Моя монография «Лингвистико-волновой геном. Теория и практика» (Киев, 2009) была написана для специалистов и тяжела для восприятия людей, далёких от науки. Поэтому я упростил изложение, убрав физико-математическую часть и сократив генетические обоснования новой теории. Это оправдано тем, что даже профессионалы в области молекулярной биологии и генетики испытывают затруднения в восприятии новых идей в биологии и в её центральной части - генетике.
Вообще, борьба мнений в биологии относительно понятий гена и наследственности носило и носит ожесточённый характер. Особенно, если обратиться к сессии ВАСХНИЛ 1948 года, результатом которой стали жесточайшие преследования многих крупных генетиков СССР, поднявшие эту науку на высочайший уровень того времени. Понятие «ген» тогда стало в СССР почти ругательством, многие научные структуры, занимавшиеся исследованиями в этой области, были разгромлены. Вред науке был нанесён огромный. В настоящее время мы частично наверстали упущенное. Более того, появилось первичное понятие «полевого (квантового) эквивалента хромосом», гениально предсказанное нашим соотечественником А.Г. Гурвичем в 20-40-е годы прошлого века. Увы, и эта блестящая идея была надолго забыта, но сейчас возродилась и развивается, в том числе благодаря нашим исследованиям. Это научное направление носит название Лингвистико-волновая генетика. Именно она и будет представлена в простейшем изложении настоящей работой.
ГЛАВНЫЙ ВОПРОС
Что такое ген? Полного ответа до сих пор нет. Хотя сделано уже немало. Гены находятся в длинной двуспиральной молекуле ДНК, сворачивающейся в особые жидкокристаллические структуры - хромосомы, и отвечают за производство в организме белков и некоторых молекул РНК. РНК - тоже длинная молекула, копия ДНК, но покороче. Она не спиральная и немного отличается по составу от ДНК. ДНК и РНК управляют работой «кухни» всех наших клеток, которых у нас сотни миллиардов. Что это за кухня? В этой кухне-фабрике с компьютерным обслуживанием обрабатываются дополнительные вещества, поступающие с пищей, и которые находятся в процессе производства энергии и дополнительных нужных веществ, без которых жить нельзя. Все это кухонное хозяйство умно (программируемо) взаимодействует между собой. При этом ДНК и РНК - главные молекулы, своего рода генеральный штаб, мозговой центр и одновременно огромная аудио-видео библиотека, в тысячах томов которой в текстах, а также в голографических видеорядах-хромосомных кассетах записана часть информации, по которой по инструкциям-планам развиваемся мы от эмбриона до взрослого человека. Почему только часть информации в генштабе? Другая часть информации (квантовая) воспринимается и запрашивается молекулами ДНК и некоторыми белками, как антеннами, из окружающего Землю космоса. Этот космос-вселенная, по мнению части физиков, является голограммой, в которой содержится вся информация обо всем существующем, включая всех людей от рождения до смерти. В этом смысле вселенная - это бесконечно большой супермозг, существующий вечно и являющийся «причиной самого себя», как говорил голландский философ XVII века Б. Спиноза. Этот супер-мозг-вселенная порождает и регулирует все, что существует. Некоторые считают его Богом. Это их право.
КАК РАБОТАЮТ ГЕНЫ,
КОДИРУЮЩИЕ БЕЛКИ И РНК?
Сейчас, в процессе развития биологии и генетики, становится всё более очевидным, что хромосомная ДНК содержит не только гены белков и РНК. Их всего около 2%. Остальные 98% - это тоже гены, но совершенно другие по структуре и функциям. Но об этом ниже. Сейчас же мы разберёмся с этими двумя процентами, роль которых велика - «мал золотник, да дорог».
