Генетика, Диссимметрия и Жизнь

В последние годы в генетике наблюдается странная картина. Делаются новые неожиданные открытия, и в то же время обнаруживается много нестыковок в ранее установленных законах. Получается как в сказке, чем дальше тем страшнее… То Менделя упомянут недобрым словом, то начинают возвышать червей, то обнаруживается, что бессмысленных, мусорных генов больше, чем нормальных… Причем кризис в генетике по всем признакам нарастает, и грозит превратиться в обвал. Приведем сведения из ортодоксальной генетики, и попробуем либо поколебать ее «аксиомы», либо как -то дополнить их, или просто помочь, как говорили советские деятели, «продажной девке капитализма». Попробуем доказать, что генетика не играет первую скрипку в малигнизации, попытаемся найти ее в другой «оркестровой яме»…

Немного истории. В 1927 роду на III Всесоюзном съезде зоологов, анатомов и гистологов биолог Николай Константинович Кольцов сделал доклад, в котором впервые была четко сформулирована вторая аксиома биологии. Принцип Кольцова до сих пор остается незыблемым, несмотря на то, что наши представления о природе наследственных молекул совершенно изменились. Вывод его был прост хромосома — это гигантская молекула. Впоследствии, в 1935 году он назвал хромосомы «наследственными молекулами».

Согласно Кольцову в хромосоме в линейной последовательности располагаются белковые молекулы — гены. Каждый ген — цепочка аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями. Когда последовательность аминокислот известна для многих десятков, если не сотен, белков, можно привести еще более убедительный пример, как это делает Манфред Эйген цитохром с не самый большой белок, в нем лишь около сотни аминокислотных остатков. Эйген подсчитал, что число вариантов такой последовательности около 10130 (единица со ста тридцатью нулями). Трудно представить столь огромную величину. Если бы вся Вселенная (все планеты, звезды и галактики) состояла из цитохрома с, в ней могло уместиться только около 1074 молекул! Это ли не подтверждение мысли Кольцова! И Кольцов делает следующий вывод:

«Наследственные молекулы синтезируются матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предыдущего поколения». Это и есть аксиома биологии № 2. Кольцов продолжил цепь рассуждений биологов предыдущих веков. Если Франческо Реди в XVI веке сформулировал принцип Omne vivum ex vivo (все живое из живого), опровергающий возможность самозарождения жизни, то ХIХ век добавил принципы

Omnis cellula ex cellula (каждая клетка из клетки) и Omnis nucleus ex nucleus (каждое ядро из ядра). И Кольцов завершает : Omnis molecula ex molecula — каждая молекула (имеется в виду «наследственная молекула») из молекулы. Я вынужден в свете моей теории происхождения Жизни продолжить эту «цепь». Каждый атом (и его оболочка) наследственного материала копирует информацию от матрицы первичной кристаллической решетки. Естественным образом, рост кристаллов определен пространством и физическими факторами… К примеру атом углерода, побывав в структуре уксусной кислоты, всегда помнит ее структуру и всегда войдет в состав только холестерина... Следовательно, атомы, выстраивающие ДНК, РНК и белки, несут на себе информацию от первых кристаллических структур, с начала «хиральной катастрофы». Это можно назвать аксиомой биологии №3! Попробуем это доказать.

Принцип матричного копирования был известен людям тысячи лет, а Природе миллиарды лет. Крик и Уотсон расшифровали структуру «наследственной молекулы» и показали, что в ней самой заложена способность к матричному копированию. Но «веществом наследственности» оказался не белок, а дезоксирибонуклеиновая кислота — всем известная ныне двойная спираль ДНК. Почему же ДНК ? Ведь согласно идее матричного синтеза ген не может возникать заново. Кстати, может ли последовательность аминокислот размножаться матричным путем? Как удалось установить в природе — нет. И все же… Кольцов оказался не так уж и не прав. Вот как он представлял процесс «размножения» молекулы: «...всякая (конечно, сложная органическая) молекула возникает из окружающего раствора только при наличии уже готовой молекулы; причем соответствующие радикалы помещаются... на те пункты имеющейся налицо и служащей затравкой молекулы, где лежат такие же радикалы ». Такой процесс удалось воспроизвести в опыте. Есть такая аминокислота — глутаминовая. Она может существовать, как всякое органическое соединение с асимметричным атомом углерода, в двух формах, условно названных «правой» и «левой». Природные белки содержат только левые аминокислоты. Самое интересное все ученые в т.ч. и генетики пишут об этой энантиомерии как о само собой разумеющемся факте, при этом никто даже и не пытается выяснить не только происхождение этого феномена, но и его роль в собственно копировании. А это видимо основной момент в возникновении Жизни. Само выражение, в ДНК заложена способность к копированию, так же отдает некой мистификацией… Опять таки следуя логике у ДНК и РНК должен быть предшественник. О его существовании все стыдливо умалчивают, есть только слабые, с оглядкой попытки, как-то выразить свои «заячьи» мысли... Твердых и убежденных оппонентов генетике и биохимии нет. А жаль. Здесь не имеются ввиду последователи креацинизма и вообще сил небесных, только исследователи. Однако продолжим «разгром» с помощью доступных средств и естественных сил …

Как и любую аминокислоту, глутаминовую можно полимеризовать. При этом возникает длинная монотонная цепочка Глу—Глу—Глу—Глу — полиглутаминовая кислота. Растворим полиглутаминовую кислоту (из левых форм) в водной щелочи при 100° и добавим в реакционный сосуд смесь правой и левой формы глутаминовой кислоты. При охлаждении раствора происходит процесс, удивительно напоминающий тот, который описал Кольцов. Молекулы глутаминовой кислоты присоединяются к звеньям полимера, полиглутаминовая кислота служит матрицей. Под действием облучения между этими молекулами возникают пептидные связи — сшивки. Так образуется новая молекула полиглутаминовой кислоты, построенная на матрице старой. Чем это не размножение молекул по Кольцову?

