Глубинная информация - Заметки

Как известно, структурные гены задают, через генетический код, первичные структуры белков, которые могут быть синтезированы матричным способом. Если на текущий момент идёт синтез такого-то белка, то говорят, что произошла экспрессия соответствующего гена. Но проблема вот в чём: белков в генах закодировано много – почти на все случаи жизни – а на текущий момент требуется лишь ничтожная часть из всего того, что организм способен синтезировать. Так вот, в здоровом организме синтезируются только те и именно те белки, которые требуются "здесь и сейчас". Таким образом, существует чудесное нечто, откуда-то знающее, какие белки синтезировать, и запускающее синтез именно их – т.е., управляющее экспрессией.

Молекулярная биология, которая чудес в своей епархии не терпит, а программного управления биохимическими реакциями не признаёт, громогласно заявила, что управление экспрессией происходит само собой, самым естественным образом – чисто химически. До сих пор учёные мужи полагают, что существуют такие маленькие хитренькие молекулы, которые точно знают, каким бочком куда приткнуться, чтобы экспрессию вот этих генов заблокировать, а экспрессию остальных – спровоцировать. Интриги, чисто химические интриги! Вот на чём держится вся наша жизнь!

2002 г

.).

Ну, мало ли во что трудно поверить неспециалистам! Для специалистов же все эти вещи, включая "своего рода смазку", настолько элементарны, что они во всё это верят, не имея никаких прямых доказательств. Так же верили врачи в "Девочке с Земли" Кира Булычёва. Там Алису готовили к командировочке и сделали ей разные прививки, в том числе дали выпить "ужасно солёные капли от дрожалки Коса". Никто в мире этой дрожалкой не болел, но врачи были уверены, что без прививки кто-нибудь обязательно заболеет.

Кроме шуток: специалисты дружно скрывают от нас – с помощью каких же химических связей все ихние регуляторы экспрессии прицепляются к ДНК? Для сравнения: когда ведут речь о строении самой ДНК или белков, то приводят умопомрачительные подробности – вот связи ковалентные, вот водородные, а вот дисульфидные мостики, да вот под какими углами они торчат, да вот какие расстояния между атомами получаются… Но как только дело доходит до регуляторов экспрессии, то их сцепку с ДНК иллюстрируют символическими картинками, где репрессоры и активаторы изображаются квадратиками и овальчиками, рассчитанными на уровень восприятия дебилов.

Спрашивается: а может ли быть иначе? Вот парочка фактов. В своё время разработчики лазерного оружия были ошеломлены, когда выяснилось, что для луча мощного газодинамического лазера, прожигающего броню современных танков, непреодолимым заслоном оказываются… живые тела. А ещё раньше любознательные учёные установили: если пускать лазерные импульсы в голову кролика, то поджаривание тканей происходит не вдоль всего пути импульсов, а только там, где интенсивность превышает некоторый порог – например, в фокусе, причём этот фокус можно создать в любом месте внутри черепа. Голова кролика в значительной степени прозрачна для импульсов подпороговой интенсивности! Оба приведённых примера говорят об одном и том же хорошо известном феномене: биоткани крайне неохотно поглощают видимый свет. Почему это так? Секрет прост. Биомолекулы, в частности, белки и ДНК, имеют характерную черту: они строятся так, что в их атомах не остаётся валентных электронов, не задействованных в химических связях. На каждый "праздно шатающийся" валентный электрон "вешается" радикал или, как минимум, атом водорода. В результате не остаётся электронов с квантовыми уровнями энергии, подходящими для эффективного поглощения видимого излучения: эффективно поглощается ультрафиолетовое излучение – с помощью электронов из внутренних оболочек. Логично допустить, что "полная занятость" валентных электронов создаётся специально – для обеспечения выдающейся химической пассивности биомолекул, и, в первую очередь, белков и ДНК, стабильность структуры которых имеет известный биологический смысл. Таким образом, весьма непросто химически присоединиться к той же ДНК: сначала придётся вырвать из неё один или несколько радикалов. Вот почему идея о том, что на ДНК могут "охотно садиться" какие-то молекулы, в том числе регуляторы экспрессии, представляется нам выдающейся несуразицей.

