У біології відбулося кілька подій, які дозволили абсолютно по -новому підійти до дослідження сутності життя. Найголовніше - вченінавчилися читати генетичну інформацію. Прочитали гени вже багатьох бактерій,деяких рослин і найпростіших тварин, практично прочитали геномлюдини. Тут ще залишилися складні, але в основному математичні,технічні проблеми. Коли оголосили, що розшифровано геном людини,малося на увазі, що отримано «буквений текст». Зараз з'явилися методи,що дозволяють швидко читати такі тексти.
Все, що закладено в нашій генетиці, закодовано сполученнями «літер»,кожна з яких складається з трьох «символів». Символи, так званінуклеотиди, позначені як А, Г, Т і Ц. Це досить прості молекули.
Трійки цих символів утворюють літери, їх двадцять штук. Кожна буквакодує деяку амінокислоту. Проте найцікавіше - дізнатися, щоозначає кожна фаза цього тексту. Наприклад, фаза може бути кодомдеякого білка - в одному білку звичайно від ста до тисячі амінокислот.
закодовані там і функції організму в цілому - але більш складним способом.
Є спеціальні фази, що визначають, як складуться клітини, колиповинна померти дана клітина, коли інша повинна виникнути і т. д.
Але щоб закодувати всі властивості організму в одній молекулі, потрібноколосальне стиснення інформації. Молекула ДНК дуже довга, іноді вдесятки сантиметрів (!), а розмір одного символу - один нанометр. У насдесяток таких молекул, у бактерії-один. Давно прораховано, що там можназаписати все, що потрібно.
Вже відомо, як записано, наприклад, білки, зброджують цукор у нас вкишечнику. Сьогодні ми маємо повну бібліотеку всього тексту, якийміститься в кожній живій клітині. Зрозумілі окремі його фрагменти - уосновному те, що відноситься до біохімії клітини. Але є і текст, взагалі нещо має сенсу - з нашої, сучасної точки зору. Можливо, дехтомісця в кінці кінців так і не будуть зрозумілі.
Часто доводиться чути, що якісь квантові ефекти відіграють істотнуроль при передачі генетичної інформації, але ніяких наукових даних зацим немає, є тільки віра. Поки немає ніяких підстав вважати, щореплікація ДНК забезпечується чимось, окрім звичайної хімії. Робитьсядзеркальна копія цієї молекули, а потім копія копії, і виникає молекула,тотожна вихідної. ДНК - це єдина саморозмножуються молекулав нашому організмі.
Які ж завдання буде вирішувати біологія в 21 столітті?
В основному біологи вважають, що перше завдання це старіння. Тут дваточки зору. Одна - загальноприйнята, що старіння - це поломка складноїсистеми, яка рано чи пізно має статися. Але Вейсманом (Weismann)в кінці 19 століття була висловлена інша точка зору - що смерть булапридумана еволюцією для того, щоб вибраковувати непотрібні особи, щобшвидше змінювалися покоління, щоб популяція не засмічувалися монстрами (чимстарше організм, тим більша ймовірність, що він народить потворне потомство
). Щоб усе це запобігти, була - спеціально! - Придумана смерть увнаслідок старіння.
Перші вказівки на користь вейсмановской точки зору вже є. Виявленотакі гени, при поломці яких істота живе довше. Є такий черв'ячок,у якого вдалося вибити два певних гена - і його життя подовжилисяу шість разів. У 1999 році був виконаний досвід на мишах: їм зіпсували ген (ценазивається нокаут гена), який кодує так званий білок р66, - ітривалість життя піддослідних особин зросла на 30 відсотків.
Є й багато інших цікавих завдань. Одну з них краще за всіхсформулював Ілля Ілліч Мечников: «Людина, що з'явився в результатідовгого циклу розвитку, носить у собі явні сліди тваринного походження.
Придбавши невідому в тваринному світі ступінь розумового розвитку, вінзберіг багато ознак, що опинилися йому не тільки не потрібними, але прямошкідливими ». Ось це була ідея всього його життя. Мечников вважав, що старіннявідбувається тому, що в нашому товстому кишечнику є шкідливі бактерії. Унього була проста ідея, що товстий кишечник винайдений еволюцією, щобвипорожнюватись рідше. Пташка всі ці справи робить на льоту, їй це не заважає, іу неї немає товстого кишечника. Але коли заєць тікає від вовка і раптом подорозі присяде - вовк його наздожене, а якщо вовк займеться цим в гонитві зазайцем, він його упустить. Мечников був одержимий ідеєю бактеріальних токсинів,які породжуються бактеріями, що живуть в товстій кишці. Згодомвиявилося, що токсини такі є - але не через них ми старіємо. Мечников жпропонував просто видаляти товстий кишечник! Казав, що ви частіше будетеходити в туалет, зате будете жити набагато довше.
Але він абсолютно правий, в тому, що ми успадкували від нерозумної природивже непотрібні нам еволюційні механізми. Старіння - як раз один з них.