 

К тому же матрица выбирает материал для постройки копии — только левую форму. Почему только левую форму? Ответа нет… В принципе возможен выбор нужной молекулы и из смеси разных аминокислот. Казалось бы, таким способом может размножаться и настоящий белок. Однако дело обстоит не так просто. Если мы повысим концентрацию аминокислоты или же быстрее будем охлаждать раствор, избирательность синтеза сразу исчезает. Точной копии полимерной молекулы таким способом получит нельзя. Причина этого — природа связей,

 

которыми одиночные молекулы глутаминовой кислоты присоединяются к матричному полимеру. Непреложное условие точного матричного копирования — точное спаривание молекул. Белки — плохие матрицы, и поэтому они не могут размножаться сами. Полипептидные цепи белков могут соединяться попарно водородными связями — это так называемая бета-структура белка. Но, как уже упоминалось, эти связи неспецифичны. Иное дело нуклеиновые кислоты . Здесь термодинамически выгоднее образование пар аденин —тимин (или аденин — урацил) и гуанин — цитозин. Эти пары называют каноническими. Все другие в обычных условиях неустойчивы. Поэтому в двойной спирали ДНК против гуанина в одной цепи всегда стоит цитозин в другой, а против аденина — тимин. И когда на одиночной цепи, как на матрице, строится новая, точность синтеза оказывается удовлетворительной для передачи генетической информации из поколения в поколение.

 

Мы видим существенное отличие от схемы Кольцова: согласно ей подобное притягивается к подобному, глутаминовая кислота — к остатку глутаминовой же кислоты в нашем опыте. При матрицировании ДНК (и РНК вирусов) притягиваются противоположные основания, комплементарные, образующие наиболее устойчивые пары с минимумом свободной энергии. Цепи в двойной спирали можно уподобить негативу и позитиву. Напомним, кстати, что и типографский шрифт, и печати, и чеканы для монет тоже не идентичные копии отпечатков, а их зеркальные отражения. Как и при формулировке первой аксиомы, подчеркнем: главное не материальный субстрат, а матричный принцип его синтеза. Да, в земных условиях белки оказались плохими матрицами, а нуклеиновые кислоты хорошими. Но из этого не следует, что на других планетах во Вселенной дело обстоит так же. Гены там могут состоять из других соединений (каких, нам пока

 

 

неведомо), но размножаться они должны, как и на Земле, матричным путем. Иначе мы опять попадем между преформизмом и эпигенезом, так что такая категоричность вполне обоснована. Все это так, но никто из ортодоксальных генетиков не удосужился ответить на простые вопросы, а как организовались те же «печати и чеканы» для ДНК и РНК т.н. нуклеотиды? Почему они только правовращающиеся, а аминокислоты и их «дериваты» «повернуты» влево? Количество вариантов и сочетаний ДНК и РНК ограничено, и как выяснилось, большая часть ДНК вообще являются «мусорными», бесхозными на первый взгляд… Здесь не грех вспомнить и достаточно жесткие белковые конструкции, которые по своей живучести не уступают нуклеотидам. Некоторые белки меняются относительно быстро, другие весьма консервативны. К последним принадлежит например, цитохром с – дыхательный фермент, имеющийся у большинства живых организмов. У человека и шимпанзе его аминокислотные последовательности идентичны, а в цитохроме с пшеницы иными оказались лишь 38% аминокислот. Даже сравнивая человека и бактерии, сходство цитохромов с (различия затрагивают здесь 65% аминокислот) все еще можно заметить, хотя общий предок бактерии и человека жил на Земле около двух миллиардов лет назад. В наше время

 

сравнение аминокислотных последовательностей часто используют для построения филогенетического ( генеалогического) древа, отражающего эволюционные связи между разными организмами. И еще один немаловажный факт. При разбавлении в миллионы раз плазмы любого живого организма, в спектре остается виден только пик триптофана и цитохрома с… Никакой генетикой и ДНК здесь не пахнет… Уместно вспомнить по каким Платоновым телам укладываются эти молекулы. Кстати и закон Левинталя (фолдинг протеинов) происходит так же по этим кристаллическим законам. Эти факты приближают нас к пониманию происхождения «матрицы» Жизни… Все опять таки указывает на существование кристаллического «чекана», который «породил» не только ДНК и РНК. И не совсем обязательно, чтобы он был твердым, главное поострен как кристалл. Это относится и к «левой» стороне Живого вещества, аминокислотам и белкам. Число возможных аминокислот должно быть очень велико, практически бесконечно. Тем более удивительно, что природа для построения белковых молекул использует из всего этого, не поддающегося учету разнообразия всего лишь двадцать аминокислот. В этом факте так же кроется ответ, что управляет Живым веществом. Ограничение, вернее запрет, наложенный на количество аминокислот, указывает на его кристаллическое происхождение. Это укладывается в пространственную группу, которой свойственны конечное число вариантов построения, и неограниченость в поведении… Без сакральной геометрии, и числового поля, здесь так же не обошлось… «Сакральность» установлена на основании «траектории» фолдинга протеинов, и динамике построения ДНК (см. литературу).

 

20-это 4-е тетраэдральное число, количество сочетаний трех чисел из шести, число вершин додекаэдра и число граней икосаэдра. Напомню, что наша Вселенная имеет додекаэдро-икосаэдральное строение. Иначе это кристалл… Это так называемые «магические» аминокислоты. Аминокислоты, не входящие в число «магических», можно обнаружить в составе организмов, но только не в белках. Некоторые аминокислотные остатки, уже входя в состав белковой молекулы, модифицируются. Однако они не делают «погоду». «Лишние» аминокислоты и «неправильные» белки можно отождествить с интронными ДНК… Ни один поглощенный белок не включается в структуры тела как таковой. Единственное исключение заключается в том, что у многих млекопитающих часть материнских антител может в интактном виде попасть через плаценту в кровоток плода, а через материнское молоко (особенно у жвачных) быть передано новорожденному сразу же после его появления на свет.