Более того, имеется ещё обстоятельство, прискорбное для этой идеи. По логике химического управления экспрессией, каждый ген должен иметь свой персональный оператор, т.е. предваряющий кодирующую последовательность отрезок ДНК, якобы предназначенный для налипания регуляторов экспрессии. Однако, обнаружились вопиющие факты. Один оператор может приходиться на целый блок структурных генов, причём эти гены могут… перекрываться друг с другом. Это уже скандал: у некоторых из перекрывающихся генов отсутствуют терминирующие триплеты, на которых фермент-расплетаза, якобы, должен завершать свою весёлую работёнку. Хуже того: взаимное перекрывание структурных генов означает, что кодируемые ими белки не могут синтезироваться в результате одного и того же прохождения фермента. Выходит, что перекрывающиеся гены должны экспрессироваться независимо друг от друга, но оператор-то у них один на всех! Отсюда сразу следует, что "чисто химическое" управление экспрессией невозможно в принципе.

И, ведь, действительно: факторы, влияющие на экспрессию, чрезвычайно разнообразны, и они зачастую ни с какими натяжками не сводятся к "чистой химии". Есть белки, которые синтезируются лишь на определённых стадиях развития организма или лишь при определённых фазах суточного и лунного биоритмов, а есть те, которые синтезируются лишь в определённых частях организма. Это вам не химия, это пространственно-временная привязка управления экспрессией! Или вот еще: когда физические параметры окружающей среды становятся в достаточной степени экстремальными, то вдруг включается экспрессия соответствующих "аварийных" генов. Это тоже не химия, это включение компенсаторных механизмов! Никакого химического управления экспрессией мы не усматриваем и в случаях, когда химическое вещество вносится в пробирку с живой кровью субъекта, и у этого субъекта, находящегося хоть на другом краю света, развивается точно такой же ответ, как если бы это вещество ввели ему в кровеносное русло. Наши спортсмены жалуются: на международных соревнованиях, непосредственно перед самыми ответственными стартами у явных фаворитов берут кровь – будто бы на допинг-тест. И почему-то фавориты не показывают всего, на что способны. При этом им обидно не то, что у них воруют медали, а то, что кровь у них берут толстой иглой! Спорт высших достижений давно выродился: соревнуются не столько спортсмены, сколько биохимические лаборатории. А сколько бурлит эмоций, чувств, мыслей! Это мы вот к чему: экспрессия определённых генов запускается при эмоциональных состояниях, это хорошо известно. Как ни крути, эмоции могут управлять экспрессией! С неменьшим успехом ей могут управлять чувства и даже мысли. Если кто-то до сих пор в этом сомневается, то пусть обратится к гипнотизёрам – они подтвердят, что если загипнотизированному субъекту положить на руку кусочек пластилина и внушить, что это горячий уголёк, то у субъекта разовьётся полноценная реакция защиты от горячего, с образованием волдырей. Видите, как смехотворны попытки свести жизнь к "чистой химии"?

