А.В.Никитин

Информация в ДНК, РНК и белках.

На проблеме понимания информации, записанной в ДНК, РНК и белках, внимание читателей сосредотачивается уже далеко не в первый раз. В разных вариациях.

Но в основном, все разговоры идут в лингвистическом аспекте. ДНК и белки называют Книгой Жизни,  ищут в них «алфавит», на котором написана эта книга, предлагается и вариант языка, словами  которого эта книга написана. 

Да, какой-то алфавит, возможно, есть. А вот книга…

Ладно, давайте, обо всем по порядку.

О генетическом коде.

Я начал писать статью по информации в ДНК и РНК, подбирать материалы… и «споткнулся» о статью К.Виолована и А. Лисовского [25]:

«Одним из аргументов эволюционистов является универсальность генетического кода.

… В действительности же сейчас насчитывают не менее семнадцати генетических кодов, отличающихся от "канонического" на 1-5 кодонов из 64-х. Всего альтернативные коды используют 18 различных замен относительно стандартного кода; 10 альтернативных кодов - используются митохондриями различных таксонов, а оставшиеся 7 - это канонический код плюс альтернативный код микоплазм, альтернативный код дрожжей, код бактерий и др. При этом митохондрии позвоночных, беспозвоночных, плоских червей, иглокожих, кодируются разными кодами, а плесневых грибков, простейших и кишечнополостных - одним!»

«Другой закономерный вопрос: если митохондрии эукариот произошли от прокариот, то как объяснить тот факт, что ДНК митохондрий позвоночных и беспозвоночных кодируются каждая своим ген.кодом, не соответствующим ни одному из других 15 ген. кодов, в т.ч. коду своих "хозяев"? Прокариотическое происхождение митохондрий и хлоропласт доказывают наличием кольцевой ДНК, но не проще ли объяснить это тем, что для кодирования информации в 16 тыс. пар нуклеотидов у митохондрий кольцевая ДНК является оптимальной, а для того, чтобы упаковать 3 млрд п.н. ДНК человека протяженностью в 2 метра в ядро диаметром меньше 10 мкм необходимо разрезать ее на несколько хромосом и добавить белки, упаковывающие ДНК в 5-50000 раз? Кроме того, у разных видов животных различные белки митохондрий кодируются или в митохондриальной, или в ядерной ДНК. Но генетический обмен между мтДНК и основным геномом предельно затруднен, если не невозможен, так как в мтДНК два кодона аргинина являются стоп-кодонами, стоп-кодон УГА превращен в кодон триптофана, а кодон изолейцина кодирует метионин!»

«…Можно утверждать, что первая клетка была энергетическим паразитом, но в связи с перебоями с АТФ в первичном бульоне более вероятным кандидатом на первую клетку (если бы такая действительно была!) является Метанобактериум термоаутотрофикум, археобактерия, которая питается исключительно метаном, водородом, сероводородом, азотом, углекислотой и водой, сдобренными неорганическими солями. Однако геном  этого самого простого аутотрофа состоит из 1855 генов, в т.ч. обеспечивающих синтез АТФ [19]!»

Да, как-то не складывается стройная эволюционная спираль…

Но есть и противоположное мнение от Ф. Стивена и Х. Лоренса [29]:

« Большинство живых систем используют стандартный генетический код, однако на сегодня известно, по крайней мере, 16 его вариантов, встречающихся у представителей самых разных ветвей эволюционного древа. Сам принцип кодирования не меняется: аминокислоты кодируются тройками нуклеотидов. Но наряду с организмами, прочитывающими РНК-кодон CUG как лейцин, существуют такие (к их числу относятся многие виды гриба Candida), которые воспринимают его как серин. Другой пример – митохондрии, своего рода крошечные энергетические станции, присутствующие в любой клетке. У них есть собственная ДНК, и в ходе эволюции они сформировали свой генетический код. Например, у митохондрий пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) четыре из шести кодонов, обычно транслирующихся в лейцин, кодируют треонин.

В 1990-х гг. по мере накопления новых данных об изменчивости генетического кода становилось всё более очевидно, что это вовсе не застывшая конструкция, возникшая по воле случая. Генетический код мог эволюционировать, а значит, он действительно эволюционировал. Таким образом, каноническое соответствие между триплетными кодонами и аминокислотами – не результат случайности. На самом деле установление этого соответствия – блестящая работа по минимизации случайностей.»

Согласитесь, весьма интересно. Действительно,  учитывая динамику изменения генетического кода в процессе его применения нужно признать, что позиция Ф. Стивена и Х. Лоренса в этом вопросе более взвешенная. Далее там же приводятся аргументы по устойчивости  различных генетических кодов, вполне убедительные…

А вопрос-то глобальный. Эволюция.

Какими «буквами» написана книга Жизни?.

Мы читаем и пишем, что информация о клетке,… о человеке, находится в ДНК.  Конечно, вернее всего это так. 

Ну, да, общепринятая точка зрения известна. Информация в ДНК закодирована в комбинациях из 4-х оснований: А, Т(U), С,G. Эти основания, нуклеотиды, создали бесконечную цепочку, состоящую из комбинации этих информационных составляющих. В этой цепи есть и триплеты для трансляции белков, и какие-то последовательности непонятного пока назначения.

Цепочка копируется, потом режется на куски по каким-то правилам, переставляется и снова сшивается … и как-то применяются. Мы видим получение белков, которые потом использует клетка для своих нужд …, что-то еще происходит…

Вот примерно так выглядит все это со стороны.

С другой стороны, наша логика при оценке этой цепочки нуклеотидов неизменно останавливается на её информативности. И на том, что делает с подобной последовательностью компьютер.

Вот тут и срабатывает трафаретность подхода.

Мы попадаем в привычный ход мыслей. Информацию надо считать, запомнить, преобразовать, сформировать исполнительную программу…, в общем, сделать все то, что мы делаем с информацией в компьютере. Или мы отталкиваемся от нашего способа работы с информацией в докомпьютерной эпохе. Прочитать, запомнить, применить…

Отсюда и поиск «алфавита Жизни», буквами которого записана информация.

Сразу возникает вопрос: Где и чем?

В качестве «букв» чаще всего понимаются аминокислоты, в качестве «слов» - белки.  Аминокислот – 20, белковых соединений – миллионы. Вроде бы сходится…

Но, белки собираются на основе триплетов ДНК при трансляции. Значит, книга Жизни закодирована все же в последовательности из 4-х оснований?

И вопрос об «алфавите Жизни» опять повис в воздухе…

Мир РНК…

Гипотез возникновения Жизни множество, но ни одна из них не может объяснить первый и главный момент - её появление.  Сложность. Необычайно высокая сложность реализации того, что мы называем просто – Жизнь.

Все гипотезы спотыкаются на оценке в вопросе: Где, на каком этапе развития начинается Жизнь, а где еще НеЖизнь? Где заканчивается химия и начинается биология? Какая биохимическая реакция начинает круговорот жизненного цикла?

Еще совсем недавно, после открытия роли ДНК в процессе поддержания Жизни, считалось, что жизнь началась с появления белка. Сегодня это уже не аксиома. Сегодня точка возникновения Жизни сдвинута в сторону появления РНК.

Сегодня РНК, как универсальный строительный материал и форма записи информации уже почти признана основой Жизни. ДНК и белки сдвинуты на ступеньку ниже. Они появились уже для расширения возможностей логических структур РНК в осуществлении своей задачи – Жизни.

