Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации

И темпы развития стали совсем иными: ведь природа фиксировала лишь случайные признаки, возникавшие однажды за сотни и тысячи лет. А человек сам диктует условия и достигает цели в течение нескольких поколений. Много веков человек добывал информацию, наблюдая природу; зато теперь он может вернуть ей свой долг. Осуществляя селекцию видов, человек создал новые породы животных и новые сорта земледельческих культур.

Но селекция видов - это всего лишь косвенный метод: человек изменяет условия, а новые признаки вырабатывает сам организм. Не всегда можно точно предвидеть, как повлияют условия на потомство, и очень часто многие годы работы не приносят селекционерам ожидаемых результатов.

А нельзя ли ту же задачу решать иными путями?

Ведь все признаки, приобретенные организмом в течение жизни, содержатся в микроскопических клетках, слиянием которых зарождается новая жизнь. Нельзя ли изменить наследственные признаки, воздействуя прямо на эти клетки?

Эта мысль зародилась уже давно, но лишь с появлением теории информации она обрела реальную почву. Теория информации указала конкретный путь: надо прежде всего научиться читать «записи», предназначенные для потомства, - расшифровать «наследственный код». А когда принцип этого кода будет разгадан, появится возможность вносить в него коррективы, то есть полезные признаки, которыми должен быть наделен будущий организм.

Задача, конечно, далеко не из легких. Какое множество сведений уместилось в этой малюсенькой клетке! Если записать их обычным способом, наверное, выйдет добрый десяток томов. В этих томах будут перечислены все черты сходства между родителями и потомством: внешнее сходство и сходство характеров, общие вкусы, склонности и привычки. И всетаки это будет лишь малая доля сведений, содержащихся в клетке. Чтобы получить эти сведения, пришлось бы разобрать организм «по косточкам», потому что во всех тканях и органах можно обнаружить массу деталей, унаследованных от предков. Не случайно же даже склонности к определенным заболеваниям передаются от родителей детям. Ясно одно: чтобы уместить столько сведений в микроскопической клетке, природа использует весьма совершенный код.

Но жажда знаний неукротима: человек задался целью во что бы то ни стало разгадать этот код. Вооружившись теорией информации, биологи нанали вновь исследовать клетку. И вскоре страницы научных журналов известили мир о первых успехах: в клетке найдено вещество, способное хранить и передавать информацию, - дезоксирибонуклеиновая кислота. Это мудреное название стало так часто мелькать в устных и письменных сообщениях, что вскоре его избыточность стала весьма ощутимой. Зачем загружать отчеты таким длинным названием? Его разбили на части и ввели сокращения: дезоксирибо - Д, нуклеиновая - Н, кислота - К, а вместе - ДНК.

Итак, наследственная информация хранится в определенной части клетки (так называемых хромосомах), содержащей в себе ДНК.

Утверждение это сначала считалось гипотезой, но гипотеза была настолько правдоподобной, что ученые всего мира стали подробно исследовать ДНК. В прессе появлялись все новые и новые данные, добытые экспериментом. ДНК обладает электрическими и магнитными свойствами...

Ее молекулы ведут себя подобно чейкам электронных машин...

Молекула ДНК создала «себе подобных», когда ее поместили в соответствующий раствор...

Сообщения появлялись, сменяя друг друга, словно кадры киноэкрана. Это был интереснейший фильм: на глазах современников научный мир шел на штурм глубочайшей тайны природы.

Факты связывались в систему, и вот уже вырисовываются контуры «записей», содержащихся в клетке. Как же он выглядит, этот таинственный код? Оказывается, просто: длинные цепочки атомов, образующих молекулы ДНК, несут в себе информацию для будущих поколений. Изменилась комбинация атомов - изменилось содержание «записей», появился новый наследственный признак. В общих чертах все обстоит именно так. Но одно дело - в общих чертах, а другое - со всеми подробностями. В общих чертах принципы алфавита всех европейских языков сходны друг с другом. Но разве можно понять смысл какойнибудь записи без знания языка? И с ДНК получилось приблизительно то же: общую идею кода уяснили довольно быстро, а прочитать сообщение полностью пока не сумел никто. Но ключ к этим записям наука уже отыскала.

