Читать книгу "Пазлы абсолютного смысла. Введение в новое мировоззрение"

Феномен симбиоза

В биологии есть целое направление, которое занимается теорией симбиогенеза. В соответствии с этой теорией многие органеллы клеток в начале своего существования были отдельными организмами и около миллиарда лет тому назад они объединили свои усилия для создания клеток нового типа.

Так, например, митохондрии, считающиеся силовыми станциями клеток, поскольку они генерируют энергию, изначально были самостоятельными организмами. В какой-то момент эволюции одна из клеток постоянно поглощала этот организм, а после оказалось, что вместе они справляются лучше, чем по отдельности.

Эта теория объясняет существование двухслойной мембраны современной эукариотической клетки (то есть имеющей ядро). Так, внутренний слой ведет происхождение от мембраны поглощенной клетки, а наружный является частью мембраны поглотившей клетки, обернувшейся вокруг клетки-пришельца. Также объясняется наличие ДНК в митохондрии – это не что иное, как остатки ДНК клетки-пришельца.

Иначе говоря, два независимых организма в какой-то момент «договорились» между собой о длительном и взаимовыгодном сотрудничестве, как это сейчас говорится. Впрочем, могло быть и так, что более крупный организм постоянно поглощал меньший и тот в какой-то момент вынужден был научиться жить внутри крупного организма, постепенно приспосабливаясь к нему. В результате возникла новая по сложности клетка. В это трудно поверить, но то, что изначально это были два независимых организма, является фактом.

Теперь митохондрии есть почти во всех эукариотических клетках и размножаться вне клетки они уже не способны. Подобно митохондриям симбиотические отношения с другими органеллами клетки оформили, например, пластиды высших растений, отвечающие прежде всего за процессы фотосинтеза в клетках растений.

Схема эволюции эукариотических клеток растений: 1 – образование двойной мембраны ядра; 2 – приобретение митохондрий; 3 – приобретение пластид; 4 – внедрение получившейся фотосинтезирующей эукариотической клетки в нефотосинтезирующую (например, в ходе эволюции криптофитовых водорослей); 5 – внедрение получившейся клетки снова в нефотосинтезирующую (например, при симбиозе этих водорослей с инфузориями). Геном

предков эукариот обозначен фиолетовым цветом, митохондрий – красным, пластид – зеленым

Вообще, в теории симбиогенеза известно такое явление, как мутуализм, когда присутствие партнеров становится обязательным условием существования каждого из них. Сейчас уже известно, что это достаточно широко распространенная форма взаимополезного сожительства.

Таким образом, в микробиологии уже считается общепринятым, что на заре эволюции стремление к симбиозу было тем двигателем, которое сначала свело разные по своему характеру организмы в один одноклеточный, а затем собрало одноклеточные организмы одного вида в колонию, в результате чего появился один многоклеточный организм, что в свою очередь стало основой разнообразия современной флоры и фауны. Наше человеческое тело – это также результат одного из древнейших партнерских отношений в природе.

Микроорганизмы, живущие внутри другого организма (хозяина) и приносящие ему пользу, называются эндосимбионтами. Для подавляющего большинства (возможно, практически для всех) клеточных организмов наличие эндосимбионтов обязательно для выживания или значительно повышает их приспособленность. Вообще, эндосимбиоз играет важную роль в функционировании большинства экосистем.

Кроме того, уже известен так называемый многоуровневый симбиоз, когда один организм является симбионтом для другого, но сам в свою очередь пользуется «услугами» третьего.

Наиболее интересным организмом с этой точки зрения является Mixotricha paradoxa. Он является симбионтом термита дарвинов (Mastotermes darwiniensis).

Термит дарвинов (Mastotermes darwiniensis)

Обитая в кишечнике термита, он разлагает целлюлозу до таких соединений, которые тот уже способен усваивать.

Mixotricha paradoxa

Но что интересно, Mixotricha paradoxa в свою очередь для передвижения в кишечнике использует другие микроорганизмы – более 250 тыс. бактерий Treponema spirochetes, которые прикреплены к поверхности его клетки и выполняют функцию ножек.