Если уж говорить о механизме управления экспрессией, который охватывает все самые разнообразные факторы, от которых экспрессия зависит, то напрашивается вывод: управление экспрессией производится из души, т.е. это управление имеет чисто программную природу. Соответствующие программы занимают весьма ответственный раздел в пакете программ, обеспечивающих жизнедеятельность физического тела биологического объекта. В алгоритмах, по которым выстроены программы управления экспрессией, широко используется простейший оператор предусловия: "Если ситуация такая-то, то делай вот что". Примеры можно приводить до бесконечности. Если возросли потребности в кислороде, то увеличить синтез гемоглобина! Если температура опасно понизилась, то начать синтез белков-антифризов! Если тело получило повреждение, то запустить регенерацию! Если в организме обнаружен новый антиген, то приступить к подбору антител к нему! Кстати, этот подбор антител – процедура не для слабонервных биохимиков. В иммуноглобулинах начинаются перекомпоновки боевых белков. Перебор компоновок продолжается до тех пор, пока не будет найдена конфигурация, "затыкающая" активный комплекс антигена. Если это всё происходит не благодаря управлению свыше, то трудно отделаться от впечатления, что все эти выкрутасы иммуноглобулинов очень нужны им самим. А биохимики-то сетуют: "Огромное разнообразие антител неадекватно числу генов, локализованных в лимфоцитах. Например, в клетках человека содержится не более 105 генов, а число вырабатываемых антител на 1-2 порядка больше. Иммуноглобулины являются белками, следовательно, они кодируются соответствующими генами…" (Комов и Шведова, "Биохимия", 2004). Вот ещё, проблему нашли! Да разве можно закодировать генами все антитела, которые потребуются, если по ходу жизни появляются всё новые и новые антигены?! И каждый антиген приходится по-новому нейтрализовывать, чтобы не подохнуть. Значит, не все белки кодируются соответствующими генами. У иммуноглобулинов кодируются лишь заготовки, которые затем могут перестраиваться. И они перестраиваются так целенаправленно, что если не признавать программного управления свыше, то останется сделать смешной вывод: молекулы сами отлично знают, что им с собой вытворять.

Ранее (см. "Не нужно нам лишних ферментов!") мы говорили о том, что допущение воздействий с программного уровня на ДНК и аминокислоты позволяет легко и естественно представить таинство матричного синтеза белков. Конечно же, специальные алгоритмы способны также идентифицировать те структурные гены, экспрессия которых требуется на текущий момент. Вспомним про предшествующие кодирующим участкам ДНК небольшие некодирующие отрезки – где, по мнению биохимиков, находятся "посадочные боксы" для фермента-расплетазы, а также места для налипания мелкой химической шушеры, которая затрудняет или облегчает поползновения этого фермента. Некодирующие отрезки, о которых мы напомнили, являются, на наш взгляд, не более чем маркерами, облегчающими доступ к требуемому гену с программного уровня. Действительно, для однозначной идентификации гена требуется задать положения его начала и конца. Если бы не было маркеров, то номера соответствующих пар нуклеотидов пришлось бы отсчитывать, скажем, от самого начала ДНК. Но если вести отсчёты от ближайших маркеров, то такие отсчёты гораздо короче, и, что ещё важнее, гораздо надёжнее – особенно если не забывать, что ДНК может претерпевать перестроения из-за повреждений, мутаций и прочего. Благодаря наличию маркеров, алгоритмы подготовки к экспрессии примерно таковы: "Если такой-то стимул имеет место, то произвести однократную экспрессию гена, первая пара нуклеотидов которого находится через столько-то пар нуклеотидов от маркера такого-то, а последняя – через столько-то". Перед тем, как экспрессировать ген, производится проверка его неповреждённости. Если модификаций в гене не обнаруживается, и автоматика принимает окончательное решение произвести экспрессию, то далее, безо всякого расплетания ДНК, производится одномоментная деградация соответствующих резонансных химических связей на протяжении выбранного гена, чтобы из ДНК вывалился одноцепочечный фрагмент. В случае безъядерной клетки этот фрагмент представляет собой готовую матрицу для синтеза молекулы белка, а в случае имеющей ядро клетки требуется ещё процедура удаления некодирующих вставочек из полученного фрагмента. После того, как матрица готова, включается синтез молекулы белка – сразу на всей длине матрицы. Извольте – структурный ген экспрессировался! Как можно видеть, проводимая подобным образом экспрессия ничуть не осложняется тем обстоятельством, что гены, "опекаемые" одним и тем же маркером, могут перекрываться друг с другом.

Ещё раз подчеркнём, что автоматика, управляющая экспрессией, способна принимать решение экспрессировать тот или иной ген, руководствуясь очень широким спектром стимулов. Поскольку, как мы утверждаем, эта автоматика находится на программном уровне – т.е. не в теле, а в душе – то и стимулы, на которые реагирует эта автоматика, также имеют чисто программную природу, и, таким образом, эти стимулы могут отражать различные тонкости в состоянии не только тела, но и души. Вот почему экспрессия некоторых структурных генов может запускаться эмоциями, чувствами и даже мыслями.