 

Отметим, что, поскольку аминокислоты в организме практически не запасаются, а для того чтобы мог идти синтез белка, должны одновременно присутствовать все аминокислоты, эффект от поступления незаменимых аминокислот можно обнаружить лишь в том случае, если все они поступят в организм одновременно. А как обстоят дела при наличии злокачественной опухоли в организме? Тем более рак называют «пастью открытой для белков»… Азот, это «краеугольный» камень в основании белков. Для поддержания азотистого равновесия в

 

организме человека достаточно ежесуточное поступление 1 моль азота в доступной для организма форме, а сколько потребляет опухоль весом в 200 гр. Можно подсчитать. Единственное несовпадение, опухоль выделяет не мочевину, а по большей части аммиак. Но и это не беда. Вычисления показывают, что белков в сутки, она может потребить почти равное своему весу! О чем говорит этот вопиющий факт? Только об одном. Это пространственно иная форма жизни…

 

Все «магические» аминокислоты можно разделить на группы:

 

1. Производные углеводородов. В эту группу входит единственная аминокислота, не содержащая асимметричного атома углерода (глицин). В прочих атомы углерода содержат разные радикалы, асимметричны, и потому эти аминокислоты могут быть представлены в

правых и левых формах (а в белках — только в левых).

 

Кислые аминокислоты. В некоторых белках вместо этих аминокислот имеются их амиды

 

— глутамин и аспарагин в случае присоединяется молекула аммиака, и остаток вместо

 

кислотных приобретает основные свойства:

 

В счет их входят и две простые аминокислоты и два их амида. З. Содержащие оксигруппу.

 

Основные - с аминогруппой в боковом радикале.

 

Ароматические, с бензольными кольцами в боковых радикалах.

 

Группа гетероциклических (индолсодержащих) аминокислот включает лишь триптофан

 

Три аминокислоты содержат в боковых радикалах атомы серы

 

Две аминокислоты, которым, строго говоря, не хватает одного атома водорода, чтобы так называться. У них аминная группа превращается в иминную, образуя пиррольное кольцо. Это иминокислоты.

 

Добавим, что оксипролин и цистин возникают уже в белке из пролина и цистеина. Существуют и т.н. незаменимые аминокислоты. Они могут быть разные, но их обязательно 8. Восьмерка, как мы помним, это куб числа 2, два в восьмой степени = 256, число вершин куба, число граней октаэдра. Если мы поделим 256 на 2, то получим 128. Поделив 128 на 2 мы получаем 64, достижимое число триплетов в генетике… Поделив 64 надвое мы получаем 32, число кристаллических классов. 128, это сакральная связь между семеркой и восьмеркой. Если же мы наоборот умножим 256 на два, то получаем 512… 512 это самое последнее упорядоченное деление яйцеклетки. До восьми делений, она делится, как мы знаем, без изменения размеров. Восемь незаменимых аминокислот, обусловлены наличием двух осей симметрии, а это наибольший куб в последовательности Фибоначчи. Далее в разделе стереохимии, мы вновь вернемся к этому феномену…

 

Вот из этих-то двадцати букв аминокислотного алфавита возникло чудовищное, не поддающееся учету разнообразие белковых молекул. Все могут белки: ускорять химические реакции и быть материалом для шерсти, волос и рога, переносить кислород железо и медь, убивать бактерии, обезвреживать вирусы и яды, слагать оболочки клеток и распознавать другие клетки, сокращать мускулы и вызывать холодное свечение клеток. Одного не могут — размножаться сами. Информация об аминокислотных последовательностях в белках закодирована в нуклеотидных последовательностях ДНК и РНК.

 

Глядя на набор «магических» аминокислот, трудно отделаться от впечатления, что этот выбор природы случаен. Так уж получилось, что первые нуклеиновые кислоты приобрели способность к матричному синтезу полипептидных цепочек из двадцати «магических». И этого оказалось достаточно, дальнейшее обогащение «алфавита» было просто не нужно. Или этот процесс незавершен? И почему все аминокислоты в белках левые? Ответ невнятный -так, по-

 

видимому, удобнее для матричного синтеза. Это утверждение похоже на расхожие термины: самоорганизация, хиральная катастрофа , изначально заложена способность и т.п. Слово само-изначально и удобнее, сродни по сути, но не дают ответа о природе этих явлений… Теперь коснемся того, что указывает на неединственность матричного механизма копирования молекул.

 

Некоторые организмы синтезируют довольно сложные пептидные цепочки специального назначения нематричным путем. Таковы, например, некоторые антибиотики типа грамицидина или же пептиды, слагающие оболочки бактерий. В них жесткие запреты матричного синтеза снимаются, используются иные аминокислоты, кроме «магических», как в левой, так и в правой форме. Достаточно одного взгляда на схему этой кольцевой молекулы, чтобы убедиться в невозможности ее синтеза на нуклеиновой матрице. Ведь в нее входят два остатка орнитина (Орн)

 

— аминокислоты, не числящейся в «магических», и правый фенилаланин (d-фен). Действительно, синтезируют грамицидин С два фермента: один соединяет в цепочки две пятичленные последовательности, а другой сшивает их в кольцо. Вот эти ферменты синтезируются уже «настоящим» матричным путем. В стенках капсул сибиреязвенной бациллы имеется полипептид, состоящий из глутаминовой кислоты. И здесь мы вправе предположить, что он синтезируется нематричным путем. Ведь, во-первых, глутаминовая кислота в нем правая, во-вторых, пептидная связь образована в нем боковой (так называемой γ-карбоксильной) группой.