Спирохеты (Spirochaetales)

Это в свою очередь частично объясняет происхождение жгутиков и ресничек многих одноклеточных организмов (например, инфузорий), благодаря чему они способны передвигаться в жидкой среде. Кстати, о жгутиках говорилось в самом начале книги, когда рассматривалось строение моторчика жгутиковой бактерии.

Заметьте, что «ножки» – это изначально отдельные организмы, которые теперь обеспечивают функцию передвижения организма-хозяина, но питаются они уже за счет хозяина, то есть теперь он обеспечивает их необходимой энергией. В связи с этим у многих из них за ненадобностью уже нет собственного аппарата, синтезирующего белок, также у них отсутствует способность к делению, как, например, у инфузории Paramecium bursaria с симбиотическими хлореллами.

Инфузория (Paramecium bursaria) с симбиотическими хлореллами

А вообще, существует огромное количество симбиотических бактерий, без которых наш собственный организм и организмы других животных и птиц не в состоянии существовать самостоятельно.

Мало того, считается, что лишь одна из десяти клеток в теле человека является собственно человеческой. Остальные девять – это различные симбиотические микроорганизмы, в основном бактерии и грибы (среди которых, впрочем, немало и патогенных форм).

Что касается симбионтных бактерий, то, например, только в 1 см³ содержимого желудка в человеческом организме обитает в среднем 25 тыс. бактерий (например, молочнокислая бактерия Lactobacillus Acidophilus), а в одном грамме содержимого толстых кишок их можно насчитать до 30—40 млрд! Специалисты выделяют среди микробных обитателей желудка и кишечника до 250 видов симбионтов. Суммарный же вес всех бактерий в кишечнике взрослого человека колеблется от трех до пяти кг.

Необходимо подчеркнуть, что все эти бактерии крайне необходимы нашему организму. Они составляют микрофлору нашего кишечника и являются неотъемлемым элементом процесса пищеварения, а значит и жизнедеятельности организма.

Молочнокислые бактерии (Lactobacillus Acidophilus)

Мы привыкли ассоциировать бактерии с инфекционными заболеваниями, но большинство из них являются симбионтами других более развитых живых организмов, то есть не просто дружелюбных им, но обусловливающих жизнедеятельность хозяина, в котором они живут. Не было бы их, не было бы современной флоры и фауны. Они являются основой жизни и одновременно одним из главных механизмов эволюции.

Вообще, то, что происходит в нашем собственном теле на клеточном уровне, это целый космос, в котором участвуют прежде всего процессы, основанные на симбионтных отношениях. Мы не замечаем этой естественности, поскольку в течение миллионов лет эволюции в нашем организме (да и вообще в каждом без исключения) все процессы отрегулированы и в высшей степени уравновешены, а ведь эта невероятная сложность и слаженность обусловлена прежде всего взаимоотношениями участников процессов, происходящих в организме на очень многих уровнях.

Возьмем, к примеру, лейкоциты – белые кровяные клетки, отвечающие за иммунную систему нашего организма. То есть они специализируются в защите крови и межклеточного пространства от внешних и внутренних патогенных агентов. Иначе говоря, они ими просто питаются.

Наблюдая через электронный микроскоп, как целеустремленно лейкоцит гонится за чужеродным пришельцем, чтобы его поглотить (так называемый фагоцитоз), а также видя, как тот от него пытается спастись, удирая «со всех ног» и прячась за других участников крови, трудно не заметить того, что оба вполне хорошо осознают свои действия. Эта погоня в чем-то напоминает охоту хищника на парнокопытное в саванне. А ведь это только один «обыкновенный» лейкоцит, количество которых в крови взрослого человека в среднем составляет до 9 миллиардов единиц. И это лишь малая часть других живых «участников» крови – эритроцитов (красных кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок) и т. п., которые также выполняют в организме соответствующие им функции.

Вот ссылка на фильм, на котором показано, как лейкоцит пытается поймать и поглотить чужеродную бактерию.

[битая ссылка] https://www.youtube.com/watch?v=lghFhrkU0F0

В следующем фильме (по ссылке внизу) показано то, как лейкоциты сообща действуют против более крупного пришельца. Прошу обратить внимание на скорость перемещения лейкоцитов и на то, что они явно понимают, куда и зачем так стремятся и что необходимо делать.