«Мир РНК — гипотетический этап возникновения жизни на Земле, когда как функцию хранения генетической информации, так и катализ химических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая

 жизнь, обособленная мембраной от внешней среды. Идея мира РНК была впервые высказана Карлом Вёзе в 1968 году, позже развита Лесли Оргелом (en:Leslie Orgel) и окончательно сформулирована Уолтером Гильбертом в 1986 году».   [15]

Красиво, но не все так просто…

«Для спасения теории первичности РНК ее сторонники создали целое новое направление в той области науки, которая занимается происхождением жизни. Они пытались доказать, что РНК и ее компоненты можно получить в лаборатории из небиологических молекул в ходе последовательных тщательно контролируемых реакций в условиях, сходных с теми, что существовали на первобытной Земле». [16]

Вот, например:

«Наиболее удивительным было открытие каталитической способности РНК. Прежде считалось, что катализировать реакции умеют только белки, ферменты. Ученые, например, никак не могли выделить ферменты, осуществляющие разрезание и сшивание некоторых РНК. После длительных исследований выяснилось, что РНК прекрасно справляются с этим сами. Структуры РНК, действующие подобно ферментам, назвали рибозимами (по аналогии с энзимами, белками-катализаторами). Вскоре было обнаружено множество разнообразных рибозимов. Особенно широко их используют для манипулирования своими РНК вирусы и другие простые инфекционные агенты. Таким образом, РНК оказались мастерами на все руки: они могут выступать в роли носителей наследственной информации, могут служить катализаторами, транспортными средствами для аминокислот, образовывать высокоспецифичные комплексы с белками». [17]

Окончательная уверенность в том, что «мир РНК» действительно существовал, наступила после выявления деталей строения кристаллов рибосом методом рентгеноструктурного анализа. Ученые рассчитывали обнаружить там белок, катализирующий сшивание аминокислот в белковую последовательность. Каково же было их удивление, когда выяснилось, что в каталитическом центре рибосом белковых структур нет совсем, что он полностью построен из РНК! Оказалось, что все ключевые стадии биосинтеза белка осуществляются молекулами РНК. Точка в дискуссии о возможности существования «мира РНК» как особой стадии биологической эволюции была поставлена». [17]

Пока спор вышел на альтернативу:

«Если парадигма зарождения жизни в мире малых молекул получит подтверждение, нам придется изменить укоренившиеся представления о собственной уникальности. Сценарий «вначале была РНК» в силу чрезвычайно малой вероятности своего осуществления скорее всего означал, что мы одни во всем мире. По словам биохимика Жака Моно, «во Вселенной не было никаких предпосылок к появлению жизни и биосферы вместе с человеком. Мы — что-то вроде выигрышной карты в азартной игре».

Альтернативная же парадигма, по мнению Стюарта Кауфмана, предполагает, что «возникновение жизни — вовсе не такое уникальное событие, как мы считали. Вселенная — не индивидуальное жилище, скорее всего в ней есть и другие, пока неизвестные нам обитатели»». [16]

Или мы уникальны и абсолютно одиноки, или «панспермия»…, нас сюда подбросили. Третьего не дано.

Зачем нам это?

В том случае, если Жизнь на Земле зародилась уникальным образом, то системы и логики высшего порядка в ДНК и РНК искать не стоит, её там нет. И никакая лингвистическая экспертиза не поможет…

 А если «панспермия», то логика РНК имеет четкую математическую и философскую основу, вопрос только - чью? Ну, теперь уже и … нашу, куда ж деваться. Всё развитие Живого на Земле шло по законам этой логики. Пусть и занесенной к нам неведомым путем. Тогда, тем более интересно, чьи же мы братья по Разуму?

О  ДНК и РНК.

Оказалось, что РНК обладает всем набором свойств для организации самостоятельного процесса  работы с информацией.

Действительно, РНК, а совсем не ДНК является главной информационной и строительной базой Живого. Это подтверждается и тем, что участки  РНК –копии  для трансляции белков, экзоны, занимают в общем объеме только малую часть.  Триплетное кодирование применяется клеткой только здесь.

А остальное, то, что называется интроны – пока не совсем понятно. И не только мне. Например, вот высказывание П.П.Гаряева [33]:

«Дальнодействующие корреляции в этих структурах авторам также непонятны, хотя и обнаружена нарастающая сложность некодирующих последовательностей в эволюции биосистем, что продемонстрировано на примере семейства генов тяжелой цепи миозина при переходе от эволюционно низких таксонов к высоким. Эти данные полностью соответствует нашим идеям о том, что именно “некодирующие” последовательности ДНК, т.е. около 95 - 98 % генома, и являются стратегическим информационным содержанием хромосом.»

Да, цифры ставят всё на свои места. Трансляция белка, только малая часть генома.

Но, синтез белка, это самый видимый процесс, и самый интересный для первого подхода. Хорошо отлаженный процесс автоматической сборки белковых молекул из аминокислот по четкой программе.

С другой стороны, широкий спектр возможностей, очень изменчивые правила трансляции, загадочные смещения «рамки считывания» [8] при тех или иных регуляторах…, всё говорит о том, что этот процесс не является первичным. Это лишь результат работы программы более высокого уровня. Она определяет гибкость трансляции, исправление ошибок, изменение скорости трансляции и т.д. Она диктует и четкость чтения триплета. Видимо, во многих случаях для устойчивости процесса достаточно и двух первых оснований триплета. Третий элемент читается, но учитывается не всегда.  Тогда и возникает у нас проблема «воблирующих» кодонов [18, 33].

Видимо, главный процесс работы с информацией идет где-то в стороне от трансляции.  А вот трансляция идет под контролем хорошей исполнительной программы высокого уровня.

ДНК, как основа информационной базы клетки крайне редко  подвергается  каким-то  вмешательствам.  Клетка с большой осторожностью проводит съем информации для собственных нужд. Сильнейшее воздействие оказывает только один процесс – репликация ДНК.  Только в этот момент двойная спираль полностью распрямляется, режется и копируется. А в остальное время любые вмешательства не приводят к столь сильным последствиям. Транскрипция , т.е. снятие РНК-копии с ДНК обязательно проводится  вместе с репарацией ДНК  - восстановлением и исправлением возникающих  изменений или разрывов как в РНК, так и в ДНК. Да и ДНК при этом процессе  режется вдоль на очень небольшом участке, только чтобы копировальный аппарат уместился…

Этот аппарат называется - РНК-полимераза.

Он так и двигается, вместе с этим разрезом по ДНК. Перед собой режет, после себя – сшивает.  Вот этот процесс, на рис.1.

Копия информации – РНК при транскрипции снимается в виде двойной спирали. Это первая рабочая копия. Далее клетка будет работать только с этой копией.  Правда, копий таких клетка сразу готовит достаточно много, но … с точки зрения информации эта копия – первая.

С ней тоже требуется работать осторожно.

Исходная РНК снова многократно дублируется. Клетка получает вторичные копии. Вот это уже рабочий материал для применения информации.

Как мы видим, основные работы с информацией клетка проводит на РНК-копиях. 

Химическая информация.

Вот в чем проблема. Мы пока совершенно не понимаем, как можно работать с этим видом информации. К ней не подходят привычные нам методы обработки и использования информации. Это непривычная нам размерность информации. На уровне атомов и электронных связей. Мы не понимаем, что это такое. Не разумом,  тут-то как раз мы это можем понять на основе наших знаний, а на уровне масштабируемого понимания в приложении к нашим органам чувств. Мы привыкли информацию видеть, слышать, ощущать… - воспринимать. А тут… не наш уровень.

Привычные образы не работают.

Например, как понимать для химической информации привычное нам «считывание»? Что считывать, откуда, куда, как? Или, что значит – запомнить информацию? Если информация находится в цепочке РНК, то она и так уже «запомнена». Что тут еще запоминать? И уж совсем непонятно, как записать программу и как она должна работать в системе химической логики и информации?