 

Но эти, как и другие подобные примеры, лишь подтверждают важность матричного синтеза, но не его уникальность... и его незавершенность. Без ферментов и здесь дело не обходится. И мы переходим к важному вопросу: молекулы белков состоят из двадцати аминокислот (точнее, аминокислотных остатков) в разных комбинациях. Молекулы нуклеиновых кислот собраны из четырех сортов нуклеиновых оснований. Каким сочетанием нуклеотидов в ДНК кодируется каждая из аминокислот? Каковы принципы генетического кода?

 

Генетический код. Так же как знаем свой код мы и как нуклеиновый код «знают» белоксинтезирующие системы клетки. Я подчеркиваю: именно клетки, потому что бесклеточные формы жизни — вирусы при стройке своих белков используют белоксинтезирующие системы хозяев.

 

Так как «магических» аминокислот двадцать, а оснований нуклеиновых кислотах всего четыре ясно, что каждое звено белковой цепи кодируется несколькими нуклеотидными звеньями, а именно тремя. Число сочетаний из четырех по три равняется 64. Стало быть, в коде ДНК 64 «буквы». Три из них соответствуют пробелам в типографском наборе. Что означает число 64 в нумерологии? Это квадрат числа 8, куб числа 4 и 6 -aя степень числа 2… Как указывалось выше, если 64 поделить 2, то получим 32. Число кристаллических классов. На этом факте необходимо заострить внимание. Во-первых- это имеет какое то отношение к энантиометрии и диссимметрии. Во-вторых к репликации ДНК и фолдингу протеинов. Это определено следующими соображениями. Число достижимых кристаллических классов, как известно равно32м. В живом веществе внутреннее пространство поделено надвое. Следовательно, репликация ДНК «таит » в себе скрытую вторую половину способную дублировать - первую. Причем подобное решение абсолютно верно. В таком случае информация не искажается даже при несанкционированном и множественном разрыве ДНК. Этот факт подтверждает наличие парагенетического способа сохранения информации. Поэтому нам надо выбирать между материальными нанокристаллами, и этой парагенетической «тенью»… Можно пойти на компромисс, и первенство отдать нанокристаллам, которые уже в «зрелом» Живом веществе передали все функции, более гибким структурам.

 

Как происходит синтез белков, по ортодоксальному «закону». На бессмысленных, не соответствующим никаким аминокислотам сочетаниях нуклеотидов синтез обрывается — полипептидная цепочка готова. Все очень просто. Однако не все так, как того хотят ортодоксы…

 

Остальные 61 триплет (кодон) соответствуют 20 аминокислотам. Такой код, когда несколько букв читаются одинаково, называется вырожденным. Например, лейцин, серин и аргинин кодируются шестью триплетами; пролин, валин и глицин — четырьмя; изолейцин — тремя; аспарагиновая и глутаминовая кислоты — двумя, а для метионина имеется лишь один кодон. Он же, если стоит в начале гена, исполняет роль заглавной буквы.

 

Первые исследователи полагали, что аминокислотные цепочки прямо собираются на нуклеотидных цепочках. Дело оказалось гораздо сложнее. Во-первых, нет никакого стерического (морфологического) соответствия между кодоном и той аминокислотой, которую он кодирует. Соответствие между ним и достигается молекулой особой нуклеиновой кислоты, которую называли по-разному: РНК — посредник, адаптор, растворимая и, наконец, транспортная. На одном ее конце присоединена аминокислота, а на другом расположена последовательность комплементарная кодону (антикодон). Во-вторых, матрицей для белкового синтеза служит не непосредственно ДНК, а копируемый с нее «рабочий чертеж» — РНК, получившая название информационной или матричной (мРНК). Итак, мы должны различать процессы: матрицирование самого гена, то есть синтез ДНК на ДНК, синтез мРНК на ДНК и синтез 6елка на матрице мРНК. Первый процесс называется репликацией, второй — транскрипцией и третий

 

— трансляцией. Потом найдутся комбинации этих репликаций и трансляций, затем их параллельные и последовательные варианты. И так до бесконечности…

Теперь настала пора «физики». Поговорим о полярности генов и пептидов. Длинные цепочечные молекулы биополимеров — полипептидов и нуклеиновых кислот — полярны. Отсюда «растут» ноги у т .н. гомотипии ( см. дальше). Иными словами, начало и конец цепи аминокислотных остатков и нуклеотидов различаются друг от друга. Нетрудно догадаться, почему полярны полипептиды, слагающие белки. Уже упоминалось, что аминокислоты имеют две функциональные группировки, сшивающие их в полипептид,— аминную и карбоксильную.

Полярны и нуклеиновые кислоты, но по другой причине. Остов как РНК, так и ДНК — пятичленные сахара — пентозы, сшитые остатками фосфорной кислоты (фосфодиэфирные связи). Чтобы различать атомы углерода в пятиугольнике пентозы, химики пронумеровали их, считая от того, к которому присоединено азотистое основание. Оказалось, что в природных

нуклеиновых кислотах фосфодиэфирные связи образуются только между третьими и пятыми атомами углерода в пентозах (сокращенно: 3’ и 5’; читается: «три-штрих » и «пять-штрих»). Поэтому на одном конце любой нуклеиновой кислоты сахар присоединен к цепи 3’-атомом, на другом — 5’.

 

Считается, что молекула ДНК-полимеразы садится на ДНК и движется по ней. При этом удваивается и смысловая цепь, и комплементарная к ней. Значит репликация смысловой цепи начинается с 3’-конца, как и транскрипция. Мы уже упоминали, что генетическая информация передается от ДНК через РНК на белок, но не в обратную сторону. Это положение назвали центральной догмой молекулярной биологии. РНК-содержащие вирусы ее не нарушают. Просто у них выпадает начальное звено этой цели — ДНК. Генетическая информация передается из поколения в поколение закодированной в последовательностях РНК, с них же и считывается белок. Теперь мы можем дополнить центральную догму:

ДНК РНК белок

 

Например, РНК-содержащий вирус птичьего миэлобластоза может в результате обратной транскрипции стать ДНК-содержащим, встроиться в геном цыпленка и вызвать злокачественное перерождение клеток. А не подобный же механизм , только с другими участниками, дали старт этой эстафете? Какую роль играет синтез ДНК на нити РНК в мире высших организмов, нам пока еще неизвестно.