[битая ссылка] https://www.youtube.com/watch?v=XqYJqNvX7eI

Лейкоциты перед атакой чужеродного организма (скриншот из фильма)

Лейкоциты в процессе атаки (скриншот из фильма)

Лейкоциты уничтожают чужеродный организм (скриншот из фильма)

Как видим, организм сам по себе – это не просто сложная комплексная система различных элементов жизнеобеспечения. Это прежде всего взаимоотношения огромнейшего количества различных малых организмов в другом большом организме, каждый из которых выполняет в нем определенную функцию.

Понимают ли участники процесса свою роль в системе жизни целого организма-хозяина? Трудно сказать. Во всяком случае видно, что они достаточно хорошо ориентируются в собственной среде, знают своих партнеров, различают чужих и в большинстве своем прекрасно с ними справляются. Мало того, становясь неотъемлемой частью системы организма-хозяина, они полностью зависят от него, как и он от них.

Однозначно и то, что все участники (организмы-эндосимбионты) выполняют свои роли в организме-хозяине не бездумно. Они в полной мере осознают то, что делают и, как говорят в психологии, отличаются гибким поведением, хотя нам в это очень трудно поверить.

Парадокс «темной шкатулки»

Впрочем, ничего удивительного. Каждый из нас воспринимает свой собственный организм не просто как нечто само собой разумеющееся, а полностью отождествляет его с самим собой. Говоря «я», мы обычно подразумеваем наше тело, а не душу. Нам трудно представить самих себя без нашего тела или вне его, хотя мы обычно не имеем ни малейшего понятия о том, что, собственно, в нем происходит.

Все процессы в этой «темной шкатулке», как организм называли на Востоке, протекают независимо от того, думаем мы о них или нет, ощущаем их или нет. Он – организм – время от времени нам лишь подсказывает свои потребности: принять пищу, если ему стало не хватать энергии; выпить воды, если понадобилось восполнить запасы жидкостей; одеться, если ему холодно, или раздеться, если стало жарко; полежать и отдохнуть, если он устал и ему необходимо дать время на регенерацию или перераспределение энергии и т. д.

Точно так же происходит в каждом организме без исключения, поскольку абсолютно в каждом действует такой механизм, как гомеостаз, благодаря которому все процессы, происходящие в нем, направлены на поддержание внутреннего равновесия, которое в свою очередь достаточно динамично.

Иначе говоря, все процессы в организме, как внутренние (например, метаболизм), так и внешнее (поведение в среде), энергозатратны. То есть для поддержания внутреннего равновесия ему постоянно необходимо извне получать дополнительное количество энергии. Поэтому следует напомнить, что главной задачей всех организмов без исключения (в том числе и человеческого) является обеспечение себя пропитанием, иначе ему грозит гибель.

В мире животных пищей в большинстве случаев, как известно, являются другие организмы растительного или животного происхождения. Таким образом, создаются так называемые пищевые (или трофические) цепи, в которых организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена и тем самым осуществляется цепной перенос прежде всего энергии и вещества для сохранения жизни собственного организма. В живой природе нет организма, который бы не был пищей для другого организма.

Кто нам подсказывает изнутри, что нужно делать для обеспечения гомеостаза нашего собственного организма – поесть, попить, отдохнуть и т. п.? Ответ обычно таков: его пользователь – то есть это пресловутое «я». А кто же это «я», если оказывается, что оно обычно даже не представляет себе того, что делается в его собственном организме? Ведь оно лишь ощущает его внешнюю целостность, а то, что происходит внутри этого организма – никоим образом. Оно лишь старается удовлетворить потребности, которые организм подсказывает нашему сознанию тем или иным способом.

Мы в большинстве своем понимаем, что «я» – это не только то, что мы называем нашим сознанием или самосознанием. Это нечто большее. Уже известно, что есть и бессознательное, которое часто проявляется в нашем поведении и которое не всегда контролируемо нами. Так кто же управляет всеми процессами в организме?