Не работают привычные терминология и информационные технологии для химической информации.  

Вот, хотя бы такой пример. Для оценки и сравнения: Мы сидим в темной комнате, в абсолютной тишине. Вокруг нас тихо плавают какие-то разнообразные предметы. Они, то стукаются об нас и уходят вдаль, то их вроде бы и нет…, и когда они приплывут снова, кто знает... , но приплывут же когда-то…

А мы держим в руках «что-то» и пытаемся для себя определить, что это такое?  Вот что-то опять стукнулось о руки, осталось только удержать это «что-то» в руках. Теперь у нас уже два предмета. Что с ними  делать?  Мы начинаем прикладывать их друг к другу разными сторонами…

Так не подходит, и так – то же, а вот так… предметы вдруг слиплись чем-то  и не хотят разниматься. Ладно, оторвали, снова попробовали - слипаются. Теперь другими сторонами…, тут слабо, но слипаются, и так – то же. А так – нет. Даже отталкиваются…

Постепенно мы собрали уже несколько предметов, слепили их как-то, чтобы не разбежались,  что дальше?

Что мы хотим получить? Тогда появится и какая-то задача, и какое-то решение.  Или мы лепим прочную стенку, или собираем цепочку, или просто увеличиваем кучу…, или…

Даже при нашей разумности … сколько времени нам понадобится, чтобы из неизвестных нам предметов мы получили всё, что необходимо для нормального существования?  Жилище, энергию, защиту…

На уровне клетки нет звуков, нет света и тьмы, нет запахов, нет осязания в нашем понимании. Есть электромагнитные колебания какой-то энергии, есть вибрации и есть энергия и полярность связей тех элементов, с которыми она работает.  И есть среда, в которой все это находится, но, в виде отдельных элементов, составляющих основу того плавающего набора, что вокруг. Вот и всё.

Клетка разобралась, создала все, что нужно, и успешно развивается. Она создала и химическую логику, и химическую информацию. Понять суть этой логики можно только, разобравшись в том же масштабе элементов и на том же уровне.

Действия с химической информацией.

Информация, записанная в последовательности ДНК или РНК  в исходном состоянии двойной спирали для клетки почти невидима.  Все электронные связи заполнены и вся эта гипермолекула почти инертна. Всё, что клетка может для себя определить, то, что эта молекула – есть. Вот она, тут, свернута в хромосому…

Чтобы начать снятие информации необходимо открыть связи. Для этого двойная спираль ДНК разворачивается в ленту и режется вдоль по линии сопряжения пар оснований хотя бы на каком-то промежутке.

 «Считывание» информации ДНК производится единственно возможным способом – копированием. Транскрипцией. Полученная в результате транскрипции  РНК-копия позволяет получить доступ к информации.

А вот с РНК-копии информация может «считываться» уже более радикальным способом. Репликацией, т.е. копирования РНК –копии с первичной РНК:

Как можно видеть, РНК  широко используется для многократного копирования. И такой механизм есть во всех клетках. На этом основании вполне можно термин репликация применить и к вторичному копированию РНК с РНК.

Более того[РНК]:

«Многие РНК принимают участие в модификации других РНК. Интроны вырезаются из пре-мРНК сплайсосомами, которые, кроме белков, содержат несколько малых ядерных РНК (мяРНК)^[31]. Кроме того, интроны могут катализировать собственное вырезание^[47]. Синтезированая в результате транскрипции РНК также может быть химически модифицирована. У эукариот химические модификации нуклеотидов РНК, например, их метилирование, выполняется малыми ядерными РНК (мяРНК, 60-300 нуклеотидов). Этот тип РНК локализуется в ядрышко и тельцах Кахаля ^[30].»

Как мы видим, первичное и вторичное копирование РНК происходит в разных зонах клетки. И далее там же:

«Эта гипотеза названа «гипотеза РНК-мира» ^[52][53]. Согласно ей, РНК на первых этапах эволюции автокатализировала синтез других молекул РНК, а затем и ДНК. На втором этапе эволюции синтезированные молекулы ДНК, как более стабильные, стали хранилищем генетической информации. Синтез белка на матрице РНК с помощью пра-рибосом, полностью состоящих из РНК, расширил свойства добиологических систем, постепенно белок заменил РНК в структурных аспектах. Из этой гипотезы делается вывод, что многие РНК, принимающие участие в синтезе белка в современных клетках, в особенности рРНК и тРНК — это реликты РНК-мира.»

Ну, реликты  - не реликты, а многократное копирование РНК идет в широком масштабе в разных зонах клетки, и механизм копирования отработан до мелочей. В этом уже нет сомнений. По крайней мере у нас, читающих эти материалы…

Но, по мысли биологов сразу в процессе транскрипции ДНК полученная РНК копия подвергается сплайсингу и процессингу. Вот цитата из той же Википедии [Транс]:

«…Существует ряд экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что транскрипция осуществляется в так называемых транскрипционных фабриках: огромных, по некоторым оценкам, до 10 МДа комплексах, которые содержат около 8 РНК-полимераз II и компоненты последующего процессинга и сплайсинга, а также корректирования новосинтезированного транскрипта ^[4]. В ядре клетки происходит постоянный обмен между пулами растворимой и задействованной РНК-полимеразы. Активная РНК-полимераза задействована в таком комплексе, который в свою очередь является структурной организовывающей компактизацию хроматина единицей. Последние данные ^[5] свидетельствуют о том, что транскрипционные фабрики существуют и в отсутствие транскрипции, они фиксированы в клетке (пока не ясно, взаимодействуют ли они с ядерным матриксом клетки или нет) и представляют собой независимый ядерный субкомпартмент. Попытки выделить белковый функциональный комплекс транскрипционной фабрики пока не привели к успеху ввиду его огромных размеров и низкой растворимости».

Весьма интересно….  Эта цитата фактически предлагает другой процесс  транскрипции и противоречит процессу на основе одной РНК-полимеразы, показанному чуть раньше. Может быть, это разные транскрипции? Непонятно. Там мы видим двойную спираль РНК, а тут с конвеера этой транскрипционной фабрики должны выходить уже «зрелые» одноцепочные  и-РНК, подготовленные для трансляции белка.

Как мне кажется, все же немного не так. Транскрипция ДНК только первый, действительно самый важный момент считывания информации в РНК-копию. И вполне возможно, что проводится он одной РНК-полимеразой. А вот дальше, с полученной двойной РНК копией  работает и МДа комплекс, и весь аппарат многократного копирования РНК.

Складывается впечатление, что сплайсинг и процессинг распространяются не только на «дозревание и-РНК» для трансляции, но имеют очень широкое распространение во всей информационной РНК-сети клетки. Это нормальные процессы формирования нужных блоков информации для всех клеточных систем.

Цепочки РНК копируются, режутся на отдельные фрагменты, разбираются по темам и склеиваются в нужном порядке для тех или иных нужд. Достраиваются стандартные входы и выходы для рибосом. А потом сформированные информационные сообщения отправляются по назначению. Вполне нормальный порядок обработки информации такого вида. Этот комплекс работ с информацией действует постоянно и обеспечивает деятельность всей клетки. Потому, что молекулы РНК становятся транспортными блоками передачи информации. Самой разной информации.

Мы пока не углубляемся в тонкости этих процессов, только фиксируем их необходимость для функционирования системы обработки информации в клетке.

Кроме того, РНК является одним из главных строительных материалов клетки. Универсальным, надо заметить, материалом. Например, движители [22], операционные автоматы (например, рибосомы) …, всё это сделано из молекул РНК.

