От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни

Великий популяризатор науки Айзек Азимов — кстати говоря, биохимик по научной специальности — не раз задумывался над тем, из каких веществ могли бы образоваться океаны на других планетах. Он назвал такие вещества термином «талассогены», что буквально значит «производящие море». По определению Азимова, талассоген — это вещество, способное сформировать планетарный океан. В замечательной книге «Асимметрия жизни»[25] Азимов подробно разбирает проблему океанов, приходя к выводу, что самые вероятные талассогены — это вода, аммиак и метан. При этом для планет, расположенных примерно на таком расстоянии от звезд, как Земля, вода имеет преимущество, потому что она остается жидкой при более высокой температуре. «Вы можете представить метановые океаны на такой планете, как Нептун, или аммиачные океаны на планете типа Юпитера, однако вода, и только вода может создать океан на внутренней планете вроде Земли». Это выглядит логичным, но тут есть по меньшей мере один важный нюанс. Азимов писал эту книгу больше 40 лет назад, когда о планетах других звездных систем не было известно совершенно ничего. Не было даже уверенности, что они вообще существуют. А сейчас астрономам известны тысячи экзопланет, и уже ясно, что, мягко говоря, далеко не все звездные системы похожи на Солнечную. Сочетания условий там могут быть совершенно другими. Поэтому от расширения списка возможных вариантов вреда, скорее всего, не будет.

Возвращаясь к земной (а вернее, водной) биохимии, будем иметь в виду, что она — не единственная теоретически возможная. Изучая природу, всегда полезно помнить любимую мысль Станислава Лема: «Среди звезд нас ждет Неизвестное».

3. Белки

— А вот товарищ Амперян говорит, что без белка жить нельзя, — сказал Витька, заставляя струю табачного дыма сворачиваться в смерч и ходить по комнате, огибая предметы.

— Я говорю, что жизнь — это белок, — возразил Эдик.

— Не ощущаю разницы, — сказал Витька. — Ты говоришь, что если нет белка, то нет и жизни.

Аркадий и Борис Стругацкие.

Понедельник начинается в субботу

В разговорах о современной биологии слово «белок» звучит очень часто. Все знают, что белки — важнейшие питательные вещества. Но одновременно это еще и сложные биохимические машины, выполняющие в организме множество самых разных функций: дыхание, пищеварение, считывание наследственной информации, сокращение мышц, защита, восприятие света, передача сигналов… проще сказать, чего белки не делают. Что же это, в конце концов, такое?

Начнем с того, что белки, или протеины, — это огромные молекулы, входящие в состав абсолютно всех современных живых организмов. История их названия, честно говоря, довольно запутанна. Сам термин «белок» (albumin) вошел в употребление еще в XVIII веке, и относился он тогда к веществам, подобным всем известному белку куриного яйца. Что касается термина «протеин» (protein), то его придумал знаменитый шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус. Кроме этого, Берцелиус открыл несколько новых химических элементов, установил формулы ряда органических кислот, разобрался в явлении электролиза и сделал еще много другого. В частности, именно Берцелиус открыл явление изомерии и ввел само понятие «изомеры», уже нам знакомое (см. главу 1). Да и термин «органическая химия» тоже принадлежит ему.

Так вот, в 1838 году Берцелиус предложил назвать некоторые органические вещества «протеинами»[26]. Слово это произведено от греческого πρώτειος, «первичный». Придумывая свой термин, Берцелиус предполагал, что «протеины» — это некие первичные строительные блоки живых организмов, и был, как мы сейчас знаем, совершенно прав.

В русском языке «белок» и «протеин» — строгие синонимы. По буквальному смыслу «протеин», конечно, точнее, чем «белок». Но как-то уж так сложилось, что в нашей научной литературе слово «белок» употребляется гораздо чаще, и мы будем этому следовать. Скорее всего, дело тут просто в том, что слово «белок» проще для восприятия и привычнее на слух.

Полимеры