Когда-то давным-давно наши предки это «нечто» назвали «душой», но в последнем столетии мы перестали ее учитывать в нашем мировоззрении, так как биология внутри человеческого организма не обнаружила ничего, что было бы ответственно за ее существование.

Получается парадоксальная ситуация: так как современная наука ставит под сомнение существование даже души человека, то она уже не способна допустить ее наличие в низшем по своему развитию животном, а тем более одноклеточном организме.

Тем не менее, как уже говорилось выше, сами ученые в поведении каждого без исключения организма подтверждают его способность к творческому селективному подходу в решении жизненно важных задач, в результате чего проявляется удивительная способность живых организмов к самоорганизации.

Как видим, даже на уровне одноклеточных организмов самоорганизация осуществляется, как правило, за счет эндосимбионтов – участников симбиоза, которые ранее были в какой-то мере независимы и которые в определенный момент договорились или вынуждены были договориться о «взаимовыгодном сотрудничестве» и стали либо органеллами, выполняющими функцию внутренних органов, либо даже конечностями организма-хозяина, как, например, жгутики у инфузории.

Итак, симбиотические взаимоотношения демонстрируют нам то, что за внешней биологической оболочкой того или иного организма или органеллы скрывается не просто некий его пользователь, а именно активный участник, наделенный определенным пониманием процесса сотрудничества с другими организмами и выгод от него.

Этот пользователь является не просто живым, а очень даже разумным существом, о чем мы, увязшие в собственном эгоцентризме, с одной стороны, даже не подозреваем, а с другой стороны, обычно просто не хотим знать. А ведь он существует в том или ином организме и пользуется им, как мы пользуемся своим.

Поскольку мы ставим под сомнение существование нашей собственной души, то мы тем более не подразумеваем ее наличие у животных, не говоря уже о более простых формах жизни.

А ведь тело каждого из нас без исключения складывается из сотен миллиардов различных по своему характеру, строению и поведению клеток – тоже организмов, каждый из которых выполняет в нашем теле определенную функцию, являясь в свою очередь либо симбионтным одноклеточным организом (например, лейкоцитом или бактерией микрофлоры кишечника), либо частью многоклеточного организма – органа (например, печени).

Мало того, в нашем организме происходит постоянный процесс рождения и умирания клеток. Поэтому следует учесть, что организм каждого из нас – это своего рода живой космос, в котором ежеминутно рождаются, живут, размножаются и умирают миллиарды живых существ, каждое из которых обладает определенными потребностями и пониманием того, что оно делает и зачем, то есть проявляет свойственное ему разумное поведение.

Кроме того, в каждой из этих миллиардов клеток нашего организма без исключения происходит примерно то же самое, только на еще низшем уровне, но со сложностью процессов нисколько не меньшей. Все это действует без какого-то непосредственного участия основного пользователя нашего организма – нашей души. Мы лишь обеспечиваем ему пропитание и комфортную среду.

Так что, учитывая клеточную основу многоклеточных организмов, следует, с одной стороны, обратить внимание не только на сложную многоуровневую систему взаимодействий между самими органами, но также и на то, что эти органы состоят из клеток различного типа. Они в свою очередь связаны между собой симбионтными или, иначе, взаимовыгодными отношениями.

С другой стороны, следует учесть то, что каждый из организмов является лишь своеобразным инструментом некоего разумного пользователя, использующего его в своих нуждах – прежде всего для обеспечения самого себя энергией и безопасностью, а за это он выполняет соответствующую работу в соответствии с «обязательствами», принятыми на себя миллионы и даже миллиарды лет тому назад.

Именно за счет этого обеспечивается целостность, автономность и комплексность всей системы, которую мы называем организмом, каким бы он ни был, по нашему мнению: еще примитивным одноклеточным или уже высокоорганизованным многоклеточным, подобно нашему или какому-то другому животному.

Матрешка жизни

Таким образом, как видим, органическая биологическая жизнь уложена по принципу матрешки – то есть высокоорганизованный многоклеточный организм состоит из одноклеточных, которые в свою очередь состоят из органелл, тоже являющихся своеобразными организмами в организме.