Даже только это факт говорит о множественном копировании молекул РНК. Потому, что клетка эти молекулы без эталона синтезировать не может. А эталон получен в процессе  транскрипции с ДНК.

Но, до этого он был туда когда-то введен обратной транскрипцией. Процесс формирования временных структур ДНК на основе молекул РНК описан уже неоднократно [РНК] и не является чем-то необычным. И, по мнению авторов статьи [25], возникает «порочный» круг:

«Пример замкнутых на себя "порочных" кругов:

-- ДНК реплицируется с помощью ферментов, кодируемых самой ДНК;

--Белки синтезируются с помощью белковых комплексов рибосом;

-- Двуслойные ассиметричные фосфолипидные мембраны могут синтезироваться только на мембранах;

--АТФ синтезируется на мембранных комплексах, синтез которых невозможен без АТФ (то же самое и по поводу гликолиза).»

Действительно,  парадокс…, знакомая ситуация. Длительное постепенное формирование и уточнение базы данных в процессе работы с информацией как раз и приводит к таким казусам. В программировании это … циклические ссылки. Когда мы замыкаем цикл исполнения программы сам на себя, и он становится бесконечным. Программа «зависает»… , если нет аварийного выхода, то дело плохо…

Если мы, разумные, допускаем такие ошибки  достаточно часто, то, что говорить о клетке, которая разумом явно не отличается.

А с другой стороны, это, вполне корректное решение  обеспечения, как раз, бесконечной цикличности Жизни. И вряд ли такой круг можно считать «порочным» в отношении клетки. Так она защищает свое потомство … и Жизнь. Так что, кто оказывается  более разумным, иногда не совсем понятно…

На этом этапе мы можем констатировать, что ДНК хромосом для клетки является аналогом архивной  базы данных, главных хранилищем, и потому, тщательно оберегаемым. А получаемые РНК – копии, это уже информация постоянного пользования. Но и тут есть эталоны и вторичные копии. Эталоны сохраняются какое-то время, а вот с вторичными копиями можно делать все, что угодно. Они и их части составляют основной объем информационных потоков клетки.

Просто: факты.

Мы рассуждаем о кодировании ДНК, о синтезе белка, но как-то не вдаемся в технические характеристики этих процессов. Время, скорость, расстояние, количества…, то, что определяет понимание и возможность сравнения. Тут факты такие:

«В процессе трансляции рибосома двигалась по мРНК и, дойдя до шпильки, начинала расплетать ее, в результате чего расстояние между концами мРНК возрастало.

 … Оказалось, что за один шаг рибосомы длина мРНК удлинялась на 2,7 нм, что соответствует шести нуклеотидам (рисунок 2). Это означает, что при транслокации рибосома перемещается ровно на три нуклеотида, то есть один кодон! Время транслокации оказалось равным 0,078±0,045 секунд.

…Среднее время, проводимое одной рибосомой на одном месте, составило 2,2 секунды, однако некоторые из них задерживались на мРНК на десятки секунд и даже минуты, тогда как другие проходили те же самые участки мРНК без задержек.

… Только 4 из 29 рибосом смогли пройти весь путь по мРНК до конца, большинство же сошло с дистанции гораздо раньше. » [27]

И немного из других процессов:

«Репликация ДНК – это процесс копирования дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки.

…Хеликаза, топоизомераза и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований и активностью ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку. Репликация катализируется несколькими ДНК-полимеразами. После репликации дочерние спирали закручиваются обратно уже без затрат энергии и каких-либо ферментов.

Скорость репликации составляет порядка 45 000 нуклеотидов в минуту, а родительская вилка вращается со скоростью 4500 об/мин. Частота ошибок при репликации не превышает 1 на 10⁹–10¹⁰ нуклеотидов. ДНК эукариот с такой скоростью реплицировалась бы несколько месяцев, поэтому в хромосомах ядерных клеток репликация производится сразу в сотнях и тысячах точек.» [28а]

 «Хромосомы эукариот представляют собой линейную молекулу ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК через определённые интервалы, образуя хроматин – волокна, из которых состоят хромосомы. Комплексы участков ДНК и гистонов называются нуклеосомами. Нуклеосомы упорядочены в пространстве, за счёт чего достигается плотная упаковка ДНК в хромосоме.

Размеры ДНК зависят от типа организма. Физическая длина ДНК вирусов составляет десятки микрометров, бактерий – миллиметры, а человека – 2 метра. Общая длина всех ДНК человека составляет 2∙10¹⁰ км.» [28h]

Это просто для понимания и сравнения.

Белки.

Краткая характеристика дана в [28]:

Классификация белков крайне затруднена их многообразием и сложностью молекул. К простым белкам, состоящим только из аминокислот, относят альбумины (яичный альбумин и сывороточный альбумин крови), глобулины (антитела в крови, фибрин), гистоны, склеропротеины (кератин волос, кожи и перьев, коллаген сухожилий, эластин связок). К сложным белкам, включающим небелковый материал, относят фосфопротеины (казеин молока, вителлин яичного желтка), гликопротеины (плазма крови, муцин), нуклеопротеины (хромосомы и рибосомы), хромопротеины (гемоглобин, фитохром, цитохром), липопротеины, флавопротеины, металлопротеины.

По структуре белки делятся на фибриллярные (третичная структура почти не выражена, нерастворимы, представляют собой длинные полипептидные цепи), глобулярные (третичная структура хорошо выражена, растворимы) и промежуточные (фибриллярные, но растворимые). Первые входят в состав соединительных тканей, вторые играют роль ферментов, гормонов, антител.

Функционально белки могут быть структурными (компоненты соединительных тканей, слизистых секретов), транспортными (перенос крови, липидов), защитными (антитела, тромбообразование), сократительными (в мышечных тканях), запасными (молоко, белок), ферментами, гормонами, токсинами (змеиный яд).»

Рис.2. Структуры белков.

Рис.2. взят из [28]. Более развернутая информация о белках - здесь.

Не знаю, можно ли назвать белки третичной и четвертичной структуры томами из книги Жизни…, не очень подходят они для чтения.

Уже более рациональный взгляд на «буквы» биологического алфавита мы находим и у Ю.А.Калашникова [20]: «Информация в живых молекулярных системах записывается с помощью элементарной формы органического вещества – мономеров (то есть био-логических элементов). Следовательно, переносчиком информационных сообщений являются биомолекулы, в структурах которых записывается нужная информация».

Т.е. все-таки мономеры, те самые РНК и ДНК, или цепочки аминокислот – белки первичной структуры…

Если исходить даже из этого упрощения, то такая «книга Жизни» написана не для нас. Клетка пишет эту книгу для себя. Сама пишет, сама и читает…

А самыми виртуозными произведениями белкового творчества клетки являются белки третичной и четвертичной структуры…

Тогда перед нами не книга, а модель. Вернее, результат моделирования. Целевого моделирования. Результат складывания белковой цепи в нужную конфигурацию, чтобы активные зоны белка работали четко в заданном направлении. Белок - лишь материал для решения задачи. Сложный. Но очень функциональный. 

Клетка добивается четкого исполнения очень узкой функциональности за счет увеличения молекулярной массы белка.

Теперь обратим внимание вот на эту информацию:  «Молекулярная масса белковых цепей колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов (в вирусе табачной мозаики – около 40 000 000 молекул); в их состав входят сотни (иногда – сотни тысяч) аминокислотных остатков.» [28b]

«Существуют три основных типа макромолекул: полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты; мономерами для них являются, соответственно, моносахариды, аминокислоты и нуклеотиды. Углеводы делятся на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды и полисахариды).» [28d]

«В растениях и животных встречается свыше 170 различных аминокислот. В белках из них присутствует только 26.» [28m]

Сколько же «букв» - аминокислот в белковом алфавите: 20 или 26, а может и все 170?

