Клеймо создателя. Гипотеза происхождения жизни на Земле
Шрифт:
Рациональная организация кодирующей последовательности может, таким образом, указывать на ведущую роль первых триплетных оснований в симметриях кода. Снова и снова указывает она и на базовую роль молекулярных масс в организации не только кодирующих правил, но также и кодируемого продукта. Кроме того, она показывает возможность оцифровки не только кодируемых (как у Щербака), но и кодирующих элементов – и не только в терминах нуклонных масс, но также используя простую нумерацию.
Форматы 2D и 3D
Удивительная организация генетического кода дает пищу великому множеству теоретиков и любителей для конструирования не только различного рода таблиц, но и объемных моделей. Большое количество разнообразных моделей кода можно отыскать в специальной и в не слишком специальной литературе. Автор не берется даже за краткий обзор результатов этой деятельности. Некоторые из них, на его вкус, как минимум, не интересны – например,
Некоторые модели остаются в тени или забыты совершенно незаслуженно. Например, объемная модель генетического кода Rafiki, Inc., выполненная в виде игрушки (см. рисунок и развертку), могла бы, как минимум, использоваться на уроках биологии и будила бы воображение молодых людей, подогревая их интерес к этой науке и определяя и их, и ее будущее.
Эта игрушка представляет собой додекаэдр, «кристалл», собранный из 120 тетраэдров (Автор не вдается здесь в детали е построения, их можно найти на сайте. Разумеется, ничего подобного в природе нет, зато модель Рафики хорошо иллюстрирует симметрии кодирования и даже некоторые аспекты укладки белковых молекул.
Между тем число продуктов кодирования (20) дает соблазн собрать именно тетраэдр; надо только сформулировать простой принцип сборки, желательно учитывающий и кодирующие основания, и кодируемые аминокислоты, помня об упомянутом выше ограничении Эйгена: теория может быть корректной или нет; модель имеет третью возможность – оставаясь корректной, совершенно не относиться к делу (a theory has only the alternative of being wrong; a model has a third possibility – it might be right but irrelevant 61 ). Зато у модели, как и сказано в Главе 69, есть и очевидное достоинство: представляя явление в неожиданном ракурсе, она заставляет думать.
61
http://en.thinkexist.com/quotation/a-theory-has-only-the-alternative-ofbeing-wrong/354852.html
Здесь мы, однако, рассказываем не просто о геометрической симметрии генетического кода (о ней уже шла речь в Главе А), но о моделях, симметрия которых базируется на оцифровке генетического кода, реализуемой по тому или иному принципу. Более того, этот подход привлекает нас, в первую очередь, тогда, когда такой оцифровке подвергаются оба компонента кода, а не только продукты кодирования. В конце предыдущей главы (Глава Б) мы описали «виртуальный олигопептид», который демонстрировал равновесие совокупных нуклонных масс стандартных и вариабельных частей кодируемых продуктов. Мы обнаружили, что этот «олигопептид» имеет любопытные арифметические свойства в отношении составляющих его кодирующих оснований, которые, неожиданно подчеркивают акцентируемый Щербаком децимализм генетического кода. Параметр, выявляющий обнаруженные свойства, представляет собой простой номер каждого из четырех азотистых оснований в их упорядоченном по изменению молекулярной массы ряду. В данной главе мы попытаемся проанализировать организацию генетического кода, используя оба указанных параметра (нуклонные числа и порядковые номера) обоих компонентов кода. Если эта попытка окажется удачной, и мы найдем, что одна и та же организация кода (модель) характеризуется арифметическими симметриями по каждому из этих параметров, тогда легкомысленная готовность Автора сравнивать десятичное число 3412 и цифровой ряд 3412 по чисто внешнему сходству, может показаться Читателю не такой уж смешной.
Вернемся к матрице генетического кода, «аналоговая» версия которой описана в Главе
Организующая матрицу последовательность первых триплетных букв – CTAG – демонстрирует не только симметрию по комплементарности СG, A=T (черточки между основаниями символизируют число водородных связей, которые их объединяют), но и совпадающую с ней количественную симметрию цифрового ряда 1234: 1+4=2+3. Комплементарность оснований позволяет собрать и другой ряд – AGCT, в котором упорядоченность по массе комплементарных пар имеет общее направление. Этому ряду и соответствует цифровая последовательность 3412, описанная в предыдущей главе.
Теперь, чтобы объединить в общем представлении и аминокислоты, и азотистые основания, надо описать те и другие в общих терминах. В нашем случае это – либо нуклонная масса вариабельных частей молекулы, либо простое перечисление элементов, упорядоченных по массе. Выбор вариабельной части молекул аминокислот очевиден – это их боковая цепь. Вариабельная часть молекулы азотистого основания не представляет собой столь ясно выделяемую структуру. В то же время стандартным блоком, общим для всех оснований, является вполне выраженная структура – гексацикл (шестичленное кольцо из четырех атомов углерода, 2—4—5—6, и двух – азота 1—3):
Мы подошли к выбору нуклонного параметра азотистого основания совершенно формально: все атомы вне упомянутого гексацикла и составляют нуклонное число этого основания. Таким образом, цитидину С соответствует (в полинуклеотидной цепи) нуклонная масса 34, тимину Т – 49, аденину А – 58, а гуанину G – 74. Если сопоставить комплементарные пары GC и АТ четверки нуклеотидов и их нуклонные массы, объединенные водородными связями (то есть общими для обоих членов пары протонами), получим равенство: 34+74—3 = 49+58—2 = 105 = 11х1114. Стоит отметить, что все эти рассуждения относятся только к ДНК, потому что урацил U, заменяющий в четверке оснований РНК тимидин Т, имеет нуклонную массу 35, нарушающую описанные равновесия. Смысл этого обстоятельства должен отражать различия в физико-химии РНК и ДНК: возможно, дело в том, что предпочтительная структура ДНК линейна, а ее двойная спираль, уравновешенная также в описанных терминах, стабилизирует предпочтительную (линейную) запись генетической информации. РНК – в отличие от ДНК может приобретать более разнообразную конформацию, включая такую, которая позволяет ей обладать некоторыми свойствами полипептида – например, энзиматическими. В отличие от описанного выше МПП, молекула которого обладает собственным равновесием – за счет равновесия константных и вариабельных частей аминокислот, молекула ДНК приобретает равновесие только за счет объединения в спираль двух комплементарных полимеров. Само же по себе молекулярное равновесие – это характерное свойство – если не естественных биополимеров самих по себе, – то, во всяком случае, организации их генетического кодирования.
Соответствующая (реципрокная, симметричная) операция с аминокислотами, которые уже охарактеризованы в терминах нуклонных масс, – это придание им порядковых номеров в последовательностях, упорядоченных по молекулярной массе. Мы используем два варианта такой нумерации: сплошное (прямое или обратное) перечисление аминокислот в «нейтральной» версии (а) и общее или раздельное их перечисление (также в обоих направлениях) в составе арс-классов – параллельное и антипараллельное (б). Другие варианты Читатель может рассчитать самостоятельно; мы только предупредим его, что результаты в принципе будут однотипными.