Если же учесть, что в каждом организме и даже уже в органелле воплощено определенное разумное духовное начало и что та или иная биологическая структура является лишь своеобразным инструментом для обеспечения этого разумного начала энергией, то по принципу матрешки уложена не только органически выраженная жизнь, но также и духовная жизнь, проявляющая себя посредством организма.

Иначе говоря, получается, что жизнь – это прежде всего определенная духовная составляющая, а организм является лишь ее внешним биологическим выражением. Мало того, процесс самоорганизации живой материи, выраженный симбиотическими взаимоотношениями между его участниками, демонстрирует нам то, что каждый организм не просто наделен разумным началом, но еще и творчески подходит к реализации собственных потребностей.

Следует заметить, что симбиотические взаимоотношения между организмами по принципу «ты мне – я тебе» не могут существовать без умных участников. Они отлично понимают то, что для них выгодно и стараются это осуществлять. И это не просто химия жизни. Это разумное начало, проявляющее себя через биологическую материю и организующее ее, потому она и называется органической (от слова «организация»), а организм – это лишь материальное выражение активных участников жизни – духовных начал.

Мало того, уже само по себе достаточно сложное строение органелл, а также сложность и многофазовость биохимических процессов, происходящих в структурных компонентах органелл, вызывает не просто недоумение, но прежде всего мысль о том, что все это происходит не само по себе.

Слишком уж умны и оптимальны все эти процессы, учитывая их сложность. То есть, как бы это ни было странным, но за всеми процессами в самих органеллах могут стоят еще меньшие разумные начала, которые организуют все это по тому же самому принципу симбиоза, при этом, конечно, преследуя в этом опять же свои собственные интересы, главные из которых все те же – обеспечение себя энергией и безопасностью. А главной целью симбиоза является стремление оптимизировать собственные энергозатраты.

Возьмем, к примеру, ядро «обычной» клетки, которое является не только вместилищем генетической информации, но и местом, где этот материал функционирует и воспроизводится. В ядре происходит удвоение молекул ДНК (репликация или, иначе, редупликация), а также синтез молекул РНК на молекуле ДНК (транскрипция).

В свою очередь в ядре, как известно, есть еще и ядрышко, основной функцией которого является синтез рибосомных РНК и рибосом, на которых в цитоплазме осуществляется биосинтез полипептидных цепей белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (трансляция).

Для того чтобы произошел синтез белка, прежде в клетке необходимо создать рибосому. Она в свою очередь в микробиологии уже воспринимается как органелла клетки, которая производится внутри клетки.

Вот, к примеру, схема синтеза рибосомы, происходящего постоянно в каждой клетке абсолютно каждого организма. Стрелочками указаны последовательности и стадии процесса.

Схема синтеза рибосом в клетках эукариот. 1. Синтез мРНК рибосомных белков РНК полимеразой II. 2. Экспорт мРНК из ядра. 3. Узнавание мРНК рибосомой и 4. Синтез рибосомных белков. 5. Синтез предшественника рРНК (45S – предшественник) РНК полимеразой I. 6. Синтез 5S pРНК РНК полимеразой III. 7. Сборка большой рибонуклеопротеидной частицы, включающей 45S-предшественник, импортированные из цитоплазмы рибосомные белки, а также специальные ядрышковые белки и РНК, принимающие участие в созревании рибосомных субчастиц. 8. Присоединение 5S рРНК, нарезание предшественника и отделение малой рибосомной субчастицы. 9. Дозревание большой субчастицы, высвобождение ядрышковых белков и РНК. 10. Выход рибосомных субчастиц из ядра. 11. Вовлечение их в трансляцию

Если внимательно посмотреть на эту схему, то станет понятно, что вся сложность этого процесса заключается не только в том, что он нелинейный и что он состоит из ряда предварительных этапов и последовательных операций, но еще и в том, что в нем участвуют достаточно сложные по своему строению компоненты. Одни из них, как видно на схеме, ДНК и мРНК (так называемая матричная РНК) – содержащая информацию об аминокислотной последовательности (первичной структуре) белков.

ДНК нередко сравнивают с чертежами для изготовления белков. Развивая эту инженерно-производственную аналогию, можно сказать, что если ДНК – это полный набор чертежей для изготовления белков, находящихся на хранении в сейфе директора завода, то мРНК – временная рабочая копия чертежа, выдаваемая в сборочный цех. Следует также отметить, что ДНК не содержит чертежей взрослого организма, а больше похожа на «рецепт» по его изготовлению.

