Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Знакомое название, — не удержался от замечания мистер Томпкинс.

— Скорее всего, вам приходилось встречать его в виде глутамата натрия, натриевой соли глутаминовой кислоты, которую ваша жена использует в качестве вкусовой добавки к различным блюдам. Потрясающее японское открытие! Сам по себе глутамат натрия не имеет вкуса, но при добавлении в пищу делает ее вкус более ощутимым. Так вот, если в точки соприкосновения с рибосомой на ленте РНК написано «глутаминовая кислота», то при попадании в эту точку какой-нибудь другой аминокислоты ничего не происходит. Если же в эту точку попадает глутаминовая кислота, то с помощью своей транспортной РНК она распознает, что попала по адресу, прикрепляется там и сцепляется с предыдущей аминокислотой. Транспортная РНК глутаминовой кислоты уплывает прочь, лента перемещается на один шаг, и у нас снова все готово к приему следующей аминокислоты. На составление, или нанизывание цепи из примерно ста аминокислот, образующих молекулу одного из ваших белков, уходит минута.

— Я думал, что существуют только ДНК и РНК, — признался мистер Томпкинс, — но теперь вы говорите, что существуют две разновидности РНК, информационная и транспортная. Это усложняет ситуацию.

— Сказать по правде, существуют три разновидности РНК, так как рибосома частично состоит из особой разновидности РНК. Но это ничуть не усложняет ситуацию, так как информацию переносит только информационная РНК. Две остальные разновидности РНК служат своего рода деталями печатного устройства.

— Я кое-что припоминаю, — неожиданно произнес мистер Томпкинс. — Макс, тренер фагов, рассказал мне, что вирусы обманывают клетки, заставляя их вырабатывать белки, присущие вирусам, а не здоровым клеткам. Должно быть, этот обман каким-то образом связан с процессом перевода.

— Вы совершенно правы. Когда вирусная нуклеиновая кислота попадает в клетку, клетка продолжает вырабатывать переносчиков, и, разумеется, рибосомы не могут обнаружить различия, считывают переносчики и производят вирусные белки.

Внезапно последовала ослепительная вспышка света и наступила темнота. Открыв глаза, мистер Томпкинс с удивлением увидел что находится в кабинете доктора Экскинса, который по-прежнему восседает за своим письменным столом.

— Компьютер выключили, и поэтому мы снова оказались здесь, — пояснил доктор Экскинс. — О чем еще вы бы хотели узнать перед уходом?

— Вы неоднократно упоминали о том, что информационная РНК переводится на язык белков, — начал мистер Томпкинс. — Как это может быть, если белки представляют собой цепи из двадцати аминокислот, тогда как переносчик представляет собой цепь всего лишь из четырех различных оснований?

— Вопрос, что называется, не в бровь, а в глаз, — одобрительно кивнул доктор Экскинс. — То, о чем вы спрашиваете, известно под названием проблемы биологического кода. Вы можете рассматривать эту проблему следующим образом. Предположим, что у вас имеется четыре цвета: красный, белый, синий и желтый. Сколько различных флагов вы можете изготовить, если каждый флаг имеет только один цвет?

— Детский вопрос, — обиженно произнес мистер Томпкинс. — Ясно, что только четыре.

— Совершенно верно. Значит, если у вас есть четыре различных основания и аминокислоту определяет только одно основание, то в белках может быть только четыре типа аминокислот. Но предположим теперь, что ваш флаг состоит из двух одноцветных половин. Сколько флагов вы сможете изготовить в этом случае? — Минуточку, сейчас посмотрим. Желтая и красная, синяя и красная, белая и желтая ... Кажется, задачка довольно сложная!

— Ничуть, — возразил доктор Экскинс. — Нижняя половина может быть любого из четырех цветов, и какого бы цвета ни была нижняя половина, верхняя половина также может быть любого из четырех цветов. Таким образом, общее число возможных флагов в этом случае равна 4x4 = 16.

— Понятно, — кивнул мистер Томпкинс. — Если аминокислоту определяют два входящих в нее основания, то всего можно получить шестнадцать аминокислот. Но этого явно недостаточно.

— Совершенно верно. Поэтому возьмем флаги, состоящие не из двух, а из трех полос. Сколько таких флагов вы могли бы изготовить? В арифметике мистер Томпкинс был силен и сразу понял, что имеет в виду доктор Экскинс.

— Трехполосных флагов можно изготовить 4x4x4, или 64, — сказал он. — Но здесь, как мне кажется, возникает проблема. Двух оснований в одной аминокислоте недостаточно, так как общее число различных аминокислот достигает лишь 16, а три основания порождают 64 аминокислоты, т. е. слишком много. Означает ли это, что ДНК использует только 20 из 64 возможных комбинаций оснований?

— Нет, не означает. Дело в том, что код, как говорят специалисты, вырожденный, т. е. более чем одна комбинация трех оснований считывается как одна и та же аминокислота. Нам хорошо известно, какие комбинации оснований соответствуют той или иной аминокислоте. Я не помню деталей, но выписал все варианты. Вот, взгляните, пожалуйста. Мы называем этот перечень «Биологическим словарем».

Мистер Томпкинс с интересом впился глазами в словарь и к своему облегчению обнаружил, что в отличие от большинства словарей объемом в сотни и тысячи страниц биологический словарь занимал всего лишь одну страницу.

— Наука становится совсем простой, — обрадовался было мистер

Томпкинс, но тут совершенно неожиданно его внимание привлекли необычные пометки, стоявшие против двух комбинаций оснований.

— Взгляните, пожалуйста, — обратился он к доктору Экскинсу. — Здесь против двух комбинаций оснований значится: «Чушь». Как это понимать?

— Очень просто, — с готовностью отозвался доктор Экскинс.

— Это означает, что данные комбинации не определяют никакой аминокислоты. Мы полагаем, что они служат своего рода знаками препинания или указывают на конец сообщения, т. е. на место, где заканчивается производство одного белка и начинается производство другого.

— Кажется, я начинаю понимать, — задумчиво произнес мистер Томпкинс, — но кое-что мне кажется весьма любопытным. Такие слова, как «словарь», «чушь» и т. п., не очень похожи на биологические термины. Вы пользуетесь ими только для того, чтобы объяснить на понятном мне языке суть дела, или такие термины и в самом деле употребляются в биологии?

— Вам придется привыкнуть к столь необычно звучащим терминам, — ответил доктор Экскинс. — Дело в том, что над расшифровкой биологического кода трудилась смешанная группа математиков, физиков, инженеров, химиков и биологов, которые мыслили терминами, заимствованными из языкознания, теории информации и лексикона инженеров-связистов. Поэтому сейчас в биологии вы можете встретить такие термины, как сообщение, перевод, транскрипция, словарь, чушь и т. д. Поначалу для биологов и биохимиков старшего поколения они звучали несколько странно, но постепенно те привыкли.