Впрочем, самыми обычными рычагами экспрессии структурных генов являются, конечно, запланированные реакции автоматики на концентрацию тех или иных веществ. Эти реакции не имеют ничего общего с "чисто химическим" механизмом управления, который подвержен незапланированным случайностям. Ведь невозможно гарантировать того, что какое-либо новенькое вещество вдруг не окажется сильным регулятором экспрессии тех или иных генов. А на практике это означало бы, что системы, автоматически поддерживающие физико-химические параметры организма в пределах нормы, постоянно растрачивали бы энергию на ликвидацию последствий незапланированного управления экспрессией. Допущение таких растрат свидетельствовало бы о неразумно организованном управлении. Но в здоровом организме, как известно, таких растрат нет: экспрессия управляется изумительно разумно, безо всякого химического произвола. Значит, она действительно управляется с более высокого уровня, чем химический, и мы указываем, откуда идёт это управление: из специально разработанных пакетов программ.

Центральная догма генетики гласит, что носителем всей наследственной информации биологического существа является его геном. Сие означает, что те или иные последовательности нуклеотидов в ДНК кодируют все самые разнообразные признаки облика, анатомии и физиологии этого существа. Если гены, кодирующие эти признаки, действительно существуют, то следует чётко понимать, что эти гены не являются структурными. В самом деле, структурные гены задают первичные структуры белков, а гены облика, анатомии и физиологии отвечают за более высокие уровни организации живой материи, а именно – какой организм выстраивать из имеющихся белков, и как этот организм должен функционировать.

Непосвящённому может показаться странным, но по поводу этих генов научное сообщество соблюдает какой-то заговор молчания. Вот структурные гены – это другое дело: про них столько наговорят, что тошно станет. А про остальные гены – молчок, да и только. Хотя даже детям известно, что взаправду происходит наследование тех признаков, которые, якобы, кодируются этими замолчанными генами – включая карие глазки, вздёрнутый носик, ямочку на подбородочке и многое-многое другое. С чего же науке помалкивать про эти гены?

А вот с чего. Каким образом записана генетическая информация в структурных генах – это науке известно: генетический код задаёт соответствия между триплетами нуклеотидов в ДНК и аминокислотами в молекуле белка. Но каким образом записана генетическая информация в генах облика, анатомии и физиологии – это науке неизвестно, хотя она и каркнула на весь мир о том, что геном человека, якобы, полностью расшифрован. "Ищут давно, но не могут найти": каким же образом цепочки нуклеотидов приводят в итоге к тем же карим глазкам или вздёрнутому носику? Что при этом представляет собой генетический код? Да и есть ли этот код вообще?

Последний вопрос – очень интересный; а возникает он при попытках сопоставить информационную ёмкость генов с теми объёмами информации, которую гены должны на себе нести, чтобы кодировать те или иные признаки. Информационная ёмкость гена определяется количеством информации, описывающим его структуру – на уровне последовательности нуклеотидов. Результирующая ёмкость описывается в терминах традиционных единиц информации, т.е. в байтах. Язык байтов можно также применить для описания превращений молекул при биохимических реакциях. Какую же длину должен иметь ген, чтобы его информационная ёмкость соответствовала объёму молекулярных метаморфоз, происходящих даже при не очень длинной цепочке операций, требуемых для биосинтеза пигмента или витамина? Ген построен всего из четырёх информационных элементов, а описываемые им молекулы – из гораздо большего числа информационных элементов; ген одномерен, а те молекулы – многомерны. У них несоизмеримо больше информационных степеней свободы, чем у гена. Поэтому длина гена, информационно соответствующая цепочке молекулярных метаморфоз, должна быть нереально большой. Но ведь это ещё не всё: мы знаем, что эти метаморфозы сами собой не происходят – ими нужно управлять! Потребуется ещё десяток ферментов, которых придётся синтезировать матричным способом, причём – под контролем программ, управляющих экспрессией соответствующих структурных генов… Результирующий объём информации окажется настолько огромен, что он на многие порядки превысит информационную ёмкость гена любой разумной длины. И если уж при "кодировании" физиологии ёмкость генов оказывается катастрофически недостаточной, то что же говорить о "кодировании" облика и анатомии, при котором число информационных степеней свободы возрастает ещё больше?