Это случилось совсем недавно. На конференции биохимиков, происходившей летом 1961 года в Москве, американский ученый Ниренберг сообщил, что расшифрована часть программы, по которой осуществляется синтез белков. А вскоре эта программа была расшифрована полностью. Где же записана эта программа?

Все в тех же цепочках ДНК. Они состоят из четырех видов атомных групп. Сочетанием этих групп определяется вся программа. Если, например, обозначить эти группы условно цифрами 1, 2, 3 и 4, то одно из сочетаний будет читаться как 2, 3, 4.

Эта запись означает, что в образовании новых белковых молекул должна участвовать одна из аминокислот, называемая глютамином.

Существует 20 различных аминокислот, и каждая из них будет участвовать в синтезе при подаче соответствующей «команды», например: по «команде» 2, 1, 4 в синтез включается метионин, 2, 2, 1 - тирозин и так далее.

Так по программе этих естественных кодов работает «цех», выпускающий самую сложную в мире продукцию, основу всего живого - белок.

«Команды» следуют друг за другом, образуя множество комбинаций, а от этой последовательности зависит, в каком сочетании будут использоваться 20 различных аминокислот. Значит, структура белка, а следовательно, и всех тканей растущего организма будет зависеть от «записей», содержащихся в ДНК.

Код, которым пользуется природа для передачи наследственной информации, в принципе ничуть не сложнее, чем любой технический код. Но сколько потребовалось усилий для его расшифровки!

Путем тончайших анализов установили, что ДНК содержит в себе 4 вида атомных групп. Анализ белковых соединений показал, что они состоят из 20 аминокислот.

Эти заслуги принадлежат биохимии. А теория информации вооружила науку о жизни новой идеей: она доказала, что разнообразная информация может быть сведена к одинаковым знакам, и подсказала, каким образом из 4 знаков (то есть 4 групп атомов ДНК) строится 20 различных команд.

Если бы эти команды подавались двоичным кодом, то в каждой команде содержалось бы 5 знаков двоичного кода. Расчет тут простой. 4 знака дадут 2⁴, то есть 16 комбинаций (команд). А нужно, чтоб было не менее 20. Поэтому и берется 5 знаков: 2⁵ = 32.

Природа ведет свои записи не двоичным, а четверичным кодом с помощью 4 атомных групп ДНК. Сколько же знаков содержится в каждой команде?

Двух знаков будет еще недостаточно, так как 4² = 16, а нужно не менее 20. Тогда берется три знака: 4³ = 64. Значит, природа использует для наследственной информации четверичный трехзначный код.

Так наука приобрела ключ к расшифровке главной тайны природы: тайны рождения жизни, хранящейся в виде естественных кодов в молекулах ДНК.

Так подтвердилась теория генов, служившая предметом споров и разногласий в течение многих десятков лег. Сторонники этой теории давно утверждали, что в клеточных хромосомах есть особый носитель наследственных признаков - так называемый ген.

Исследования ДНК не только подтвердили эту теорию, но и помогли понять, как устроен ген. А вместе с таинственностью гена исчезли и некоторые свойства, которыми его ошибочно наделяли. Согласно прежним теориям ген не подвластен внешним влияниям. Что бы ни пережил организм, его ген останется неизменным до тех пор, пока какие-то таинственные внутренние перемены (генетики их называют мутациями) не повлияют на ген.

Ошибочность этих взглядов стала теперь вполне очевидной: информация, получаемая из внешней среды организмом, безусловно влияет на всю деятельность организма и в том числе на структуру тех самых цепочек, в которых содержится наследственный код. Благодаря этой взаимосвязи можно способствовать появлению полезных наследственных признаков, изменяя условия внешней среды.