Да,  белковый алфавит оказался «многоязычным», на универсальность тут ничего не указывает. Что-то белковая Книга Жизни уже напоминает легендарную Александрийскую библиотеку…

Желающие видеть «буквами» Книги Жизни аминокислоты в белках, как мне кажется, упускают из вида, что [28]:

«Потенциально многообразие белков очень велико – каждому белку соответствует своя особая последовательность аминокислот, контролируемая генетически.

И круг опять замкнулся…

Уровни передачи клеточной информации.

Сначала цитата:

«Почему произошел переход от «мира РНК» к современному миру? Белки, располагающие гораздо большим набором химических групп, чем РНК, являются лучшими катализаторами и структурными элементами. По-видимому, некоторые древние РНК стали использовать белковые молекулы в качестве «орудий труда». Такие РНК, способные к тому же синтезировать для своих целей полезные молекулы из окружающей среды, получали преимущества в размножении. Естественным путем отбирались соответствующие аптамеры и рибозимы. А затем эволюция сделала свое дело: возник аппарат трансляции, и постепенно ответственность за катализ перешла к белкам. Орудия оказались столь удобными, что вытеснили своих «хозяев» из многих сфер деятельности». [17]

Если смотреть на операции, выполняемые с РНК и белками, то невольно возникает их очень видимое подобие. Сплайсинг РНК и сплайсинг белка выполняются примерно одинаково и для одних и тех же целей. Наряду со стандартным рибосомным триплетным синтезом есть и нерибосомный, осуществляемый белками. Процессинг РНК  имеет свое отражение в посттрансляционной модификации белков.

Клетка постепенно переносит функции, отработанные на РНК, на работу с белками.

Да, белки постепенно дополняют РНК во многих клеточных процессах. Тут я хотел бы подчеркнуть: не вытесняют, а именно - дополняют.

Применение белков вместо РНК внутри клетки с уровнями передачи информации не связано. Это результат применения более эффективного способа достижения результата в конкуренции выбора средств. Например, применение белкового движителя в рибосоме оказалось очень эффективным и постепенно вытесняет рибосомы, работающие без такого привода. Вот тут работает эволюционное развитие…, цитата об этом.

Переход от линейной формы информации – мономера РНК к его пространственной форме клетка сделала вынуждено. Пример такой формы – рибосомы.

На уровне белков объемная форма информационного взаимодействия уже стала главной. Ферменты, энзимы, гормоны только так и работают. И не в одной клетке, сколько в группе клеток, организме.

Над РНК-системой  передачи информации и управления в клетке возник второй уровень управления – белковый. Более совершенный и точный.

Белковый уровень передачи химической информации позволил клеткам обмениваться информацией, отличать «своих от чужих», защищаться и нападать. Но он никогда не вытеснит  РНК из ядерных процессов. Причина тут простая – ядро клетки сформировано в системе РНК.  И работать на другом уровне информации оно даже потенциально не может. Пока, во всяком случае. Переход на белковый уровень передачи информации  возможен только при появлении принципиально нового механизма в ядре клетки. А если учесть, что ядерная РНК и так достаточно консервативна, даже по отношению к стандартному коду ДНК, то,   представить себе возможность полного перехода клеточного ядра на работу с белковой информацией просто невозможно.

Если только построить такое ядро…, но это уже другая история.

И потому, сегодня можно рассматривать в клетке два уровня управления и передачи информации - уровень РНК для внутреннего управления, и белковый – для внешнего.

Информация ДНК и РНК.

Информация РНК дискретна и линейна. Это линейная комбинация базовых оснований А,U(T),C,G в цепи РНК. Чисто информационный характер имеет триплетная составляющая, остальные части РНК имеют в большей степени функциональный и программный характер. Для  понимания лучше заглянуть в работы Л.П.Овчинникова [1], и С. Г. Инге-Вечтомова [2] и других специалистов в этой области…

Функциональность информации РНК наиболее ярко видна на примере т-РНК. Для чего нужна такая последовательность? Только для одного: после копирования и вычленения из общего массива этот фрагмент, вроде бы информации, … сам сворачивается в нужную конфигурацию «трилистника»  используя открытые связи парных нуклеотидов. Информационная линейка для этого и была создана. Переменные составляющие – кодоновый ключ  в вершине «трилистника» и соответствующий ему ключ захвата аминокислоты в хвостовой части т-РНК заставили клетку создавать 61 вариант последовательностей и вложить их в «память» - ДНК.

Более сложные функциональные блоки – рибосомы. Тут вариант простой и мгновенной самосборки уже не получается. Чтобы понять это, очень стоит заглянуть в работы А.C.Спирина, например [3 и 12]. Счет оснований в последовательностях, применяемых для сборки, идет уже на многие тысячи. Надо создать две половины рибосомы с камерным автоматом синтеза белка, белковый движитель, белковые анализаторы …

Здесь нужен конвейер с отлаженным графиком и операционные зоны для выполнения этапной сборки. Всё это есть только в ядре клетки. Там рибосомы и собираются. Проверяются на функциональную пригодность и запускаются в работу по трансляции белка.

Понятно, что и фрагменты РНК для сборки рибосом, и фрагменты сборочной линии с их функциональными действиями также записаны в ДНК. 

Такие функциональные информационные последовательности и составляют основную массу некодируемой части ДНК и РНК.

Вторая группа информационных фрагментов ДНК и РНК. Информация о взаимодействиях внутри клетки. Что когда включить, когда выключить, что в каких случаях надо делать… и т.д. По сути это набор управляющих команд функционального назначения. Для каждого комплекса клетки  - свой.  Эти фрагменты копируются и в нужные моменты отправляются в жидкостный «канал передачи информации» для коррекции и управления действиями каждого конкретного функционального комплекса клетки.  Там эти фрагменты принимаются, копируются и исполняются, а потом … уничтожаются.

Канал передачи информации в клетке не обладает избирательностью доставки. Он общий для всех. И потому такой избирательностью должна обладать информация. Информация должна быть понятна только одному получателю и не должна быть хоть как-то полезной всем другим, чтобы не быть перехваченной и использованной. Сложная задача. Вот на этих сообщениях клетка начала вырабатывать избирательность действия получаемой информации. Развитие этой задачи мы видим в белковых формах информации.

Третьей по величине частью информации ДНК и РНК стала информация о белках. Те самые триплеты…

И опять, это функциональная информация, только теперь это уже программы о порядке сборки тех или иных белков. Именно программы, а не только триплеты порядка сборки. Есть Старт- кодон и СТОП-кодон, есть правило AG-GU… и еще множество программных взаимодействий триплетов, которые еще предстоит расшифровать и понять.

Эта часть информации сегодня является для клетки наиболее проблемной. Тут и идут постоянные изменения. Меняется код, сдвигается «рамка считывания», формируются новые правила считывания… Почему? Мы вернемся к этому чуть позже…

И наконец, четвертая группа информации – принципы и формообразование главных информационных центров клетки: ядра и ядрышка. Она присутствует в ДНК и РНК. Иначе клетка не смогла бы строить второе ядро и ядрышко при подготовке к делению. Да и проводить сам процесс деления было бы весьма проблематично. Информация есть, вот только где она находится, в какой ДНК – неизвестно.  