Є ще дуже цікаве завдання для прийдешнього століття - вирішення проблемистаріння генетичного матеріалу. У бактерій генетичний матеріал маєформу кільця. Коли потрібно зробити копію, на цю кільцеву молекулу ввизначених місцях можуть сісти певний білок, фермент, який по нійповзе і нарощує її копію. Природно, у нього при цьому завжди і праворучі зліва є молекула ДНК, адже вона ж кільцева. А коли з'явилися такзвані еукаріоти, більш складні клітини, то ДНК розірвалася, вона сталалінійної. Але разюче, що «копіює» механізм залишився тим самим. Він по -як і раніше, працює тільки тоді, коли в нього і праворуч і ліворуч єгенетичний матеріал. Відповідно, самий кінчик молекули ДНК некопіюється. Цей перехід стався сотні мільйонів років тому. За цей часвиникло безліч інших ферментів, змінилися старі ферменти - але отцей механізм чомусь залишився тим самим.
Тому кожна наступна копія коротше попередньої. Як якби писар,переписуючи книжку, завжди лінувався переписати останню сторінку. І цетриває мільйони років ... Як же природа з цього виплутатися? Вона сталанарощувати на кінці молекули ДНК якийсь безглуздий текст, якийробиться зовсім інакше, без участі ферменту. Від того, що цей текстобтрепивается, нікому ні тепло ні холодно. В ембріона працює спеціальнийбілок, нарощує безглузді ділянки. Потім, коли ембріон народжується,цей фермент - чомусь - припиняє працювати. І ми починаємо старіти. А вракових клітинах - навпаки, фермент активується і починає нарощуватикінчики.
Виникає питання, чому ж еволюція допустила таке неподобство? Самаяцінний молекула - і така неточність зчитування. Нещодавно американськийбіолог Джефф Боулз (Jeff Bowles) висунув таку ідею: розрив кільця і буввинаходом смерті від старості. Так природа винайшла старіння (бактерії жне старіють). Звідси ми виходимо на проблему раку зовсім з іншого боку:може бути, якщо вдасться вбити цей фермент, ми переможемо ракову пухлину.
Ось знову повернулися до теми старіння, але якщо навіть гіпотеза Вейсмананеправильна, то може бути, рак вдасться вилікувати виходячи з цієї філософії.
Взагалі, в біології зараз відбуваються дивні речі. Не так давно, убактерій було виявлено справжнісінький електромотор. Виявилося, що вониобертають джгутики за рахунок різниці потенціалів на оболонці. Це не образнийвираз, там справжнісінький електродвигун, причому з реверсом, - навітьне помінявши напрямок поля, бактерії можуть обертати джгутик у зворотномунапрямі. Вони включають і вимикають свій мотор коли хочуть, у них дужескладна система прийняття рішень. Бактерії підсумовують деяку інформацію іприймають рішення. Вони дивні істоти. Наприклад, в'язкість середовищавимірюють точніше, ніж найкращий Апаратура. Температуру вимірюють зприголомшливою точністю. Інформація потрапляє всередину, обробляється, івидається деякий рішення: залишатися на місці або спливати. Зазвичайкажуть, що колесо винайшла людина. А ось вони - яке там колесо,електромотор винайшли! Можна створити різницю потенціалів на цій оболонціштучно - і він буде крутитися.
Тепер людська клітина, фібробласт, з підшкірної клітковини. А от уній, всередині, - клітинна електропроводка, справжній електричний кабель,який вчені виявили за допомогою спеціального барвника, - він забарвлюєтільки ті ділянки клітини, де є різниця потенціалів. За цих проводівтече струм, різниця потенціалів поперек оболонки кабелю (мембрани) можедосягати чверті вольта. Поки неясно, в чому функція цих проводів, але те,що вчені виявили нові властивості живої клітини - цілком ясно.
І на завершення хотілося б сказати, що зараз виникає нова хімія,оперує речовинами, яких немає в природі. Ось приклад однієї недавньої іабсолютно фантастичною роботи: знаходження речовини, що блокує білокр53. Цей ключовий білок, називається «вартовим геному», є в кожнійклітині. Він повзає по молекулі ДНК і перевіряє, чи не порвалась чи вона де -небудь. Якщо порвалась, він дає команду полагодити, а сам продовжує повзати.
Якщо ДНК не чінітся, білок дає інший наказ - забороняє клітині ділитися.
А потім якщо за тривалий термін ушкодження не виправлено, дає наказ насамогубство - приводить в дію самурайський закон, і клітина сама себевбиває.
Так ось, виявляється, що в половині всіх випадків раку цей чудовийбілок зламаний. За цим клітина з пошкодженою ДНК і шалеет - сигналу насамогубство немає. З іншого боку, при інфаркт, інсульт, септичнимшоці це самогубство охоплює відразу величезна кількість клітин ужиттєво важливому органі. Отже, з одного боку, р53 дуже хороший своїмантиракових дією, з іншого - почасти через нього ми загибаємо від інфарктута інсульту. З цього добре було б знайти на нього управу. Молодий, дужеталановитий біолог Андрій Гудков (раніше він працював у Москві, в Онкоцентрі,зараз живе в США) підійшов до завдання наступним чином. Він узяв «бібліотекуречовин »(багато тисяч різних з'єднань) і протестував їх, використовуючиавтоматизовану систему, на здатність цей білок блокувати. Таквдалося знайти потрібну молекулу.
Список використаної літератури:
Тижневик «Комп'ютера» від 20 лютого 2001 # 7 (384). Володимир
Скулачов. «Я припускаю, що в біології діє« самурайський закон »».стор 46.
