, чтобы оставлять за собой хвост из двух двойных нитей ДНК, эта полимераза составляла определенную последовательность карт, которая не изгибалась винтом вокруг ДНК, а уплывала прочь, двигаясь по воле случая к тому месту, где находились мистер Томпкинс и доктор Экскинс.

— Эта полимераза несколько отличается от той, которая делала две молекулы ДНК из одной, — пояснил доктор Экскинс. — Поскольку она переписывает, или транскрибирует ДНК, мы называем ее криптазой. Как вы заметили, она делает обратную копию только одной из двух нитей ДНК, и по своим химическим свойствам копия слегка отличается от оригинала.

— А в чем проявляется различие? — удивился мистер Томпкинс. — Мне показалась, что копия очень похожа на оригинал, только состоит из одной цепи.

— Копия действительно очень похожа на оригинал, ведь обе молекулы принадлежат к числу так называемых нуклеиновых кислот, но в скелетной цепи копии сахара имеют на один атом кислорода больше, чем в молекуле ДНК. К тому же вместо тимина копия содержит несколько другое вещество — урацил. И называется такого рода копия рибонуклеиновой кислотой, или сокращенно РНК. Таким образом, генеральным планом служит молекула ДНК, а рабочими копиями —молекулы РНК, информационной РНК, так как ее молекулы выступают в роли переносчиков информации от ДНК на сборочную площадку.

— А что происходит, когда переносчики попадают на сборочную площадку?

— А разве вы сами не видите? Этот переносчик только что изготовлен и сейчас отправится на сборочную площадку. Я предлагаю взобраться на него и, так сказать, совершить верховую прогулку .

Взобраться на переносчика оказалось не так-то просто. Мистеру Томпкинсу он показался больше похожим на огромного покрытого шипами питона, чем на разносчика телеграмм. И двигался переносчик не плавно, а какими-то рывками и толчками.

— Переносчик движется, виляя своим хвостом? — осведомился мистер Томпкинс.

— Нет, мы движемся из-за диффузии, или броуновского движения.

Молекулы воды бомбардируют нас со всех сторон, поэтому мы движемся случайным образом. Но к счастью, поскольку расстояния внутри клетки малы, мы через минуту или около того достигнем пункта назначения, даже двигаясь по случайной траектории.

И действительно, последовавший толчок выбросил их через большую дыру в ядерной мембране в цитоплазму.

Мистер Томпкинс увидел, что вокруг плавают какие-то образования, похожие на большие камешки неправильной формы, вроде тех, что встречаются на галечном пляже. Большинство из таких образований прилипли, как мухи к липкой бумаге, к другим переносчикам, плывшим, извиваясь, как змеи, в различных направлениях.

— Это рибосомы, — объявил доктор Экскинс. — Скоро начнется перевод.

— Перевод во что?

— Перевод сообщения РНК на язык белков. Возможно, вам уже доводилось слышать, что белки представляют собой длинные последовательности из двадцати различных аминокислот, которые и определяют, каков белок. Такая последовательность — нечто вроде рецепта, написанного на языке, алфавит которого содержит двадцать букв, включая пробелы между словами и знаки препинания.

— Понятно, — кивнул мистер Томпкинс. — Когда я путешествовал по сердечно-сосудистой системе, доктор Стритс показал мне длинную молекулу глобина, которая принимает участие в захвате молекул кислорода гемоглобином.

— Как я вам уже объяснил, — продолжал доктор Экскинс, — нуклеиновые кислоты и, в частности, информационная РНК, состоят из последовательностей всего лишь четырех различных молекулярных групп, которые вы можете называть либо так, как это принято в химии, либо последовательностями игральных карт, либо числами 0, 1, 2 и 3.

— А какое отношение это имеет к аминокислотам в белке? —спросил мистер Томпкинс.

— Если вы представите себе информационную РНК в виде телеграфной ленты, на которой печатается сообщение, то рибосомы служат автоматическими печатающими устройствами, превращающими последовательность чисел на ленте в обычную («буквенную») запись, когда лента движется мимо них. Рибосомы считывают информационную РНК и переводят ее в последовательность аминокислот. Аналогия с телеграфной лентой очень удачна, так как, если вы присмотритесь, то увидите, что переносчик информации и в самом деле скользит между двух рибосом, одной побольше, другой несколько поменьше.

Тут хвост переносчика, на котором сидели мистер Томпкинс и доктор Экскинс, ударился о рибосому и прилип к ней. И тут мистер Томпкинс увидел, что рибосома, казавшаяся издали шарообразным телом, в действительности имеет форму двух соприкасающихся шаров, и хвост информационной РНК покоится в ложбинке между шарами.

— Сейчас начнется, — объявил доктор Экскинс. К месту соприкосновения переносчика и рибосомы прикрепилась подплывшая из цитоплазмы молекула аминокислоты, а рибосома сдвинулась на некоторое расстояние, словно шестерня повернулась на один зубец. Еще одна молекула аминокислоты присоединилась в новом месте соприкосновения и тотчас же сцепилась с предыдущей молекулой аминокислоты. Так рибосома сдвигалась шаг за шагом, пока на последней точке соприкосновения ее и переносчика не повисла гирлянда аминокислот. Но не успела рибосома пройти и половину переносчика, как к его хвосту прикрепилась другая рибосома и начала строить еще одну цепь аминокислот.

— Теперь вы знаете, как информационная РНК переводится на язык белков. Различные аминокислоты, входящие в состав белка, прикрепляются к очень маленьким молекулам РНК, которую мы называем транспортной РНК, потому что ее молекулы переносят аминокислоты и помогают им распознавать, что написано на «телеграфной ленте» информационной РНК. Каждая разновидность аминокислот имеет свою собственную транспортную РНК, к молекулам которой прикрепляются молекулы данной аминокислоты. Все эти молекулы плавают в цитоплазме, двигаясь случайным образом. Но все молекулы аминокислот, несмотря на различия, бьют в одну и ту же «активную точку», в которой лента переносчика прикрепляется к рибосоме. Предположим, что в этой точке ленты стоит, или, если угодно, значится, некоторая аминокислота, например, глутаминовая кислота.