Скорее всего, эта информация присутствует в ядерных ДНК. Именно по этой причине эти ДНК имеют другой код. Более древний, по отношению к триплетному и управляющему кодам за пределами ядра. Для биологического автомата, клетки, любые нововведения в эту стратегическую информацию крайне нежелательны. Но, случайность – приводной ремень эволюции, и тут нет-нет, да и вносит коррективы…

Это и привело к многообразию клеточного семейства, к появлению человека, если уж глобально…

Информация ДНК и РНК меняется постоянно. По разным причинам. Это и сбои копирования, и незапланированные сдвиги последовательностей трансляции, и другие случайные изменения…

Вопрос не только в том, как исключить сбои, это практически невозможно, а в том, как исправить, или использовать эти возникающие сбои в нужном направлении. О том, как это делает клетка, очень хорошо изложено в работе С. Г. Инге-Вечтомова [2].

И как дополнительная информация к размышлению - [26] и [24].

Информация белков.

На размышления в этом направлении меня подтолкнули работы Ю.Я.Калашникова [19,20,21,23]. Проблема очерчена верно. Мы не будем касаться всех аспектов, затронутых в этих работах, пока только о белковой информации…

Главная мысль автора по этому вопросу выражена теперь уже четко: Информация РНК – био-логическая. Информация белков – объемная.

Попробуем развить эту мысль дальше.

Свое понимание основ кодирования РНК и ДНК, и логической системы клетки я излагал неоднократно [6],[7],[8], так что останавливаться на этом уже не будем. Хотелось бы только еще раз отметить высокую  унификацию и преемственность в разных уровнях обработки информации клеткой. Она просматривается невооруженным глазом при первом же сопоставлении. Логика клетки на всех уровнях оперирует двумя основными составляющими – логическими эквивалентами (образ) и логическим ответом (эмоции или ощущения) [31], [30].

На уровне РНК и ДНК логическими эквивалентами информации для клетки являются фрагменты ДНК или РНК с записью функциональной информации в виде последовательности нуклеотидов. А логическим ответом задачи с применением этих эквивалентов является выполнение эквивалентом своей функции.  Внутри клетки система еще не очень просматривается.  Но первое же сравнение со следующими уровнями сразу указывает на системность.

Вернемся еще раз на уровень РНК. Клетка последовательно прошла все уровни сложности формирования функциональной информации. От линейной до объемной. От одноцепочной линии сворачивающейся в т-РНК и «зрелых»  и-РНК триплетного кодирования, до объемных рибосом и МДа-комплексов, выполняющих множество операций.

И каждый раз клетка решала не логическую, а функциональную задачу достижения поставленной цели. Она создавала логический эквивалент своей задачи – модель, образ и проверяла его на функциональную пригодность. Создаваемый материальный образ задачи должен выполнять свои функции, это главное, а вот как конкретно он создается… это далеко не всегда важно. Принцип очень понятный, особенно в условиях действия случайности. Постепенный переход от конкретики дискретной информации цепи нуклеотидов к функциональному эквиваленту был совершенно естественным в «мире РНК», когда из РНК клетка создавала всё. 

Менялось отношение к информации. От четкого исполнения записанной программы к использованию массивов РНК, как строительных материалов без оценки, что это информация.  Так мы смотрели когда-то на перфоленты и перфокарты. Да это информация … для машины, а нам удобно на перфокартах писать свои заметки … и плевать на информацию. Из DVD дисков получаются красивые украшения, а что там записано…

Вот это двоякое отношение к РНК очень четко просматривается в результатах труда клетки. С одной стороны программы трансляции белка, как пример относительно точного следования порядка сборки, с другой - рибосома…, как пример объемной конструкции с выделенными функциональными зонами. Линейный и объемный  варианты достижения цели.  Для клетки они все – образы, выполняющие свои функции с теми или иными погрешностями…

Клетка оценивает результат. И если он укладывается в рамки допустимого с точки зрения функциональности, то признается принятым, если нет – уничтожается. И создается вновь.

Если с этих позиций рассматривать процесс трансляции белка, то центральная догма молекулярной биологии и проблема «воблирования» [18,33] будут обсуждаться еще очень долго. Потому, что клетка все время то тут, то там создает себе возможности «упрощения» сборки, а потом возвращается к «ужесточению» требований…, и процесс этот бесконечен. Для неё главный фактор – время, при среднем результате. Эту задачу она и решает.

Белки, создаваемые клеткой с одной и той же матрицы РНК, в этих условиях никогда не будут идентичными. Потому, что клетка создает не информационную копию, а функциональный образ. Главная задача белкового образа – функциональность. Нужные открытые связи должны оказаться в нужных местах. И не важно, насколько объемной получится белковая конструкция. И чем более узкая функциональность достигнута, тем лучше. Белки в этом отношении – бесценное изобретение клетки.

Чуть раньше мы говорили, что жидкостный канал передачи информации не обладает свойствами  избирательной доставки. Клетка решала эту задачу еще на уровне РНК. Видимо тогда хорошего решения найти не удалось. Эту задачи помогли решить белки.

С применением белковых образов клетка достигла виртуозной избирательности действия белковых образов. Но, … как всегда, с некоторыми побочными эффектами. Это мы видим на примере гормонов. У каждого есть главная функция, четко выраженная, и … неявные - побочные…. За бесконечное разнообразие и возможность решать узкофункциональные задачи с высокой эффективностью надо платить … защитой от возможных побочных явлений.

Это справедливо по отношению к клеточному организму в целом, но клетка не обязана так оценивать результаты своего труда по созданию белкового образа. Она, только мелкая частичка организма. Клетка решает свои задачи. И решает блестяще.

Белковый образ, создаваемый клеткой, не может оцениваться, как какой-то литературный труд, написанный на «языке» аминокислот.  С этой позиции он – полная абракадабра. Объемный белковый образ можно оценивать только с точки зрения его функциональности. Тут клетка верна своей логике. Она создает решение задачи в виде функциональной белковой конструкции. А чем достигается решение – так ли важно?

Среда обитания.

Начнем с очевидного. Почему клетка имеет водную внутреннюю систему, почему она родилась в воде, потом освоилась в воздушной среде и лишь затем стала осваивать другие возможности своего существования?

Вода, как и любая жидкость, практически несжимаема, а потому сохраняет постоянный объем заполнения оболочки. В воде законы гравитации работают с учетом вязкости и плотности рабочей жидкости, а это означает почти «невесомость» для всех составляющих клетки, находящихся внутри оболочки. По этой причине вода решает транспортные проблемы внутри клетки. Надо только создать разность давлений и всё само «приплывет» куда надо. И «уплывет»… если в этом есть необходимость.

С другой стороны, вода, как вязкая среда, заставляет применять движители, если надо преодолевать сопротивление движению.

Это и понятно и хорошо известно. 

Теперь не совсем очевидное. Вода, как любой материал обладает свойствами так называемой «радиопрозрачности». Для одних частот электромагнитных колебаний среда оказывается прозрачной, и пропускает эти колебания через себя почти без потерь, для других частот она не прозрачна и колебания внутрь не проходят.

Это основная причина того, что мы «видим» свет. Видимый нами частотный диапазон электромагнитных колебаний от 400 до 800нм определяется «радиопрозрачностью» водных растворов. Но не только этим. Рентгеновские частоты также проходят через водные растворы, но для нас они невидимы. Хотя, их видят, например, тараканы. А ультрафиолет, похоже, составляет основу зрения бабочек. Их раскраска наиболее информативна в этих лучах.

И все же,… все сложные клеточные организмы ограничивают диапазон видимых ими электромагнитных колебаний в области «видимого» света. Этот диапазон прозрачен для воды и непрозрачен для большинства других материалов. Значит, в этом диапазоне волн будет наибольшее количество отражений волны от препятствий.

Эти отражения наши глаза и воспринимают, как картину окружающего нас мира. Иначе мы бы жили в «стеклянном мире» прозрачных объектов, которые можно обнаружить только по неоднородностям лучепреломления….  Это кажется красивым, но если разобраться, то … жутко даже представить такое.