Теперь зададимся вопросом, сколько смысловых цепей, одна или две? Недавно, ученые были твердо уверены, что матричная РНК синтезируется только на одной из двух цепей ДНК, получившей название смысловой. Вторая, комплементарная ей цепь нужна лишь для репликации ДНК и репарации — «починки» поврежденных участков. Если, например, жесткая радиация вырвет кусок из одной из цепей двойной спирали, специальные ферменты — репаразы заполняют брешь, пристроив на ее месте последовательность нуклеотидов, комплементарную оставшейся.

И тем не менее в последнее время появились данные, свидетельствующие о том, что в геноме дрозофилы, например, синтез РНК может идти на обеих цепях ДНК. Это так называемый симметричный синтез. Любопытно, что он идет от одной точки в разные стороны: в каждой цепи от З’ к 5’-концу, так что обе образующиеся РНК начинаются с 5’-конца. Биологический смысл этого явления мы еще не знаем. Однако можно принять за гипотезу тот случай, о котором написано выше… Симметричный синтез, это несанкционированное проявление теневой части генетики…

Перекрывается ли код? Первые гипотетические модели кода были перекрывающимися. Это значило, что последовательность нуклеотидов могла кодировать разные аминокислотные последовательности, в зависимости от начала считывания. Подобный код накладывал бы жесткие ограничения на последовательность аминокислот в белках. И все облегченно вздохнули, когда С. Бреннер доказал, что каждый триплет нуклеотидов в ДНК и РНК считывается только один раз (неперекрывающийся код). Но не тут то было, оказалось, что у некоторых фагов гены перекрываются. У фага φX174 имеется двойное перекрытие, у фага G4 даже тройное, то есть c одной нуклеотидной последовательности считываются три аминокислотных! Это предел экономичности сигнала. Фагам хорошо, а вот каково молекулярным генетикам? Как широко распространен этот феномен в мире вирусов? Встречается ли он у высших организмов? Ответа нет.

До последних лет все считали, что ген коллинеарен тому белку, точнее, той полипептидной цепи, которую он кодирует. Иными словами, каждой тройке нуклеотидов в ДНК, с которой считывается мРНК, соответствует один аминокислотиый остаток в полипептиде. И опять оказалось все не так! В смысловой цепи ДНК, кодирующей белок, обнаружены довольно длинные вставки (интроны), никаких аминокислот не кодирующие. Они считываются при синтезе первичного транскрипта, а далее начинается непонятный процесс. Ненужные вставки вырезаются специальными ферментами и отбрасываются, остатки сшиваются. Этот процесс называется сплэйсингом (калька с английского).

После того как все ненужное из первичного транскрипта удалено, к 5’-концу присоединяется «шапочка» — три фосфатных остатка подряд и метилированный нуклеотид. А у 3’-конца вырастает длинный полиадениловый «хвост» — последовательность из многих остатков аденина. Для чего эти добавки — недавно выяснили. Белоксинтезирующие системы клетки — рибосомы — «узнают Сеньку по шапке». 5’-конец, с которого начинается трансляция, по начальным трем фосфатам. Последовательность поли-А придает матричной РНК стабильность, она не так быстро разрушается нуклеазами. Это было показано серией изящных опытов. Так как генетический код един для всего органического мира, можно ввести в клетку чужеродную мРНК и синтезировать совсем другой белок. Этим путем удалось синтезировать в незрелых яйцеклетках шпорцевой лягушки гемоглобин кролика, белки вируса табачной мозаики и пчелиного яда. И каждый раз мРНК, лишенная поли-А последовательности, была нестабильной, распадалась быстро. А вот для чего гену интроны ? А то, что интроны для чего-то нужны, не в будущем, а сейчас, ясно из следующего примера. Всем хорошо известный белок инсулин — один из самых маленьких, в нем всего 50 аминокислот. Значит, его ген состоит из 150 нуклеотидов. У крысы два гена инсулина, обозначаемых, как А и В. Оказалось, что в гене А есть один интрон — нечитаемая вставка в 119 нуклеотидов, а в гене В к нему прибавляется другой — в 444 нуклеотида! Из 713 нуклеотидов в процесс трансляции вовлекается только 150 — комментарии излишни.

Подобие этого процесса можно увидеть в произношении и орфографии. Консервативность орфографии не случайна. Она достигает предела в тех языках, где много омонимов — слов с разным значением, но произносимых одинаково. Например, не будь французская орфография консервативной, французам пришлось бы эту консервативность выдумать. И не случайно иероглифическая письменность упорно держится Китае. Китайский язык весь состоит из омонимов. В устной речи они распознаются по тону.

А теперь вернемся к нашим интронам. Генетическая программа не признает омонимов, каламбуры здесь строжайше противопоказаны. Язык генома жестко однозначен, как машинные языки ФОРТРАН или АЛГОЛ , в нем нет места недосказанности размытости значения метафоричности — короче тех особенностей человеческих языков, без которых была бы невозможной изящная словесность. Хромосома ведет себя, как та электронная вычислительная машина.

Поэтому в гене должна содержаться не только информация об аминокислотных последовательностях. Там должны быть участки, по которым регуляторные элементы клетки его узнают Ясно также, что из окончательной нуклеотидной последовательности мРНК они, как сделавшие свое дело, должны быть удалены. Такими участками и могут оказаться интроны. Это только гипотеза, но на сегодняшний день она наиболее вероятна.

И в заключение рассмотрим самый важный вопрос: достаточно ли в клетке ДНК для кодирования всех структур сложного фенотипа?