Главное в этом то, что процесс копирования генетической информации с ДНК на РНК, в частности на мРНК, называемый транскрипцией, осуществляется специальным ферментом РНК-полимеразой.

Чтобы было понятно, ферменты – это своего рода катализаторы (ускорители процессов) и они выступают практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах, а также регулируют обмен веществ в нем.

К слову сказать, каждая молекула фермента способна выполнять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в секунду!

Эффективность ферментов такова, что они ускоряют реакцию в миллионы и миллиарды раз, в то время как небелковые катализаторы – в сотни и тысячи раз. Например, одна молекула фермента ренина, содержащегося в слизистой оболочке желудка теленка, за 10 минут при температуре 37° C створаживает около 10⁶ молекул казеиногена молока.

В настоящее время описано чуть более 5000 разных ферментов, но вообще их количество намного большее.

Как видно из схемы, в процессе транскрипции (копирования генетической информации с ДНК на РНК, в частности на мРНК), который является всего лишь одним из этапов процесса синтеза рибосом, участвуют три типа РНК-полимераз (ферментов) в зависимости от типов РНК, которые они производят. Но что интересно, например, в РНК-полимеразе II для связывания с промоторами требуется целый набор так называемых факторов транскрипции. Например, у Escherichia coli (кишечная палочка) идентифицировано более 100 факторов, влияющих на РНК-полимеразу. То есть уровень сложности процессов транскрипции даже в такой бактерии, как кишечная палочка, достаточно высок.

Мало того, как говорят сами микробиологи, транскрипция проходит «под строгим контролем» РНК-полимеразы II, тем самым внутри самого фермента подразумевается некое разумное начало, которое занимается не просто контролем этого процесса, но и корректировкой в случае необходимости.

ДНК-лигаза I (кольцеобразная структура, состоящая из нескольких одинаковых молекул белка, показанных разными цветами), лигирующая поврежденную цепь ДНК

Каждая такая РНК-полимераза транскрибирует нить РНК. Надо заметить, что в эукариотических клетках РНК-полимераза может собирать цепочки примерно из 2,4 млн нуклеотидов (молекул РНК).

Все это лишь один из элементов процесса синтеза рибосом, который в свою очередь является также малой частью процесса того, что происходит в каждой клетке без исключения в каждом живом организме, будь то травинка на лугу или уже антилопа, щиплющая эту же травинку.

Все это сказано не только для того, чтобы продемонстрировать невероятную сложность процессов, стоящих за каждой химической реакцией и за целым набором довольно сложных по своей структуре компонентов, включенных в эти процессы, но и то, что за каждым из них стоят многочисленные разумные пользователи.

Кроме того, все эти пользователи достаточно умно и со знанием дела контролируют все эти процессы, внося корректировки и изменения в случае необходимости или устраняя ошибки, которые то и дело происходят и которые могут вести к нежелательным мутациям.

К примеру, во время созревания мРНК (матричной, или информационной РНК) происходит такой процесс, как сплайсинг – удаление путем биохимических реакций отрезков, не кодирующих белок (интронов), и затем соединение друг с другом участков, кодирующих аминокислотную последовательность (экзонов), сохраняющихся затем в «зрелой» молекуле. Таким образом, так называемая «незрелая пре-мРНК» превращается в зрелую мРНК, с которой уже считываются (транслируются) белки клетки.

Схема сплайсинга: не кодирующий белок участок РНК (интрон) вырезается с образованием лариата, экзоны сшиваются

Сплайсинг обычно производится РНК-белковым комплексом, который называется сплайсосомой.

Один из белков сплайсосомы, присоединенный к участку РНК. Разные домены белка выделены различными цветами, РНК – вертикальная молекула в правой части рисунка

Что или кто стоит за этой процедурой, наука не рассматривает, воспринимая это как само собой разумеющийся процесс. Вместе с тем сплайсосома создаться просто так, случайно не могла. В ее структуру включен не один участник процесса, что видно по ее сложному и вместе с тем невероятно разумному поведению.