Эта проблема связана с открытием структуры двойной спирали ДНК, сделанное Уотсоном и Криком в 1953 году, за что они получили Нобелевскую премию в 1962 году. Тут же встал вопрос, а как же двойная спираль ДНК кодирует белки и РНК, т.е. как работают гены белков и РНК? Здесь совершена огромная работа тысячами исследователей из многих стран. Но главный вклад сделали Маршал Ниренберг и Френсис Крик. За это в 1968 году М. Ниренберг получил Нобелевскую премию. Он предложил, модель генетического кода, в которой он объяснил, как гены белков участвуют в синтезе белков. Этот процесс казался поначалу простым. Представьте себе ленту двойной спирали, она разворачивается и на одной спирали ДНК открывается закодированный текст, написанный только четырьмя «буквами» ДНК, которые создают 64 трёхбуквенные комбинации (кодоны или триплеты). Эти четыре буквы А, Г, Ц, Т - начальные по названиям блоков, из которых построена вся ДНК и её гены - Аденин, Гуанин, Цитозин и Тимин. Перед клеткой (и нами) возникает чисто логическая задача - как этими четырьмя буквами, точнее, 64-мя кодонами-триплетами закодировать (зашифровать) 20 аминокислот? При этом, что чрезвычайно важно, в этих триплетах только первые две буквы кодируют, а третья, вроде бы, ни к чему и может быть любой из четырёх - А, Г, Ц, Т. Если учесть именно это, 64 триплета-кодона делятся на две равные части - 32 кодона избыточно кодируют 20 белковых аминокислот. То есть число кодонов больше чем число аминокислот.
Такая ситуация в лингвистике называется синонимией. К примеру, слово «дом» имеет синонимы - «жилище», «строение», «здание» - т.е. одно слово может заменяться несколькими без утраты основного смысла. Для кодирования аминокислот такими тройками синонимами это не страшно. Аминокислоты кодируются РАЗНЫМИ двойками букв избыточно, но ОДНОЗНАЧНО. Но остаётся другая половина кодонов. Там ситуация полностью противоположна - ОДНИ И ТЕ ЖЕ попарные двойки кодируют РАЗНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ и т.н. стоп-позицию - команду на остановку синтеза белков. Такая ситуация в лингвистике называется ОМОНИМИЕЙ. Например, слова-омонимы «ключ», «коса», «бокс» и т.д. имеют двойной смысл. Их точное единичное значение зависит от КОНТЕКСТА, т.е. от целого предложения, как определенной ментальной (мыслительной) конструкции. Например, в предложениях «Из-под земли струился ключ чистой воды» и «Он понял, что потерял ключ от квартиры» смыслы омонима «ключ» разные и зависят от смысла целого предложения, от контекста. Для иллюстрации посмотрите на таблицу генетического кода с разделением 64 кодонов на синонимы (синие) и омонимы (красные).
Видим, что все концевые (третьи) кодоновые буквы (Т - тимин, С - цитозин, А - аденин, G - Гуанин) повторяются во всех кодонах – и в синонимах, и в омонимах, т.е. НЕ УЧАСТВУЮТ в кодировании. В то время как первые две буквы во всех кодонах-синонимах каждой из четвёрок избыточно кодируют только свои, приписанные только к своей четвёрке, ОДИНАКОВЫЕ аминокислоты. Если же посмотреть на четвёрки кодонов-омонимов, то видно, что там всё по-другому - пары первых двух букв кодируют РАЗНЫЕ аминокислоты или аминокислоту и СТОП-позицию. Это важный факт и большая мудрость генома, говорящая, что даже чисто логический анализ таблицы генетического кода, а она принята как догма, уже приводит к очевидной мысли, что кодирование аминокислот в белках НЕ ОДНОЗНАЧНО для половины кодонов, которые названы мной омонимами. А неоднозначность противоречит догме М. Ниренберга и Ф. Крика об ОДНОЗНАЧНОСТИ кодирования аминокислот.
