Случайность и необходимость

2. Среди множества свернутых форм, доступных данной полипептидной последовательности, лишь очень немногие, если не одна единственная, позволяют реализовать наиболее компактную возможную структуру. Данная структура предпочтительнее всех остальных. Несколько упрощая, можно сказать, что «избранной» обычно является структура, соответствующая вытеснению максимального количества молекул воды. Очевидно, что именно от относительного расположения – то есть последовательности – аминокислотных остатков (начиная с гидрофобных) в фибрилле зависит реализация компактных структур. Таким образом, особая глобулярная конформация, свойственная данному конкретному белку и обеспечивающая его функциональную активность фактически продиктована последовательностью остатков в фибрилле. Однако – и это важный момент – объем информации, необходимый для описания всей трехмерной структуры белка, намного превышает объем информации, закодированной самой последовательностью. Так, для полипептида длиной 100 аминокислотных остатков информация о последовательности составит порядка 2000 бит (H = log₂20¹⁰⁰), тогда как для определения его трехмерной структуры понадобится множество дополнительных данных, точный объем которых установить достаточно сложно.

Ложный парадокс эпигенетического «обогащения»

Таким образом, налицо явное противоречие между утверждением, что геном «полностью определяет» функцию белка, и тем фактом, что эта функция связана с трехмерной структурой, информационное содержание которой богаче, чем непосредственный вклад, вносимый в эту структуру геномом. Некоторые критики современной биологической теории ухватились за это противоречие, в частности Эльзассер, который в эпигенетическом развитии (макроскопических) структур живых существ предпочитает видеть феномен, не поддающийся физическому объяснению ввиду «беспричинного обогащения», на которое оно явно указывает.

Тщательное и детальное изучение механизмов молекулярного эпигенеза позволяет устранить это возражение. Обогащение информации, очевидное в формировании трехмерных белковых структур, проистекает из того факта, что генетическая информация (представленная последовательностью) экспрессируется при строго определенных начальных условиях (водная фаза, узкий диапазон температур, ионный состав и т. д.). В результате из всех возможных структур реализуется только одна. Таким образом, начальные условия относятся к информации, заключенной в самой глобулярной структуре. Никак не уточняя ее, они способствуют реализации уникальной формы, исключая все альтернативные структуры и тем самым предлагая – или, скорее, навязывая – однозначную интерпретацию потенциально неоднозначному коду.

* * *

Следовательно, процесс структурации глобулярного белка можно рассматривать одновременно и как микроскопический образ, и как источник автономного эпигенетического развития самого организма. В этом развитии можно выделить несколько восходящих ступеней, или уровней:

1) сворачивание полипептидных последовательностей в глобулярные структуры, обладающие стереоспецифичными ассоциативными свойствами;

2) ассоциативные взаимодействия между белками (или между белками и некоторыми другими компонентами) с целью построения клеточных органелл;

3) взаимодействия между клетками с целью формирования тканей и органов;

4) координация и дифференциация химических реакций посредством взаимодействий аллостерического типа на протяжении всех предыдущих этапов.

На каждой ступени возникают более высокоупорядоченные структуры и новые функции, которые, проистекая из спонтанных взаимодействий между продуктами предшествующих стадий, последовательно раскрывают, подобно фейерверку, скрытый потенциал низших уровней. Определяющей причиной данного явления, его источником в конечном счете является генетическая информация, представленная суммой полипептидных последовательностей, интерпретируемых – или, точнее, фильтруемых – первоначальными условиями.

Таким образом, ultima ratio[39] всех телеономических структур и процессов, характерных для живых существ, заключен в последовательностях остатков, составляющих полипептидные фибриллы, «эмбрионах» глобулярных белков, которые в биологии играют роль демонов Максвелла. В некотором смысле именно на этом уровне химической организации заключена тайна жизни, если она вообще существует. Если бы некто сумел не только описать эти последовательности, но и сформулировать закон, по которому они формируются, мы могли бы полагать тайну раскрытой. Ultima ratio был бы обнаружен.

Ultima ratio телеономических структур