Концепции современного естествознания

Следовательно, для того чтобы понять, как устроен и как работает живой организм, нам необходимо постичь природу белков и их функции в составляющих организм клетках. А если нас интересует взаимосвязь между разными организмами, то мы должны понять связь между белками, которые они содержат. Это подводит нас к проблеме видовой специфичности белков. Иначе говоря, для каждого вида характерны специфические, одному ему свойственные, молекулы белков, одинаковые у всех представителей данного вида; при этом у разных видов молекулы белка, выполняющие одни и те же функции, не идентичны.

Так, например, можно смело утверждать, что все те, кто читает эту книгу, имеют совершенно идентичный гемоглобин, абсолютно одинаковый вплоть до каждой аминокислоты, буквально до последнего атома. Очень редко, но все же случается, что у людей обнаруживается аномальный гемоглобин, однако обычно это ведет к достаточно серьезным заболеваниям, таким, например, как серповидноклеточная анемия. В таких случаях все сводится к очень простым изменениям: при серповидноклеточной анемии измененными оказываются только две из почти шестисот аминокислот, составляющих молекулу гемоглобина. Вот почему я так уверен, что у всех моих читателей молекулы гемоглобина одинаковы. Люди с аномальным гемоглобином — это, как правило, тяжелобольные, которые рано умирают; лишь самые незначительные изменения гемоглобина могут сойти для человека благополучно.

Если мы теперь обратимся к другому виду и возьмем, к примеру, гемоглобин лошади или коровы, то обнаружим, что он, казалось бы, почти ничем не отличается от гемоглобина человека. Он имеет тот же цвет, те же размеры и выполняет в организме те же функции. Однако, как показывает тонкий химический анализ, между гемоглобинами человека, лошади и коровы имеются ощутимые различия — их наборы аминокислот неодинаковы. Это мы и имели в виду, когда говорили о видовой специфичности. Может даже оказаться, что подобные различия в белках создают гораздо более глубокую основу для классификации животных и растений, чем внешние характеристики, — окраска, форма и другие признаки, которые только и имел Линней в своем распоряжении.

В следующей главе мы продолжим разговор о химии молекул белка — рассмотрим более подробно, сколько и какие именно аминокислоты составляют те или иные белки, в каком порядке они располагаются в полипептидной цепи, а также обсудим, каким образом химики научились определять последовательность аминокислот в различных белках. Однако мы вскоре увидим, что одной последовательности аминокислот нам недостаточно. Чтобы понять функции белка, необходимо точно знать способ свертывания полипептидной цепи в плотный клубок. Мы узнаем далее, как здесь на помощь химикам пришли физики, разработавшие специальные методы для изучения больших молекул не в одном, а в трех измерениях.

Глава 5 Процесс размножения и генетика

В предшествующих главах мы рассматривали вопросы, связанные с молекулярной основой обмена веществ в клетках — той непрекращающейся химической активности, которая служит одним из отличительных признаков жизни. Но у живых организмов есть еще одна способность к самовоспроизведению. В последующих главах мы постараемся показать, какой свет на этот удивительный процесс проливают последние достижения молекулярной биологии.

Размножение бывает двух типов: половое и бесполое. Бесполое размножение происходит всякий раз, когда клетки делятся. В качестве примера можно привести рост любого многоклеточного организма. Одноклеточные организмы, скажем, бактерии, довольно часто размножаются делением. Половое размножение происходит путем слияния двух клеток — по одной от каждого родительского организма. Как мы все знаем, это происходит при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом. Конечно, эти два способа воспроизведения во многих отношениях отличаются друг от друга, но мы пока не касаемся различий. Рассмотрим оба способа с точки зрения передачи информации, как теперь принято. Дочерняя клетка должна получить от родительской клетки (или от двух клеток) информацию, которая позволит ей путем взаимодействия с окружающей средой вырасти в заранее предопределенный организм. Количество переданной информации должно быть невероятно велико: даже одна-единственная клетка отличается огромной сложностью и для построения самой себя требует максимально подробных и тщательно разработанных инструкций. Мало того, что информации должно быть много, — она еще должна быть исключительно специфичной, поскольку необходимо сохранение чистоты рода; попросту говоря, человек всегда должен порождать человека, бабочка — бабочку и т. д.