По этому поводу еще недавно велись дискуссии. Казалось, что ДНК явно не хватает. Однако попробуем определить объем генетической информации, как это делал Джон фон Нейман, в битах. Вспомним слова великого физика лорда Кельвина: «Если Вы можете измерить то, о чем говорите, и выразить это в числах, то Вы что-то знаете об этом предмете; если же Вы не в состоянии ни измерить, ни выразить это в числах, то Ваши знания предмета скудны и неудовлетворительны». Еще можно напомнить слова Бора: «неизмеряемое не существует»…

Вот схема простенького расчета. Если бы все основания в ДНК встречались в одинаковом количестве, вероятность встречи каждого из них была бы 0,25.

Отсюда информационная ценность каждого из оснований

H= - (4 • 0,25 log 2 0.25) = 2 бита.

Однако ДНК в геноме неоднородна по составу. Для высших организмов, например позвоночных животных, доля пары гуанин—цитозин составляет всего около 40 процентов. Кроме того, в ней имеются фракции, обогащенные парами АТ и ГЦ. У некоторых крабов в хромосомах выявлены последовательности состоящие только из двух оснований А и Т. Информационная ценность нуклеотидного звена в них снижается вдвое. И так далее. Как бы ни «считали» ортодоксальные генетики, линейные цепи ДНК не в состоянии сохранять и передавать всю имеющуюся информацию. Она, в принципе бесконечна. Во –вторых, в каком виде сама информация записана на нуклеотидах ? В виде магнитных матриц, электростатических полях или в виде голографии ? Ответа нет. У нас есть только один ответ, бесчисленное количество информации может быть записано только на кристаллических структурах. Кристаллы при этом не обязательно должны быть в виде минералов и чрезвычайно маленькими. Они могут быть большими, более мягкими и совсем жидкими, но обязательно кристаллами. Единственным условием в таком случае остается только их пространственная укладка, которая должна соответствовать кристаллическому построению… Только в таком случае снимаются запреты на применение этого принципа в детерминации Живого вещества, решаются вопросы «теневой генетики и парадокс Левинталя.

Теперь попробуем с помощью морфологии справиться с этой же задачей…

Та или иная форма организма сама по себе не представляется вопросом, так же как и форма кристалла. Почему то ни кто не пытается так же сопоставить форму ДНК с ее функцией… Никогда не возникало вопроса , для чего служат кристаллу ребра и углы. Вопрос возникает только тогда, когда обнаруживается служебное значение «органов»... В кристаллографии проблему составляет не то, для чего служат кристаллу ребра и углы, а чем обусловлена ограниченность многообразия кристаллических форм, их симметрия. Эта проблема в значительной степени разрешена математической кристаллографией на основе дискретного строения кристаллов. И даже в такой «замороженной» и прогнозируемой дисциплине эта задача не решена. Важнейшие в той же сравнительной анатомии понятия гомологии и аналогии установлены Р. Оуэном: гомология - сходство по положению, аналогия - по функции. Однако геометризм является самым главным в решении всех вопросов, возникающих в живом веществе. Ферменты в силу геометрических особенностей своего активного центра делают это очень легко и, “в упор не видят” противоположный изомер. Поэтому, можно предположить, что представители каждого класса биомолекул, которые взаимодействуют с ферментами, должны иметь одинаковую пространственную ориентацию. Действительно, природные аминокислоты и их производные относятся преимущественно к L-ряду, а все моносахариды - к D-ряду. Катализирующие их превращения ферменты - строго стереоспецифичны и не способны действовать на противоположные энантиомеры. Именно по этой причине более редкие природные D-изомеры аминокислот входят обычно в состав пептидов бактериальной стенки микроорганизмов, и в состав некоторых пептидных антибиотиков, за счет чего повышается устойчивость таких пептидов к ферментативному расщеплению. А это уже способ биологической защиты на молекулярном уровне!

Стереоспецифичны также наши вкусовые рецепторы. Так, L-изомеры аспарагина, валина, гистидина, лейцина, тирозина и фенилаланина, - воспринимаются как горьковатые на вкус, тогда как их D-изомеры - сладкие. А рак очень любит сладкое, и белую пищу, т.е. САХАР!!! Подобное наблюдение было сделано еще Л.Пастером, но точного объяснения молекулярного механизма причин этого явления нет до настоящего времени. Не совсем ясно, почему все белковые молекулы состоят из L-энантиомеров аминокислот (преимущественно горьких). Это - область загадок и предположений. Как мы уже видели, природа не отвергла совсем D-аминокислоты, доказательством чему служит существование в тканях человека и животных фермента оксидазы D-аминокислот, окисляющего их до соответствующих кетокислот, из которых могут образоваться затем L-аминокислоты в результате реакций переаминирования. Этот тип ферментативных реакций обратимого переноса аминогруппы от одной L-аминокислоты на кетокислоту с образованием другой L-аминокислоты и новой кетокислоты (переаминирование) был открыт в нашей стране в 1937 г. А.Е. Браунштейном и М.Г. Крицман. Реакции переаминирования широко распространены в живой природе и играют важную роль в перераспределении азота между различными органическими соединениями. Сейчас начинается бум получать препараты из двух аминокислот например: глутаминовой кислоты и триптофана, неприродной D-конфигурации.

Кристаллы белковых аминокислот L- и D-модификаций, а также многие соединения на их основе относятся к модификации: аланина, аспарагина моногидрата, валина и глутаминовой кислоты.