Так неужели два Нобелиата не заметили это противоречие и эту мудрость генома, ставящее крест на их общепринятой модели генетического кода белков? Заметили. Но не поняли. Причём, зафиксировали это экспериментально: один из кодонов-омонимов (UUU) кодировал ОДНОВРЕМЕННО две РАЗНЫЕ аминокислоты - фенилаланин и лейцин, чего быть НЕ ДОЛЖНО по их модели. А если это происходит в клетке, то это грозит синтезом неправильных белков, если омонимы «выберут» не ту аминокислоту из двух разных. Или не вовремя остановят синтез белка, или наоборот, продолжат его дольше положенного времени. Но от экспериментального факта не уйдёшь. Надо как-то объяснить противоречие. И они пишут: «молекулярная природа этого нам непонятна»... Странная реакция и странное объяснение, не объясняющее ничего. И почему они говорят о непонятной молекулярной природе феномена, хотя очевидна иная, ментальная (смысловая) природа обнаруженного несоответствия. Рибосоме, осуществляющей сборку аминокислот в белки, как нанобиокомпьютеру, необходимо делать ВЫБОР одной правильной аминокислоты из двух разных. Или выбирать между аминокислотой и стоп-командой. И все-таки, в итоге, несмотря на эту явную ошибочность игнорирования важнейшего обнаруженного феномена, в 1968 году нобелевская премия за неправильную модель белкового кода была вручена Маршалу Ниренбергу, и его соавторам Холли и Корана. Ф. Крику Нобелевскую вторично не дали. Первую он уже получил вместе с Д. Уотсоном в 1963 г. за открытие двойной спирали ДНК.
Тем не менее, вклад Ниренберга с соавторами и Крика в развитии генетики и молекулярной биологии огромен. Тактически их модель верна - кодоны действительно реальны, они кодируют белковые аминокислоты, причём, кодируют практически БЕЗОШИБОЧНО. Почему? Ведь таблица белкового кода предсказывает ошибки и неоднозначность кодирования кодоном омонимом UUU продемонстрирована экспериментально. Значит, код всё-таки однозначный, как и постулировали отцы модели генетического кода белков? Да, однозначный, но вопреки канонической таблице кода. «Загогулина» в этой ситуации, как ответить на вопрос - почему код всё-таки однозначный, несмотря на очевидную двусмысленность кодонов-омонимов? Ответ удивительно прост. Генетический аппарат легко решает проблему двузначных омонимических кодонов, точно также как мы придаём точный смысл словам-омонимам, если читаем предложения, содержащие слова-омонимы. Мы учитываем общий смысл предложений, их контексты. Рибосомы, как квантовые нанобиокомпьютеры, читающие копии генов - информационные РНК (мРНК), учитывают и «понимают» контексты (смыслы) всей длинной молекулы информационной РНК и придают точный единичный смысл кодонам омонимам. И однозначность достигается. Но эта видимая простота открывает мудрость генетического аппарата и совершенно иные горизонты генетики, молекулярной биологии и биологии в целом. Следовательно, иные горизонты и принципиальные возможности в медицине, сельском хозяйстве, компьютинге, в системах управления сложными процессами и т.д. Всего этого, к сожалению, не заметили создатели модели белкового кодирования. Их модель тактически верна, но глубоко ошибочна СТРАТЕГИЧЕСКИ. А значит, ошибочна вообще. До поры до времени эта ошибка не играла роли в научных исследованиях, но как только появилась т.н. «трансгенная инженерия» дело приняло совершенно иной оборот, по сути, трагический.
В ЧЕМ ГИГАНТСКИЙ СМЫСЛ
КОДОНОВ-ОМОНИМОВ ДЛЯ ГЕНЕТИКА?