Но, на уровне клетки «видимый свет» совсем не критерий оценки. А вот прозрачность воды для всего спектра внешних излучений играет весьма важную роль. И очень вероятно, что такой постоянный фактор, как внешнее электромагнитное излучение, используется клеткой  весьма многообразно.

В том числе и для передачи информации. Как внутри клетки, так и за её пределами. Отраженное излучение просто обязано было стать каналом информации между клетками в добелковом периоде развития. В том самом «мире РНК», когда еще не было никакой возможности применения химических видов передачи информации, например, белковых соединений, играющих такую роль сейчас, в современных клеточных организмах.

Спектр излучения, отраженный от клеточных структур несет информацию, прежде всего о наличии этой структуры в соседней клетке, о составе структуры…, а значит, и о возможностях этого потенциального «противника» или «союзника». И не воспользоваться такой информацией в течении миллиардов лет клетка просто не могла.

Спектральная информация заставляет клетку действовать. Или согласовывать спектры, достраивая свои возможности до уровня «соседа», или создавать новые, неизвестные, а значит и «невидимые» пока соседом средства нападения и защиты.  Но, в любом случае – действовать.

В современных условиях это фактор не потерял своего главного назначения – информации оценочного и действенного характера.   И исследования П.П.Гаряева это подтверждают.  Он развивает направление, начатое полвека назад [33]:

«В 1957г. в Китае исследователь Дзян Каньджэн начал, а с 70-х г.г. в России продолжил супергенетические эксперименты, которые перекликались с предвидениями Гурвича, Любищева и Беклеми-шева. С 60-х г.г. в Новосибирске академиком В.П.Казначеевым и его школой начаты исследования, призванные подтвердить идеи дистантных волновых знаковых межклеточных взаимодействий. Ими был открыт так называемый зеркальный цитопатический эффект, когда культуры живых клеток и тканей, герметично разделенных кварцевым стеклом, обмениваются волновой регуляторной информацией, связанной с функциями генетического аппарата.

…Реальные и достоверные эксперименты в области волновой генетики первым начал проводить Дзян Каньджэн. Итоговые работы его известны. Прибор Дзян Каньджэна, дистантно (десятки сантиметров) передающий “волновые гены” от донора к реципиенту, использует собственные излучения биосистем-доноров, причем, как считает автор, только в СВЧ-дипазоне электромагнитных полей. Авторское теоретическое обоснование эффектов, полученных с помощью этой аппаратуры, нуждается в существенной доработке. Однако, экспериментальные данные убедительны. Это “волновые гибриды” пшеницы и кукурузы, земляного ореха и подсолнуха, огурца и дыни, утки и курицы, козы и кролика. Полученные гибридами признаки передаются по наследству. Блестящий эмпирик Дзян Каньджэн не объясняет тонкие механизмы открытых им эффектов, но это нисколько не умаляет значимость результатов, суть которых в доказательстве реальности волновых генов.»

Обнаруженный им переход клетки от простого отражения волны к генерации собственных колебаний, хотя бы в виде солитона, говорит о большом пути, пройденном клеткой в развитии этого направления информационного взаимодействия. Особенно, создание волнового «фантома», сохраняющегося и после окончания засветки хромосом когерентным излучением лазера. Хромосома явно старается поддержать сигнал после окончания действия внешнего излучения, создавая этот же спектр за счет своих источников или аккумуляторов энергии.  

Вот еще одна поразительная цитата [33]:

«Не исключен также фактор экзобиологического контроля за работой геноструктур через аналогичные коммуникативные каналы. А если быть точным, то этот контроль есть Божественное Начало. Видимо, геном не самодостаточен для управления организацией биосистемы. Нам удалось получить предварительные результаты по влиянию кодовых вербальных структур, транслируемых через аппаратуру, на геном растений-акцепторов. зафиксирован факт распознавания геномами растений человеческой речи, что коррелирует с идеей лингвистической генетики о глубинном сходстве механизмов словообразования и синтеза речи для хромосом и человеческих языков [48], соответствует гипотезе существования праязыка людей [44] и перекликается с постулатом структурной лингвистики, по которому все естественные языки имеют глубинную врожденную универсальную грамматику, инвариантную для  всех   языков [51]. И, вероятно, для языка генома как одного из них. Об этом же говорят широко известные данные о  генетическом дефиците хромосом, не позволяющем полностью реализовать  программы развития организма в условиях внешней искусственной полевой информационной изоляции. Фильтрация или искажение некоторых (гено-знаковых) внешних естественных физических полей вызывает уродства и гибель эмбрионов. Это означает, что коммуникации генетических субстратов с экзогенными волновыми знаковыми структурами безусловно необходимы для гармоничного развития организма. Внешние Божественные (или искусственные)   волновые сигналы несут дополнительную, а может быть и главную, информацию в геноконтинуум Земли. Такая идея в какой-то мере подтверждается нашими прямыми экспериментами, которые показали, что ДНК в состоянии жидкого кристалла может являться неким подобием антенны для приема сигналов явно искусственного характера, резко отличного от штатных акустических излучений ДНК. Этот факт, возможно фундаментального характера, проявляется в том, что молекулы ДНК в режиме “приема”, длящегося не один час, начинают вести себя аномальным образом, имитируя квази-разумное поведение на уровне нелинейной динамики полимера, что регистрируется методом корреляционной лазерной спектроскопии и прямым наблюдением за  броуновским   движением  молекул [10,15,25]. Не исключено, что в этом выявляются высшие регуляторные волновые супергеносигналы, предназначенные для стратегического управления организмами Земли. Рассмотрение генетических структур как космических волновых антенн хорошо согласуется с идеями Хозе Аргуэльеса[8] относительно генетического кода.  Он  считает, что последний описывает лишь часть общей картины жизни, и дополнением к нему является свет - лучистая энергия. Это резонансная лучистая инфраструктура - световое тело - входит в диапазон излучения, который управляется кодом Цолькина, гармонического модуля майя[9]. Отслеживая “источник” лучистой энергии, Аргуэльес приходит к мнению, что он является ядром нашей Галактики. Излучаемые им спиральные потоки пульсаций вращаются в прямом и обратном направлениях и представляют собой код, контролирующий самопередающее и самопреобразующее свойства лучистой энергии. Описываемый гармоническим модулем майя галактический код является первоисточником, пропитывающим и наполняющим жизнью код ДНК. Совсем недавно нам удалось получить еще одно свидетельство в пользу существования волновых генов. Был открыт феномен генерации широкополосного спектра радиополей в диапазоне от килогерц до одного мегагерца молекулами ДНК in vitro в особых условиях.»

Весьма серьезное заявление. Но если оставить в этой информации только «сухой остаток», то: клетка давно использует внешнее излучение, как «эталон» для контроля за собственными структурами. И, конечно же, с использованием «реликтовых» излучений, как самых стабильных, действующих с самого момента появления клетки, как самостоятельной единицы.

Этот же механизм клетка в полной мере перенесла и на оценочные характеристики белковых соединений. Отраженный спектр играет тут ту же самую роль, дает информацию о функциональном назначении того или иного сочетания аминокислот в белке и функциональном назначении белковой молекулы в целом.

 Преемственность при переходе на другой уровень информации очевидна. То, что работало на уровне РНК, просто обязано работать и на уровне белков…

Волновой образ белка значительно многогранней функционального волнового образа РНК, применяемого клеткой ранее. Он требует и большого количества эталонов для оценки тех или иных характеристик, и развитых связей в определении сочетаемости свойств различных эталонов, и…

Вот тут и проявляется в полной мере второй главный фактор логики Живого – логический ответ. Это конечная реакция на результат решения сложной задачи распознавания химического образа, полученного на основе как волновой, так и непосредственно химической оценки. Принять – отбросить, свой - чужой, да - нет и т.д. 