Так что в «рисунках» аминокислот, часто нарушена не только симметрия, но и диссимметрия... Все свойства живого вещества зависят от фотоактивности белков и количества фотонов. Жизнь и есть игра света в кристаллах из разных сингоний… Отметим, что самое яркое свечение отмечается в минерализованном матриксе (костях), особенно вдоль фронта минерализации. Кроме белков и ДНК в Живое вещество входят и другие фото и стереозависимые элементы. Роль ферментов в стереохимии ни кто не умаляет, но их явно недостаточно, что бы стратегически выстраивать общий массив в упорядоченные и хирально разделенные структуры. Здесь явно присутствует феномен сакральных фигур, и числовых полей. Однако сведений об исследованиях в этой «области », пока нет… Моносахариды накапливаются в любой живой клетке в процессе фотосинтеза и используются затем для биосинтеза полисахаридов, гликозидов, аминокислот, полифенолов и др. Полисахариды, как правило, накапливаются в значительных количествах как продукты жизнедеятельности протопласта. В растениях синтезируютсяразличные формы полисахаридов, которые отличаются друг от друга как по структуре , так и по выполняемым функциям. Наиболее обычными полисахаридами являются целлюлоза, крахмал, инулин, слизи, камеди и пектиновые вещества.

Стереохимия изучает влияние пространственного строения молекул на химические и физико-химические свойства соединений. Стереохимия - это "химия в пространстве"; она имеет свой собственный подход к изучению молекул, собственную теоретическую базу, специальную терминологию для описания стереохимических явлений . Она и ее методы применимы ко всем без исключения молекулярным объектам: органическим, неорганическим, металлоорганическим.

Под термином "пространственное строение " подразумевают положение ядер составляющих данную молекулу атомов в пространстве. Положение же электронов (т.е. распределение электронной плотности в молекуле) называют электронным строением. Очевидно, что пространственное и электронное строение молекулы тесно взаимосвязаны: при изменении электронного строения меняется положение ядер . В стереохимии, как правило, внимание концентрируется на положении ядер, а электроны в явном виде рассматриваются редко, т.е. обычно допускается, что электроны оптимально (т.е. с наибольшим связывающим эффектом) распределены в пространстве вокруг ядер. На мой взгляд, это неправильно . Электронные облака находятся в различных жестко закрепленных конфигурациях. Например, молекула NH3 имеет приблизительно тетраэдрическое электронное строение ( с учетом неподеленной пары), но по положению ядер является тригональной пирамидой (инвертирующейся). Подавляющее большинство органических молекул имеет трехмерную структуру, хотя известны и линейные (одномерные), и плоские (двухмерные) молекулы. В теоретической стереохимии атомы рассматриваются как безразмерные точки , и структура молекул описывается пространственной группой таких точек, которые образуют шестиугольник в случае бензола, прямую линию в случае ацетилена, тетраэдр в случае метана и т .д. Благодаря такому упрощению можно легко провести классификацию молекул по топологии симметрии и найти аналогию между, казалось бы, совершенно разными структурами. В трехмерном пространстве возникает явление, которое называется стереоизомерия. Стереоизомеры - это соединения, построенные из одинакового набора атомов с одинаковой последовательностью химических связей, но отличающиеся расположением атомов в трехмерном пространстве. Подобные изомеры для плоских молекул, например, цис- и транс-изомеры алкенов, обычно называют геометрическими изомерами. Основными стереохимическими понятиями являются хиральность, конфигурация и конформация. ДНК, белки и все остальные вещества составляющие Живое вещество так же подпадают под эти «понятия»…. Понятие о хиральных объектах (от греч. c e i r - рука) было введено в конце XIX в. Кельвином. Согласно определению, любая геометрическая фигура или группа точек называется хиральной, если отображение в идеальном плоском зеркале не может быть совмещенным с нею самою. Явление оптической активности известно с начала XIX в. Оптически активные вещества подразделяются на два типа. К первому типу относятся вещества, которые оптически активны лишь в кристаллической фазе ( кварц, киноварь). Ко второму типу относятся вещества, которые оптически активны в любом агрегатном состоянии (например, сахара, камфора, винная кислота). У соединений первого типа оптическая активность является свойством кристалла как целого , но сами молекулы или ионы, составляющие кристалл, оптически неактивны. Кристаллы оптически активных веществ, всегда существуют в двух формах - правой и левой; при этом решетка правого кристалла зеркально симметрична решетке

левого кристалла и никакими поворотами и перемещениями левый и правый кристаллы не могут быть совмещены друг с другом. Оптическая активность правой и левой форм кристаллов, имеет разные знаки и одинакова по абсолютной величине (при одинаковых внешних условиях). Правую и левую форму кристаллов называют оптическими антиподами. У соединений второго типа оптическая активность обусловлена диссимметрическим строением самих молекул. Если зеркальное отображение молекулы никакими вращениями и перемещениями не может быть наложено на оригинал, молекула оптически активна; если такое наложение осуществить удается, то молекула оптически неактивна. (Под зеркалом понимают отражатель, лежащий вне молекулы, и отражение дает отображение всей молекулы). Следует особо подчеркнуть, что необходимо употреблять выражение "диcсимметрическое строение", а не "асимметрическое строение". Асимметрические молекулы не имеют никаких элементов симметрии (кроме операции идентичности), тогда как в дисcимметрических молекулах некоторые элементы симметрии остаются. Диcсимметрия есть нарушение максимальной симметрии объекта. Это можно видеть на любых масштабах, начиная с тела билатерального животного или растения, и заканчивая молекулами. Возможна диссимметрия и атомов, но это пока лишь гипотеза… Оптическую активность проявляют все асимметрические молекулы , но далеко не все диссимметрические молекулы. О каком случае диссимметрии мы можем говорить на примере правых сахаров ДНК и левых белков? Это условная диссимметрия, так как молекулы не являются «родственниками» ни по каким геометрическим признакам, а следовательно и элементам симметрии. В таком случае, надо говорить о «сожительстве» асимметрии, или нужен новый термин. Можно для начала воспользоваться простым термином наносимметрия. По крайней мере в истинности ее значения нет противоречий. Она занимает как раз нужный для живого вещества масштаб… Диссимметрия может возникнуть из одного «материала», как и асимметрия.

