Перерастая бога. Пособие для начинающих

Что же делает снежинки красивыми? Это, как и в случае с картинками в калейдоскопе, их симметрия. Все шесть сторон, все шесть углов, все шесть вершин или наборов вершин симметричны друг другу. А почему они симметричны? Потому что снежинка мала и все ее «строящиеся» части проходят через один и тот же «исторический опыт» изменений влажности и температуры. Кстати говоря, хотя все снежинки уникальны, некоторые из них менее красивы, чем другие. Но на картинках в книжках изображаются красивые.

Будь мы хуже осведомлены, мы могли бы подумать: «Смотри-ка, снежинки так прекрасны, и каждая — неповторима. Они должны были быть созданы гениальным творцом с неиссякаемой фантазией, способным выдумать все это множество миллионов различных моделей». Однако, как мы только что выяснили, если проводить аналогию с рассуждениями Пейли, снежинки и прочие красивые кристаллы похожи не на часы, а на камень. Наука дает нам полное и исчерпывающее объяснение красивой и сложной симметрии снежинок, отвечая в том числе и на вопрос, почему все они уникальны. Подобно камню у Пейли, они «просто появились». Процесс, когда молекулы — или вообще какие бы то ни было объекты — спонтанно складываются в столь специфические структуры, «возникающие просто так», называется самосборкой. Думаю, вы можете догадаться почему. Как мы вскоре увидим, самосборка играет важную роль в живых организмах. Настоящая глава посвящена самосборке в биологии.

Мой любимый пример живых самособирающихся объектов — это вирус, бактериофаг лямбда. Полюбуйтесь в интернете его строением. Все вирусы паразиты, а бактериофаги, как можно понять из их названия, паразитируют на бактериях. Вы, вероятно, согласитесь, что внешне он напоминает лунный модуль. Да и ведет себя похоже: приземляется на поверхность бактерии, твердо вставая на свои «ножки». Затем пробивает отверстие в клеточной стенке жертвы и впрыскивает ей свой генетический материал — свою ДНК — при помощи «хвоста» (который скорее следовало бы назвать шприцем), расположенного у него по центру. Имеющееся внутри бактерии машинное оборудование не способно отличить вирусную ДНК от своей собственной и вынуждено повиноваться содержащимся в ней инструкциям. А те велят производить множество новых вирусов, впоследствии вырывающихся наружу, чтобы приземлиться на поверхность других бактерий и тоже заразить их. Но нам с вами в данном случае интересно то, что «тело» вируса образуется путем самосборки, как кристалл. Или как некая совокупность кристаллов. Его головка действительно выглядит таким кристаллом, какой можно было бы повесить на шею (не будь он столь неимоверно мал). И она, и все прочие части вируса формируются точно тем же способом — самостоятельно, из молекул, дрейфующих внутри бактерии и занимающих свободные места на уже существующем растущем кристалле.

Заведя разговор о кристаллах, я использовал такие образы, как «солдаты на параде» и «сцепление рук». Теперь же нам понадобится несколько иная метафора — а именно пазл. Растущий кристалл можно уподобить недоделанному пазлу, который тоже иногда растет из середины, по мере того как недостающие кусочки добавляются по краям. Но в отличие от обычного плоского пазла, лежащего на столе, кристалл — пазл трехмерный.

В жидкости, окружающей этот неоконченный пазл, плавают тысячи его деталей — скажем, ионы натрия и хлора в водном растворе. Всякий раз, когда какая-нибудь деталь натыкается на кристалл, она отыскивает «отверстие» нужной формы и встраивается туда. Итак, вот еще один способ описать наращивание кристаллов снаружи. А сейчас мы воспользуемся сравнением с пазлами, чтобы поговорить о процессах, идущих в живых организмах. В частности, посмотрим, как работают ферменты. Чуть позже я расскажу вам, что это такое.

Помните приведенную в главе 7 схему химических реакций в клетке: чудовищно запутанный «транспортный узел» из стрелок и кружков? Вам, возможно, любопытно, каким образом все эти разнообразные реакции могут протекать в одном и том же крошечном объеме — внутри одной и той же клетки, — не мешая друг другу и не перепутываясь. Представьте себе, что вы пришли в химическую лабораторию, похватали все пузырьки с полок и разом опрокинули их содержимое в здоровенный бак. Вы получили бы отвратительное месиво и, вероятно, запустили бы множество жутких реакций, даже взрывов. Однако в клетках живых существ многочисленные химические реагенты каким-то образом хранятся по отдельности, не мешая друг другу. Почему они не взаимодействуют все без разбора? Можно подумать, каждый из них находится в своей особой бутылке. Но это не так. В чем же дело?