Для начала об удивительном. В комментарии зашёл человек, сообщивший мне, что версия происхождения человека от обезьяны основана, – во всех учебниках написано так, – на рисунках эмбрионов, сделанных Геккелем. А наукой давно доказано, что Геккель рисовать не умел… Этот довод я больше двадцати лет не слышал. Осторожные расспросы позволили выяснить, что читатель в лесу живёт.
Как стремителен прогресс науки и технологий. Уже и в лес интернет провели. Когда очередь дойдёт до пещер, оттуда вылезет и последний хранитель великого «аргумента лунной пыли»… Но не суть.
Суть же в том, что в те самые – бородатые – времена мощным доводом в пользу разумного дизайна считалась «неупрощаемость» биохимических процессов. ДНК синтезируется с помощью белков, белки синтезирует РНК, – точнее же три типа РНК нужно, – РНК же без ДНК и, опять-таки, белков не появится. Этот аргумент я тоже не слышал уже очень давно. Видимо, информация о способности РНК реплицироваться без посредников, проникла в самые глухие дебри. Опять-таки, вирусная ДНК, вынужденная обходиться без «инфраструктуры», обнаруживает способность синтезировать белки самостоятельно… Соответственно, возникает уже другой вопрос, – правильный. А зачем так сложно-то, если автокаталитические макромолекулы потенциально способны самовоспроизводиться?
Организовано же всё действительно крайне сложно. Репликацию ДНК начинают ферменты хеликазы, разделяющие двойную спираль, а затем каждую из получившихся одиночных спиралей достраивают до двойной ДНК-полимеразы, ДНК-лигазы и топоизмеразы, – везде множественное число, так как речь о совместной активности нескольких видов молекул фермента.
Ферменты же производятся с помощью РНК. Для начала, фермент РНК-полимераза осуществляет, как можно понять по названию, полимеризацию нуклеотидов вдоль участка ДНК. Так появляется РНК матричная, обычно длиной в сотни или тысячи звеньев, копирующая фрагмент ДНК с определённым «геном». В случае прокариот – бактерий и архей – мРНК затем используется в натуральном виде, но у эукариот – дорабатывается. Ферменты вырезают из неё пассивные участки (белок кодируется звеньями, идущими не подряд), приделывают химический пропуск, позволяющей молекуле преодолеть ядерную мембрану, надписывают адрес и ставят штамп со сроком годности.
Затем мРНК отправляется к рибосоме, – скоплению молекул рибосомных рРНК. Они ничего не кодируют, а, – для простоты представим так, – собирают в цитоплазме материалы, – аминокислоты. Это основная функция РНК в клетке, – 80% молекул данного типа сосредоточены в рибосомах. Непосредственный монтаж белка, следуя инструкции, – то есть, вдоль мРНК, – осуществляют коротенькие (несколько десятков звеньев) «транспортные» тРНК. Каждая из таких молекул работает только с одной аминокислотой.
Всего в синтезе одной молекулы белка участвует 10-20 молекул РНК. Они, правда, многоразовые. Но расходуются. После некоторого количества циклов мРНК производит фермент, который демонтирует её на отдельные нуклеотиды… Ну а вдруг белок, ею кодируемый, больше не нужен? Нельзя же вечно продолжать его синтез.
Кстати, мРНК в настоящий момент уже научились синтезировать, так что, получено уже разрешение на клинические испытания новой отечественной онковакцины – препарата «ОНКОРНА», – разработка которого велась по поручению руководителя Федерального медико-биологического агентства Вероники Скворцовой. О сути метода я писал раньше, – РНК кодирует «маркер», характерный для опухоли конкретного пациента. После введения вакцины иммунные клетки начинают распознавать опухолевые, как «чужих», и атаковать их. На изготовление персональной вакцины необходимо 49 дней, и показана она взрослым пациентам с метастатическим колоректальным раком. Персонализированные онковакцины против глиобластомы и меланомы пока проходят стадию доклинических испытаний… Но не суть.
Суть же заключалась в вопросе, зачем так сложно, если – теоретически – макромолекула может сделать всё сама?.. Ну… Вопрос тут, как хорошо и как быстро. Самозарождающиеся в пробирке и начинающие проявлять автокаталитические свойства молекулы РНК имеют длину 45-150 звеньев. Реплицируются они крайне медленно – одно-два звена в час, – и очень нестабильны, – копирование происходит с огромным количеством ошибок. Человеческая же ДНК имеет длину 1.8 метра, состоит из 3.2 миллиардов пар нуклеотидов, и реплицируется практически всегда без ошибок за 8-9 часов. Некоторые бактерии и за 20 минут успевают. Но у них-то и ДНК короче.
...То есть, сравнительно с пробиркой, реакции в клетке протекают – если их на нуклеотиды пересчитать, – с фантастической скоростью. Что достигается использованием катализаторов – ферментов. Для этого нужны белки. Посредники же в виде РНК требуются для того, чтобы распределить процесс производства необходимых реагентов по объёму клетки. Непосредственно вдоль ДНК недостаточно места, – химически активные молекулы начнут мешать друг-другу, увеличивая количество ошибок при синтезе.