К ужасу сторонников центральной догмы генетики, гены облика, анатомии и физиологии физически не могут быть носителями соответствующих колоссальных пакетов генетической информации. Но, поскольку эти пакеты успешно наследуются, то мы повторяем вывод, который уже сделали прежде, а именно – гены облика, анатомии и физиологии являются лишь ключами к настоящим носителям соответствующих пакетов генетической информации. Причём эти настоящие носители находятся не на физическом уровне реальности, а на программном: не в телах, а в душах.

Можно ли говорить об экспрессии генов-ключей? Как нам представляется, можно и нужно! Например, что означает экспрессия гена, являющегося ключом к пакету программ, который обеспечивает ту самую цепочку биохимических реакций? Это означает, что данный пакет программ находится в действующем, в рабочем состоянии – т.е. что программное управление этой цепочкой биохимических реакций осуществляется, а в итоге синтез нужного вещества идёт! Как можно видеть, результат экспрессии гена-ключа аналогичен результату экспрессии структурного гена. Но, в отличие от "грубой" экспрессии структурного гена, экспрессия гена-ключа является "тихой", чисто информационной.

По логике вышеизложенного, экспрессия структурных генов находится в подчинённом положении у экспрессии генов-ключей. Именно благодаря "тихой" экспрессии генов-ключей происходит управление экспрессией структурных генов, а, значит, и управление матричным синтезом белков.

Выше речь шла об экспрессии генов, находящихся в своём "родном" геноме. Но сегодня существуют технологии, с помощью которых структурный ген одного биологического вида встраивают в геном другого биологического вида, и в ряде случаев встроенный ген экспрессируется. Не противоречит ли это версии о программном управлении экспрессией?

Полагаем, что не противоречит. Следует только иметь в виду, что управление экспрессией структурного гена, встроенного в чужой геном, всё равно осуществляется "родным" пакетом программ. Как и в случае с пересаженными органами и тканями, управление тянется из души донора. Если кого-то шокирует утверждение о подобном "управлении на расстоянии", то вспомните про живую кровь в удалённой пробирочке. С программного уровня все места в пространстве одинаково легко досягаемы, поэтому если соблюдены условия для управления экспрессией "своего" гена, то это управление может осуществляться, где бы этот ген ни находился.

Главным из этих условий является следующее: встроенный ген должен идентифицироваться так же, как если бы он находился в "родном" геноме. Это означает, что возможность экспрессии встроенного гена подразумевает неповреждённость не только самого гена, но и его "родного" маркера, а также отрезка между этим маркером и началом гена. То есть, экспрессия возможна при встраивании не гена "в чистом виде", а всего отрезка "родной" ДНК, требуемого для верной идентификации гена. По-видимому, генные инженеры уже нащупали это правило эмпирическим путём. По крайней мере, нам не известно ни одного сообщения о том, что удалось добиться экспрессии гена, встроенного в чужой геном "в чистом виде" – хотя к этому не просматривалось бы препятствий, если экспрессия управлялась бы "чисто химически".

Ну да ладно, факт остаётся фактом: экспрессия структурных генов, встроенных в чужой геном, в ряде случаев происходит. Но не следует торопиться поздравлять генных инженеров с этим "выдающимся научным достижением", по поводу которого средства массовой информации подняли радостный визг. Следует иметь в виду одно важное обстоятельство.

