Владимир Кишинец - Актуальное бессмертие

Однако она существует и мы не так давно смогли понять, как же природе удалось решить эту фантастическую проблему: белки в клетках не синтезируются химически, а формируются механически, собираются молекула за молекулой, как цепочки, из 20 типов аминокислот 28 28 Напомним как это происходит: поступающие с пищей в организм белки расщепляются в пищеварительной системе на отдельные аминокислоты (белки — это последовательные цепочки из небольших молекул — аминокислот). Смесь аминокислот поступает в клетки, где из них формируются новые последовательности аминокислот, новые, необходимые организму белки. .

Как природа пришла к такому решению — великая загадка. Однако факт остается фактом — нанотехнологическую сборку белковых молекул осуществляют тысячи клеточных нанороботов — рибосом, по программам, поступающим к ним в виде информационных молекул мРНК. Это обеспечивает синтез неограниченной номенклатуры белков: меняется молекула-программа мРНК — меняется изготавливаемый рибосомой белок. Таким образом рибосомы — не что иное, как программируемые наносборщики органических молекул.

Синтез белков, главного материала биологической жизни, — основная задача биоклетки. Поэтому совершенно естественно, что все другие клеточные процессы должны быть сродственны этой центральной клеточной технологии, т. е. также должны быть нанотехнологическими и выполняться определенными наноустройствами.

Сегодня уже изучены механизмы работы около 40 таких клеточных наномашин. Кроме рибосом это лигазы и рестриктазы — специализированные нанороботы для соединения и разрезания молекул, роботы-шапероны — восстанавливающие поврежденные формы белковых молекул и транспортирующие их через биомембраны, хеликазы — наноприспособления для расплетения двойной спирали молекулы ДНК, а также нуклеазы, теломеразы и т. д.

Живая клетка — это не просто пузырек с органическими веществами, а сложный комплекс множества взаимодействующих нанороботов, реализующих программу жизни, записанную в клеточных ДНК. Как ни парадоксально звучит на фоне привычного противопоставления «живого» и «технического», основа жизни, биоклетка, наиболее адекватно описывается как «сложная инженерная наносистема».

Инженерная сущность жизни постепенно осознается специалистами. Однако по исторически сложившейся «химической» традиции клеточные наноустройства все еще часто относят к «веществам», продолжая уделять много внимания их химическим свойствам, атомным весам и т. д. Разумеется, все они состоят из веществ, но их суть не в показателях кислотности, а в том, какие нанотехнические операции они выполняют. Сегодня специалисты все чаще говорят в этой связи о «молекулярных машинах». Однако в данном случае использовать термин «машина», т. е. механизм, требующий внешнего управления, не совсем корректно, т. к. клеточные наноустройства обладают своей алгоритмической логикой и самостоятельны в рамках выполняемых ими функций. В тоже время не совсем верно называть их и роботами. Все же предполагается (см. «R.U.R.» К. Чапека), что робот — устройство достаточно универсальное, а клеточные наномеханизмы узкоспециализированы, предназначены для выполнения строго ограниченных операций. Более подходящим для клеточной машинерии будет термин наноавтоматы .

Надо полагать, что со временем в биологии будет все более активно использоваться инженерно-техническая терминология, адекватно отражающая суть внутриклеточной механики. Сегодня пока нет даже обобщающего термина для природных наноустройств. Будем далее, за неимением лучшего, называть их «природными наноавтоматами» (ПНА).

Все природные наноавтоматы представляют собой конструкции из одной или нескольких молекул белков и/или нуклеиновых кислот, самопроизвольно свернутых в сложные трехмерные структуры.

Рис. 2. Две проекции упрощенной модели рибосомы кишечной палочки. Она состоит из двух разделяемых субъединиц. Более светлым выделены белки, более темным — нуклеиновые кислоты. [ Источник: ru.wikipedia.org ]

Именно благодаря своим пространственным формам молекулы-ПНА способны выполнять наномеханические действия — перемещаться в нужных направлениях и перемещать другие объекты, находить, разделять или соединять различные молекулы и т. д.

Свою определенную форму ПНА принимают благодаря явлению фолдинга — свойству линейных органических молекул, составляющих природные наноавтоматы, самопроизвольно сворачиваются в необходимые пространственные структуры.

Хотя все силы, благодаря которым такая свертка происходит (пептидные, водородные связи, ван-дер-ваальсово взаимодействие, электростатические и гидрофильно-гидрофобные связи), известны, но полностью механизм фолдинга не нашел теоретического объяснения и остается, пожалуй, одной из самых важных загадок молекулярной биологии 29 29 Многообразие существующих форм природных наноавтоматов свидетельствует, что биоорганика как основа наноконструкций обладает огромной вариабельностью и особой, даже метафизической, склонностью к формированию наноустройств. .

Сегодня понятно, что абсолютно все происходящие в живом организме — его развитие, рост, болезни, старение, любые изменения — в конечном итоге определяются работой клеток, внутриклеточной наномеханикой. Также понятно, что по-настоящему эффективно управлять клетками, а, следовательно, и всеми жизненными процессами можно только на соответствующем нанотехнологическом уровне. Единственным действенным средством влияния на живые организмы могут быть только технологии, основанные на использовании специально созданных для этого наноинструментов — наноавтоматов, нанороботов… И только они могут победить смертность.

— А эти специальные нанороботы… Где их взять?

— Мы обсудим это в следующий раз.

Итак, мы закончили предыдущий разговор на том, где взять нанороботов для работы в клетках… Очевидно, есть как минимум две возможности.

Первая — создать, как предлагал Фейнман, рукотворных, назовем их «железными», нанороботов.

Второй путь такой: раз природные наноавтоматы (ПНА) существуют, то попытаться «приручить» их, как приручают, используют и выводят новые породы лошадей, коров, почтовых голубей, собак, соколов для охоты и пеликанов для ловли рыбы.

Попытки идти первым путем — разработать элементы «железных» нанороботов — начались десять—пятнадцать лет назад. Поначалу было немало информации о исследовательских программах разных стран по созданию наномоторов, нанодвигателей, сенсоров и других элементов наноробототехники. Художественное воображение уже рисовало нанороботов в виде сверкающих батискафов или космических аппаратов, орудующих своими манипуляторами внутри человеческого тела, и не было сомнений, что это направление будет интенсивно развиваться…