Если на уровне РНК логический ответ присутствует, но не проявляется так ярко, то на уровне белковых химических сообщений в межклеточном обмене он становится самоопределяющим.  Теперь логический ответ, как формальная характеристика, известен заранее, надо лишь обосновать его вариант. Формальные ДА и НЕТ перестали быть результатом решения задачи, они стали исходными точками решения. Вместе с условиями и набором данных исходной информации.

Если же говорить о лингвистической оценке волнового образа, то, скорее всего она невозможна. Просто потому, что лингвистика, как наука, это плод нашего логичного подхода к нашим языковым блокам. К клетке это отношения не имеет. Она если и «мыслит», то только функциональными образами, которые очень далеки от любой лингвистической оценки. Это модели, шаблоны, наборы функций,… как в химической, так и в волновой интерпретации. Клетка не «расшифровывает» образ, она его моделирует. На основе эталонов и цели. Собирает. Точно так же, как она собирает белок на основе и-РНК. Есть информационная последовательность для сборки, есть программа, но есть и функциональная цель, определяющая условия этого процесса. Цель определяет всё. И качество сборки, в том числе. Лишь бы белок соответствовал функции цели.

Определяющим фактором стала ЦЕЛЬ. И её достижение. Так было и на уровне РНК, но там цель еще не была очевидным главным фактором появления задачи.

На уровне белковой информации такая переоценка состоялась.  Функциональная ЦЕЛЬ стала формировать решения задачи в виде ОБРАЗА. В том числе и волнового.

Волновой образ и получил дальнейшее развитие в клеточных организмах, как основной элемент оценки информации нашими органами чувств. И в том же варианте – функциональном. Информации в образах становится все больше, но главной все равно остается функциональность.  И логический ответ – наша эмоциональная оценка. А она зависит от соотнесения образа и цели. ДА или НЕТ.

У человека развился и новый независимый аппарат логики. Мозг. И теперь мы очень часто встаем перед выбором между эмоциями и логическим выводом. Когда душа просит – ДА, но мы выбираем логичное – НЕТ.

А потом мучаемся угрызениями совести…, правда, это уже о другом…

Заключение.

Можем ли мы, после всего прочитанного, хоть примерно сказать что-то о характере информации, записанной в ДНК, РНК и белках? Да, можем.

Информация ДНК и РНК записана с использованием сравнительных единиц логической системы  в варианте парных противоположностей. Если уж что-то искать в информации ДНК и РНК, то, в первую очередь, язык  и принципы работы этой логической системы. Но в ДНК, РНК и в белках прямой записи о них, похоже, нет. Или, если только частично…

Аналогом этой информации является цифровая информация памяти компьютера.

 ДНК можно сравнить с архивным оригиналом, а РНК, с рабочей копией этой информации.  Недавно было несколько публикаций о создаваемых клеткой временных ДНК. Клетка продолжает динамически развиваться.

Дальше аналогий с компьютером уже нет.

Основной объем информации составляют функциональные образы различных объектов внутриклеточной структуры и функциональные автоматы, такие как т-РНК, например. Далее - программные фрагменты системы управления. Фрагменты триплетного кодирования для трансляции белков, не самая значительная, но самая проблемная для клетки область информационной базы ДНК.  И наконец, стратегическая информация, например, информация о строительстве ядра клетки.

Информация частично дублируется в разных видах ДНК: митохондриальной, ядерной, хромосомной.  Это сделано с целью поддержания постоянства  цикличности и продления Жизни.  

Основным носителем информации в клетке является РНК. На основе фрагментов РНК осуществляется управление клеточными процессами. Вторым каналом управления внутри клетки и первым внешним стали функциональные белковые соединения, как логические образы системы.

Параллельно с химическими каналами передачи информации постоянно существует и волновой канал передачи информации. Принцип создания и понимания информации тот же – сложный функциональный образ. На основе моделирования.

Солитоновый принцип формирования образа (одинокой волны) постепенно был преобразован в более надежный - контактный электрический импульсный способ передачи информации между нейронами. Цель такого преобразования понятна. Информация должна быть адресной, а не всем подряд. Это решение проблемы избирательности канала связи этого уровня. Иначе создание мощной логической системы просто невозможно.

Но это не отменяет  волновых каналов передачи между клетками…, просто это различная функциональная специализация.

Только вот с «алфавитом» и белковой Книгой Жизни как-то не получается…

То языка единого не находится, то с лингвистической оценкой сложности. Может быть,  в другой раз еще попробуем поискать…, а пока – не знаю…

Не нашел.

Апрель 2011г.

Литература:

1. Л. П. ОВЧИННИКОВ Что и как закодировано в мРНК. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
2. С. Г. ИНГЕ-ВЕЧТОМОВ Трансляция как способ существования живых систем, или в чем смысл "бессмысленных" кодонов. Санкт-Петербургский государственный университет.
3. А. С. СПИРИН Принципы структуры рибосом. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
4. Г. Р. ИВАНИЦКИЙ, В. И. КРИНСКИЙ, Е. Е. СЕЛЬКОВ. Математическая биофизика клетки. Издательство «наука», Москва 1978.
5. База знаний по геронтологии.
6. А. В. Никитин Триплеты в ДНК.
7. А.В.Никитин Эволюционный путь саморазвития искусственного интеллекта.
8. Никитин А.В., Считывание и обработка информации ДНК // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.16147, 08.11.2010
9. Никитин А.В., Проблемы понимания системы кодирования ДНК // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.16181, 27.11.2010
10. Никитин А.В. Работа рибосомы при трансляции белка.
11. Никитин А.В. Логика автономных систем -2.
12. А. С. СПИРИН. Биосинтез белка: инициация трансляции.
13. Cell Biology.ru - справочник по биологии и медицине. Трансляция у эукариот
14. Cell Biology.ru - справочник по биологии и медицине. Транспортная РНК.
15. Википедия, свободная энциклопедия. Гипотеза мира РНК.
16. Шапиро Р. У истоков жизни.
17. В.В.Власов, А.В.Власов Жизнь начиналась с РНК "Наука из первых рук". №2(3). 2004. С. 6-19
18. П.П.Гаряев, М.Р.Гарбер, Е.А.Леонова, Г.Г.Тертышный. К ВОПРОСУ О ЦЕНТРАЛЬНОЙ ДОГМЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
19. Калашников Ю. Я. Молекулярная элементная база живой материи.
20. Калашников Ю. Я. Молекулярное перекодирование при передаче генетической информации
21. Калашников Ю. Я. Молекулярная информация – это не миф, а виртуальная реальность .
22. Обзор биологических наномоторов.
23. Калашников Ю.Я.Единство вещества, энергии и информации – основной принцип существования живой материи.
24. Наследственная информация записана не только в ДНК.
25. Константин Виолован, Анатолий Лисовский. Проблемы абиогенеза как ключ к пониманию несостоятельности эволюционной гипотезы
26. В долгосрочном эволюционном эксперименте выявлен отбор на «эволюционную перспективность»
27. Рибосомы за работой
28. Мультимедийный учебник по биологии
29. Фриленд Стивен, Херст Лоренс Закодированная эволюция
30. Никитин А.В. Логика автономных систем – 2. Машинная логика.
31. Никитин А.В. Логическая система Само…
32. Гаряев П.П. Лингвистико-волновой геном. Теория и практика.
33. Гаряев П.П. Волновой генетический код.

1.