Дело вот в чём. Раз экспрессия гена, встроенного в чужой геном, управляется "родными" программами, то и соответствующая матрица для синтеза молекулы белка будет приготовлена такая же, как и в родном организме. Но это ещё не значит, что на "такой же" матрице в чужом организме будет синтезироваться "такая же" молекула белка, как и при синтезе в родном организме. Последовательности аминокислот в этих двух случаях сформируются, конечно, одинаковыми, поскольку генетический код один для всех. Но в работе "Как резонируют белки" отмечалось, что молекулы белков имеют не учитываемый наукой специфический признак, обеспечивающий различие даже между, казалось бы, идентичными цепочками аминокислот. Этот признак – индивидуальные частоты резонансов в пептидных связях, соединяющих те или иные пары аминокислот. У организмов, генетически обособленных друг от друга, наборы частот пептидных резонансов различаются. Так вот: когда происходит матричный синтез молекулы белка, пептидные связи формируются с частотами резонансов, характерными для того организма, в котором этот синтез происходит. Значит, в результате экспрессии структурного гена, встроенного в чужой геном, синтезируются молекулы белка, у которых последовательности аминокислот – "родные", а частоты резонансов в пептидных связях – "чужие".

Не нужно быть пророком, чтобы предсказать некоторые свойства таких белков-обманок. Прежде всего, к ним не может подключиться ни "родное", ни "чужое" программное управление, поскольку такое подключение предполагает правильность как последовательности аминокислот, так и частот пептидных резонансов. Таким образом, конечные продукты экспрессии структурных генов, встроенных в чужой геном, не могут выполнять какие-либо полезные функции, ради которых синтезируются белки, а, значит, белки-обманки являются безжизненным белковым мусором – накапливающимся в организмах. Хуже того – неуправляемость означает, что у этого белкового мусора даже не формируются ни вторичная, ни, тем более, третичная структуры, которые полагаются белкам естественного происхождения. Значит, белки-обманки влачат своё существование в глубоко денатурированном состоянии. Ясно, что подобная "денатура" может оказаться антибиотиком с непредсказуемым спектром действия или аллергеном, причём результирующий эффект может быть весьма сильным.

Вот лишь один пример. В США в 1989-90 гг. отмечалась вспышка "синдрома эозинофилии-миалгии". Этот "синдром" проявлялся аллергическими симптомами и тяжёлыми, изнурительными мышечными болями – что в тяжёлых случаях приводило к смерти из-за спазма дыхательных путей. Выяснилось, что пострадавшие употребляли в качестве пищевой добавки аминокислоту триптофан, которую в промышленных биореакторах продуцировали генетически модифицированные бактерии. Даже единственная ублюдочная аминокислота приводила к мучительной смерти! Чего же ждать от ублюдочной цепочки аминокислот?

Теперь становится гораздо яснее, чего стоят обещания генных инженеров решить множество мировых проблем - с помощью своей мерзкой продукции. Совершенно ясно, что белковый мусор не имеет ни пищевой, ни медицинской ценности, а годится лишь на то, чтобы непредсказуемым образом бить по жизни. Но это – до поры, до времени! Имеется возможность исправить такое положение дел – и бить по жизни уже предсказуемым образом. Действительно, те, кто умеет работать на программном уровне, могут состряпать управляющие пакеты специально для белков-обманок и, "выбрав ночку потемней", запустить эти пакеты в действие. Догадываетесь, что из этого получится?

Очень радует, что правительства африканских стран, в которых даже был голод, отказались от продовольственной "помощи" из США – генетически модифицированными продуктами. Лишь в России поставкам этих продуктов дан зелёный свет, для чего чиновникам пришлось срочно переделывать законодательную базу. Госстандарт успел ввести в действие ГОСТ Р 52174-2003, "Метод идентификации генетически модифицированных источников (?) растительного происхождения с применением биологического микрочипа". Этот "биологический микрочип" – обычное предметное стекло с пятью луночками, в которые могут налипать не только пять коротеньких "трансгенных фрагментов ДНК", но и всё что угодно, хоть даже сопли лаборанточек. Ибо на конечном этапе "идентификации" исследователю дано право изменять пороговые уровни флуоресценции, при превышении которых ответы считаются положительными. То есть, исследователь легко может выдать любой желаемый результат. Пока готовилась эта база для "сертификации" ГМ-продуктов, Минздрав издал рекомендацию подмешивать ГМ-добавки в мясомолочную и хлебобулочную продукцию, а заодно в детское питание – а то не всё ещё было "охвачено". Кушайте, граждане! А Минздрав будет набирать статистику симптоматики – это же представляет огромный научный интерес!