В Живом веществе левые аминокислоты и правые сахара с нуклеотидами находятся на время жизни просто в «сцепленном» состоянии. Однако на уровне всего организма из этого сцепленного материала мы получаем действительно диссимметриную конструкцию. Из этого следует важное правило. Диссимметричными являются только те объекты и структуры, в которых появляется асимметрия, остаются элементы симметрии, и нарушена максимальная симметрия. В таком случае генетика действительно является правой, а аминокислоты левой частью современного Живого вещества. Поэтому, приняв за основу нанокристаллическою версию начала диссимметрии, мы вправе утверждать, что именно эта матрица продолжает функционировать в настоящее время. Диалектика Природы не должна нарушаться по прихоти или моде… Это утверждение обосновано тем, что под диссиметрией кристаллов подразумевается суб- или секторальный рост кристаллов, а так же понижение симметрии в подобных кристаллах. Следовательно, «хиральная катастрофа» могла быть вызвана совместным ростом разных по составу кристаллов, или образовании колонии нанокристаллов с различными

видами симметрии.

В таком случае  момент появления первичных молекул ДНК в таких

структурах и способ

синтеза первичных белков выглядит как единый, но

пространственно

разделенный процесс копирования. Причем копирование на разных этажах мироздания и разных условиях процесс подобный, но не тождественный… Еще древние египтяне знали о полярной двойственности человеческого тела, изображая богиню Нейе в позе демонстрирующей гомотипическое соответствие органов разных полюсов. У П.А. Флоренского в книге « Столп и утверждение истины» описана т.н. гомотипия, т .е. тождественность частей на разных полюсах тела. Это очень интересное явление. Как бы устаревшее и наивное. Однако не нам делать выводы о его глубине. Мы пока до этих высот пока не доросли… Итак: гомотипия органов. Начинается она как ни странно, несколько нелогично, не по слоям, и причем из некоего «центра». Желчный пузырь-тонкая кишка, печень- селезенка и поджелудочная железа, почки-легкие и т.д. Заканчивается гомология органов нижний полюс-задним проходом, а верхний полюс–носовыми отверстиями. Далее идет гомология системы скелета. 5й копчиковый позвонок-1я черепная кость(носовая), 4й копчиковый позвонок-2я черепная кость(лобная) и т.д. Потом идет разделение мускульной, сосудистой и нервной систем . На этом гомология не заканчивается и переходит в патологию или симметрию в болезнях. Например, кровотечение ртом – кровотечение из кишечника, рак пищевода – кишечника, и т.д. Особое внимание привлекает полярность в «терапевтике». Всякий медикамент действует аналогично на гомологические органы. Полюса копчикового на полюс черепного, стороны левой на сторону правую и поверхности спинной на поверхность лицевую. Постичь смысл диссимметрии очень непросто, если вообще возможно. Оно дается как факт, как момент, как сторона бесконечного факта. Но так как факт, не просто факт, а факт бесконечный, то сила пронизывающая все слои Живого вещества поперек и вдоль, может проявить себя только на средних масштабах. Это уровень тканей и органов, иначе в миллиметровом и сантиметровом диапазоне. Только на этих

масштабах можем увидеть ее проявления, и как -то отождествить ее. Ниже или выше, она или чересчур симметричная и явная, или же ассимметричная и невидимая… Интуитивно природу Жизни и рака видят все, но сформулировать что это такое, пока никому не удалось. Жизнь это хиральное геометрическое явление. Генетика и биохимия, их сателлиты. Соответственно, ad massum рак это хиральная патология. Какая сторона Живого вещества при этом «страдает, по этой  причине можно  рассмотреть, к  примеру,  на  верхних  этажах  диссимметрии.

Доказательством служат данные исследователей изучающих функциональную асимметрию. Ученые из Дании, и наши ученые, такие как Ерендеева Л.Э. с соавторами установили, что в правой молочной железе в 1,3 раза чаще опухоли больших размеров (5 см.) в диаметре, а маленького размера (2 см.), преобладали в 2,8 раза чаще слева. Инфильтрирующий дольковый

–слева, а инфильтрирующий протоковый справа. При правосторонней локализации опухоли мезоплазия возникает в 5 раз чаще, чем слева. В ранее проводимых экспериментах с мышами было показано, что при сохранении правой тимико -адреналовой системы заметно искажает морфофункциональные проявления иммуногенеза в паховых лимфоузлах. Авторы интерпретируют эти данные как следствие функциональной асимметрии, однако все выглядит как проявления нарушений элементов диссимметрии. Другой не менее важный вывод из этих наблюдений. Верхние этажи диссимметрии и размеры опухолей указывают на сторону повреждения «диссимметрии». Это по логике правая часть Живого вещества, но на нижних этажах это может быть и левая сторона… Где истина? Если это правая часть, то в основе рака лежат генетические нарушения и D-сахара, если левая, то это L-аминокислоты и протеины. Разрешить вопрос нам поможет , самая видимая, «срединная» диссимметрия, т.е. тканевая и клеточная. Работ посвященных функциональной асимметрии клеток и тканей в литературе не встречаются. На уровне тканей и клеток симметрии нет, диссимметрия практически не уловима. Остаются только более низкие слои Живого вещества, самые большие макроструктуры, это плети белка. Они левые, но при раке они могут «переворачиваться»… Поэтому основным строительным материалом для раковых структур надо считать правые аминокислоты, белки и D

–сахара. ДНК, РНК так же задействованы в этом процессе, но только как сателлиты. Итак, мы пришли к выводу, что основой жизни являются не ДНК и РНК, а кристаллические или нанокристаллические матрицы. В основе рака лежат пространственные нарушения этих же фундаментальных структур. Для доказательства этого положения необходимо найти механизм передачи эстафеты от трехмерных носителей, к линейным последовательностям. В случае его обнаружения, биология, медицина и вообще естествознание приобретут совсем другой вид.

Литература. Медников Б.М. Аксиомы биологии. Интернет.

Доктор Кутушов М.В.

Полная версия для чтения и печати.