Случайность и необходимость

Первое описание полной последовательности глобулярного белка было дано Сенгером в 1952 году. Это стало одновременно и откровением, и разочарованием. Последовательность, которая, как известно, определяет структуру, а значит, и избирательные свойства функционального белка (инсулина), оказалась лишенной каких-либо закономерностей, каких-либо особых признаков, каких-либо ограничительных характеристик. Впрочем, оставалась надежда, что со временем появятся новые данные, которые наконец помогут обнаружить общие законы сборки, а также некоторые функциональные корреляции. Сегодня описаны сотни последовательностей, соответствующих различным белкам, выделенным из самых разнообразных организмов. Тщательное изучение и систематическое сравнение этих последовательностей с помощью современных средств анализа позволило вывести общий закон: закон случайности. Все эти структуры являются случайными в том смысле, что даже если бы мы знали точный порядок 199 из 200 остатков в белке, мы бы не могли сформулировать какое-либо теоретическое или эмпирическое правило, позволяющее предсказать природу последнего, неидентифицированного остатка.

Утверждение, что последовательность аминокислот в полипептиде «случайна», может показаться равносильным признанию невежества, но это не так. Совсем наоборот, это утверждение в точности отражает природу фактов. Например, средняя частота, с которой за таким-то остатком в полипептидной цепи следует такой-то, равна произведению средних частот каждого из них в белках в целом. Это наблюдение можно проиллюстрировать и другим способом. Представьте себе колоду из двухсот карт, на каждой из которых написано название аминокислоты – колоду, в которой соблюдено среднее процентное соотношение каждой из двадцати аминокислот. Перетасовав карты, начнем переворачивать их одну за другой: случайную последовательность, в которой мы их открываем, нельзя отличить от последовательности остатков в полипептидах ни по одному объективному критерию.

Хотя в этом смысле любое звено первичной структуры белка представляется продуктом случайного выбора одного из двадцати доступных остатков, мы, однако, не можем не согласиться, что в другом, не менее важном, смысле фактическая последовательность не была синтезирована случайным образом, ибо тот же самый порядок воспроизводится практически без ошибок во всех молекулах рассматриваемого белка. Будь оно иначе, установить последовательность популяции молекул с помощью химического анализа было бы заведомо невозможно.

Таким образом, необходимо признать, что «случайная» последовательность каждого белка воспроизводится тысячи и тысячи раз в каждом организме, в каждой клетке, в каждом поколении с помощью высокоточного механизма, гарантирующего инвариантность (неизменность) структуры.

Интерпретация информации, закодированной в первичной структуре

Сегодня известен не только принцип, но и большинство элементов этого механизма. Мы еще вернемся к нему в следующей главе. Чтобы понять значение таинственного послания, закодированного в последовательности аминокислотных остатков полипептидной цепи, не требуется знания его деталей. Это послание, независимо от критериев оценки, кажется составленным совершенно случайно; тем не менее в нем заложен глубокий смысл, проявляющийся в различительных, функциональных, непосредственно телеономических взаимодействиях глобулярной структуры: трехмерной трансляции линейной последовательности. На молекулярном уровне глобулярный белок представляет собой подлинную машину – машину по функциональным свойствам, но не по фундаментальной структуре, в которой, как мы видим, нельзя различить ничего, кроме игры слепых комбинаций – случайности, подхваченной, сохраненной и воспроизведенной механизмами инвариантности и таким образом превращенной в порядок, правило, необходимость. Абсолютно слепой процесс может по определению привести к чему угодно, включая само зрение. В онтогенезе функционального белка отражены происхождение и преемственность всей биосферы. Основной источник замысла, или «проекта», который представляют и реализуют живые существа, раскрывается в этом коде – в этом подробном, точном, но, по существу, не поддающемся расшифровке тексте, который составляет первичная структура. Не поддающемся расшифровке, ибо до выражения физиологически необходимой функции, выполняемой самопроизвольно, он не обнаруживает в базовой структуре ничего, кроме чистой случайности своего происхождения. Но именно в этом и кроется глубинный смысл послания, дошедшего до нас с незапамятных времен.

VI Инвариантность и случайные возмущения

Платон и Гераклит