Хлопок одной ладонью. Как неживая природа породила человеческий разум

КСТАТИ

В учебнике все внутриклеточные процессы показаны аккуратными стрелочками, как будто молекулы целенаправленно идут к выбранному партнеру и вежливо с ним реагируют, когда клетке это нужно. На самом деле молекулы понятия не имеют, что им делать. Просто их такое количество, и носятся они по клетке с такой скоростью, что успевают за долю секунды случайно столкнуться с подходящим по химическим свойствам партнером. Клетка забита сложными молекулами как вагон метро в час пик, только в этом вагоне все непрерывно прыгают, кувыркаются и ходят друг у друга по головам с невообразимой для нашего макроскопического мира скоростью. Моя любимая иллюстрация этой скорости – синтез белка. Как читатель помнит из предыдущей главы, в ходе этого процесса лента матричной РНК пропускается через рибосому, которая подбирает под каждое из трехбуквенных «слов» подходящую аминокислоту. Этих аминокислот 20 штук, и каждая доставляется в рибосому специальной транспортной РНК. Как происходит «подбор» нужной аминокислоты под текущее «слово»? Да никак. Просто клетка кишит транспортными РНК с прикрепленными к ней аминокислотами, и периодически они случайным образом залетают в специальное окошко рибосомы, и периодически из 20 типов этих залетающих транспортных РНК одна окажется подходящей под «слово», в данный момент находящееся внутри рибосомы[5]. То есть рибосома в буквальном смысле ждет, пока в нее случайно залетит нужная деталь из десятков возможных – и так на каждой ступени сборки белка, обычно состоящего из нескольких сотен аминокислот. Сколько же времени занимает настолько муторный и маловероятный процесс? Средний белок длиной в 500 аминокислот собирается на рибосоме около 25 секунд, то есть скорость, с которой в рибосому залетают подходящие аминокислоты – 20 штук в секунду²⁰ (неподходящие аминокислоты, ясное дело, залетают в десятки раз чаще). Не знаю, как вам, а мне таких скоростей даже не представить.

В современном мире клетка делает все возможное, чтобы снизить вероятность мутаций. Например, у человека полимеразы, которые вяжут копию ДНК, умеют ловить ошибки, возвращаться назад и стирать неверную «букву». Целые команды белков-дружинников бродят по геному и проверяют, чтобы все было комплементарно, сшивают, если порвалось, переписывают, если повредилось. Отчасти это связано с тем, что, в отличие от древних РНК, для которых случайные мутации были единственным источником изменчивости, у нас, современных видов, есть другие, менее рискованные и более эффективные способы внести в жизнь разнообразие между поколениями – прежде всего половое размножение, при котором перемешиваются гены двух разных организмов. Но об этом разговор впереди. Удивительно не то, что в современных клетках мутациям противостоит жесткая инспекция, а то, что при всех ухищрениях клетки мутации все равно происходят, пусть и существенно реже. В этом смысле изменчивость, как и отбор, тоже сила природы, хаос, заложенный в принципах работы Вселенной. Его может быть больше или меньше, но не может вообще не быть.