Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Альфа и омега жизни

Альфой и омегой всего живого служат длинные цепеобразные молекулы ДНК, которые содержатся и хромосомах каждой клетки. Цепочка ДНК состоит из химических узлов - групп атомов, известных как нуклеотидные основания, или просто нуклеотиды. Комбинации их образуют гены. Важной является точная последовательность расположения нуклеотидов вдоль спирали ДНК. Порядок этих химических веществ составляет алфавит, использующий всего четыре нуклеотида, обозначаемых буквами А (аденин), Т (тимин), Ц (цитозин) и Г (гуанин). Эта простая азбука передает все инструкции, необходимые организму для выработки белков - главных «персонажей» жизни.

В человеческом геноме 3,5 млрд. нуклеотидов, у бактерий их миллионы, у вирусов - 500 тыс. Нуклеотиды объединяются и образуют пары, благодаря чему возникает характерная двухцепочная молекула ДНК. В чем смысл двойной спирали? Она нужна не только для создания двух идентичных копий генетического материала, но и для того, чтобы бесценную информацию, заключенную в ДНК, можно было уберечь от повреждений. Если бы между циклами удвоения ДНК была однонитевой, то ее невозможно было бы починить. Алфавит нуклеотидов и восстановительные системы есть во всех клетках - от бактерии до человека. Это и не удивительно - жизнь зародилась под общим Солнцем.

Первое стремление природы к единству противоположностей проявилось уже на уровне нуклеотидов. На нитях ДНК аденин всегда образует пару с тимином, а цитозин - с гуанином, поэтому порядку оснований ТЦГТА на одной нити всегда будет соответствовать порядок АГЦАТ на другой. Количество генетической информации, содержащейся в одной клетке, в ходе эволюции постоянно увеличивается. Типичный ген содержит тысячу и больше нуклеотидов, которые расположены в порядке, как буквы в предложении. Но гены и белки столь различны...

Единицей генетического кода, обеспечивающей разнообразие, служит кодон - сочетание из трех нуклеотидов. Последовательность кодонов в гене будет определять, какие аминокислоты окажутся в формуле белка. Из 4 «букв» нуклеотидов можно составить лишь 16 «слов», при тройном объединении нуклеотидов состав кодонов возрастает до 64. Одни из них ставят «точки» в формуле белка, другие складывают «слова», распоряжаясь набором из 20 аминокислот.

В результате с помощью необычайно экономного механизма достигается невиданное разнообразие белков: 4 нуклеотида, 64 кодона, 20 аминокислот - вот и все краски бытия. Так десять пальцев музыканта, прикасающихся к ограниченному набору клавиш, исторгают необозримый мир звуков. Выдающийся советский биохимик А. Н. Белозерский писал: «В ДНК органического мира мы, с одной стороны, сталкиваемся с единым планом строения и довольно значительной жесткостью нуклеотидных отношений, а с другой стороны, именно эта жесткость открывает безграничные возможности вариаций состава этих веществ».

Все нынешние живые формы используют для кодирования аминокислот одинаковые кодоны. Характерная форма трилистника сохраняется более миллиарда лет.

Даже промежуточные сигналы от ДНК к сборке белков на рибосомах клетки реализуются триплетами РНК. Универсальный «музыкальный ключ» жизни. Это свидетельствует, что мутации, затрагивающие такой базисный признак, были запрещены еще на заре развития жизни. Главный механизм передачи признаков должен быть надежно отшлифован и защищен.

Однако и здесь постоянство не является незыблемым. Должна же была природа допустить эволюцию на уровне простейших молекул. Доказательства тому были найдены при молекулярном анализе некоторых образцов РНК. Соотношения между сцепками нуклеотидов могут меняться в процентном выражении: при стабильных состояниях преобладают в РНК пары Г-Ц, а пары Л-Т являются менее устойчивыми. Следовательно, даже в первичном хаосе замены пар нуклеотидов (возможно, что этот процесс нам только кажется хаотичным) уже просматривалась тенденция живой материи к постоянной или более изменчивой группировке.