По сути, наличие кодонов-омонимов демонстрирует, что кодирование белков не является только физико-химическим или биохимическим процессом, но это квазиразумные (на своём уровне) акты. Генетический аппарат обладает способностью к квазимышлению - принятию осмысленных решений. Чтение мРНК рибосомой является квазиразумным процессом, и это чтение - не метафора, как было принято думать. Приставка «квази» означает, что разумность генетического аппарата нельзя отождествлять с разумностью человека. Есть иерархия уровней (размерностей) разумности в организме. Иерархии такого рода принято называть фрактальностью. В организме высший уровень разумности у головного мозга, как целого органа. Затем пониже - это уровень тканей головного мозга. Ещё ниже уровень клеток, нейронов и других клеток организма. Затем уровень хромосом. Потом уровень белок синтезирующего аппарата. И так по всем органам - сердцу, железам внутренней секреции, почкам и т.д. Но и тут не просто. Организм открыт влиянию космоса, Вселенной. Мы не заканчиваемся собственным телом, но простираемся во Вселенную, и Она входит в нас. Это взаимное вхождение происходит за счёт физических полей, одно из которых, важнейшее для человека - это спинорное или торсионное поле. Но это тема специального разговора. Раньше генетический аппарат понимали только как сложную совокупность физико-химических и биохимических процессов. Это верно в определённой мере. За пределами этого понимания огромный и неизученный ареал квазиразумной работы наших хромосом и белок синтезирующей системы, которые теперь можно рассматривать с позиции их способности к осмысленным действиям на своём уровне. Например, гены и их продукты - белки, вероятно, несут некую семантическую, смысловую нагрузку, пока недоступную нам. Рассуждая так, мы фактически вошли в сферу генетических языков, в каких-то моментах сходных с естественными языками людей. Сходных, например, по фундаментальному признаку фрактальности их структуры. При определённой лингвистико-математической обработке текста гена белка казеина и английского текста получаются сходные фрактальные (самоподобные) структуры - четырёхугольники разных размеров.
Это говорит о сходстве математической структуры человеческих и генетических текстов - сходстве по принципу фрактальности. А он важнейший признак разумных текстов, связанный с тем, что такие тексты имеют сжатия смысловых размерностей. Например, оглавление книги и её общее содержание отображают одно и то же, но масштабы разные. Высшей формой фрактальных сжатий являются математические тексты. Какое это имеет отношение к генетике? Прямое. Если раньше мы думали о генах только как о кодах белков, то теперь в область кодирования попадают СМЫСЛЫ генов и белков, передаваемые разными языками. И запускает (переключает) эти смысловые акты всего лишь третья буква в кодонах омонимах. Сейчас уже пора заниматься изучением языков мРНК и белков, их грамматикой. Нам необходимо понимать смыслы текстов генов и белков. В идеале перевести их на естественные языки людей. Пока же мы можем точно перевести только несколько триплетов на понятный нам язык - это не кодирующие триплеты TGA, ТАА, TAG, что переводится как слово «стоп» - команда на остановку синтеза белков. Каковы могут быть подходы к такой задаче? Например, можно взять гены таких белков-ферментов как протеазы и рестриктазы. У них чётко выраженный целевой мотив - разрезать молекулы на фрагменты. Для протеаз - это молекулы белков, для рестриктаз - это молекулы ДНК. Возможно, гены этих ферментов имеют выраженные целевые полинуклеотидные мотивы, которые можно обнаружить сравнительным компьютерным анализом. Такие мотивы можно условно считать фразой-командой на разрезание соответствующих молекул в тех или иных местах их структур. Аналогичный подход можно использовать и для перевода языков белков. Такое направление исследований даст неисчерпаемые возможности. Зная языки генов и РНК, их грамматики можно искусственно создавать новые гены, которые будут создавать в организмах, включая человека, новые метаболические ареалы, призванные бесконечно улучшать физические и физиологические качества человека, продлять его активную жизнь.
Надо заметить, что гены и их продукты - белки и РНК несут не только информацию о структуре кодируемых молекул, но нечто большее. Это большее - музыка. А музыка - тоже информация в предельно абстрактном виде, выражающем в основном эмоционально-чувственные состояния в эстетико-гармоническом ключе. Существует множество исследований на эту тему и даже своего рода коммерческая индустрия перевода текстов ДНК и белков на музыку. Делается это путём привязки «букв» ДНК, точнее спектров частот колебаний атомов Аденина, Гуанина, Цитозина и Тимина к нотным знакам. То же делают по отношению к аминокислотным «буквам». Большой материал об этом имеется в Интернете.