Мало того, технологии всех этих процессов, происходящих в органеллах или их компонентах, продумывались в процессе эволюции, поскольку многие из них усложнялись вопреки стремлению организмов к оптимизации и уменьшению энергозатрат.

Так, к примеру, скорость синтеза белков у прокариот (безъядерных клеток) выше, чем у эукариот, и может достигать 20 аминокислот в секунду. К тому же у эукариот на это тратится намного больше энергии. Тем не менее те разумные начала, стоящие за организацией всех этих процессов, по каким-то соображениям выбрали более сложный и более энергозатратный процесс трансляции, но, по всей видимости, дающий им какие-то преимущества.

Многие могут меня обвинить в чрезмерной интерпретации некоторых процессов в клетке и наделении их не просто разумностью, а духовностью, и что я притягиваю факты, что называется, «за уши». В настоящее время считается, что все эти процессы протекают сами по себе, без участия каких-то пресловутых «духовных сущностей», поэтому предлагаю вернуться вновь к вирусу и вспомнить его не просто «странное», а в высшей степени разумное поведение.

Но прежде необходимо напомнить, что одним из двух компонентов, из которых обычно складывается вирус, является ДНК (а в некоторых случаях РНК).

Чтобы было понятно соотношение между тем, что биологией официально еще не признано живым организмом (вирусы, пластиды и т. п.), взглянем еще раз на размеры того, что является неотъемлемым элементом клетки – ДНК, являющейся в свою очередь структурной единицей еще более сложного генетического комплекса – хромосомы.

Так, суммарная длина ДНК всего лишь одной клетки человека составляет порядка двух метров! Опять же для сравнения: типичное ядро клетки человека, наблюдаемое только при помощи микроскопа, занимает объем около 110 мкм³, а митотическая хромосома человека в среднем не превышает 5—6 мкм³. То есть при всей своей длине она упакована таким образом, что занимает всего 1:20 части ядра.

Для этого существует специальная достаточно сложная система компактизации хромосомной ДНК.

Компактизация хромосомной ДНК

На иллюстрации компактизации хромосомной ДНК крайний рисунок слева демонстрирует лишь участок ДНК, который может иметь вирус, а на крайнем справа уже показана сама хромосома. Рисунки между ними показывают последовательность процесса компактизации хромосомы. Я надеюсь, что это впечатляет!

В разговоре о ДНК необходимо обратить особое внимание на то, что в биологии называется репликацией ДНК – то есть процесс синтеза дочерней молекулы (дезоксирибонуклеиновой кислоты) на матрице родительской молекулы ДНК. В результате него каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.

Схематическое изображение процесса репликации. Цифрами отмечены: 1 – запаздывающая нить; 2 – лидирующая нить; 3 – ДНК-полимераза (Polα); 4 – ДНК-лигаза; 5 – РНК-праймер; 6 – праймаза; 7 – фрагмент Оказаки; 8 – ДНК-полимераза (Polδ); 9 – хеликаза; 10 – одиночная нить со связанными белками; 11 – топоизомераза

Вообще, процесс репликации – это не просто многофазовый и сложный, а достаточно умный процесс, в котором участвует несколько особых белковых ферментов. Главные из них геликаза (или хеликаза), топоизомераза и ДНК-полимеразы.

Итак, одни (геликаза) расплетают ДНК, словно «замок-молнию», разделяя пары и формируя так называемую репликационную вилку (место непосредственной репликации ДНК), удерживают матрицы в разведенном состоянии, вращают молекулы ДНК, а другие – топоизомераза и ДНК-полимеразы – синтезируют их, укладывают и проверяют точное соответствие комплементарных пар основаниям.

В одной репликационной вилке всегда участвуют две молекулы геликазы, которые двигаются в противоположных направлениях, таким образом расплетая всю спираль ДНК.

Что интересно, в процессе репликации эти ферменты способны распознавать и исправлять ошибки. Понятно, что точность репликации очень важна, так как ошибки в полимеризации приведут к мутациям, поэтому многие полимеразы обладают способностью к так называемому «редактированию» – исправлению ошибок.