Информация - превыше всего!

Не спешите подозревать нас в идеализме. Информация материальна, ибо в принципе не может существовать вне какой-то материальной среды, вне её носителя. И проявлять себяможет только в ходе каких-то осязаемых процессов в окру жающем материальном мире. Тем не менее, для родственной консолидации, информация - действительно превыше всего.

Известно, что носителем наследственной информации в биологических обьсктах явля- ются нуклеиновые кислоты. Поскольку размножение, центральным событием которого явля­ется репликация этой информации есть главный признак, отличающий Жизнь от не-Жизни, то носитель этой информации, в представлении неспециалистов часго воспринимается как нечто непостижимо сложное, всесовершенное и даже святое. Есть даже креационистские тео­рии, полагающие, что Творец создал только ДНК, а всё остальное предоставил естественному отбору. На самом деле, нуклеиновые кислоты - в сущности довольно простые соединения. Основой их является моносахарид рибоза - простая разновидность обычного сахара. А ещё эта жизнеутверждающая сущность содержит остаток ортофосфорной кислоты. Это тоже обыденное химическое соединение, которое мы можем недорого купить в хозяйственном ма­газине и использовать, например, для удаления ржавчины со старой железной крыши. И это, по сути, всё: длинная цепочка молекул рибозы, перемежающихся остатком ортофосфорной кислогы - вот основа нуклеиновых кислот. Можно разве что добавить, что эта основа бывает двух видов: одна известна как ДНК, другая - как FHK. Отличаются они всего лишь одним атомом кислорода: в ДНК «используется» (дезокси)рибоза (приставки «дез» и «окси» означа­ют - «без кислорода»), а в РНК - просто рибоза. Этот атом кислорода существенно повышает химическую активность всего комплекса, поэтому РНК «хороша» непосредственно в рабочих химических процессах в клетке, но «плоха» для длительного хранения генетической инфор­мации, так как легче портится от разных воздействий извне. Эту архивную роль в клетках выполняет как раз ДНК - вещество более стойкое, но «неудобное» в работе.

Нить «рибоза-фосфат» сама по себе не несёт информации - она ведь совершенно однородна по всей длине. К счастью, каждое звено этой цепи обладает способностью присо­единить к себе ещё какой-нибудь атом или их группу - любые, лишь бы они образовывали ковалентные химические связи. Например, атом металла или группу атомов, представляю­щих собой какое-нибудь самостоятельное химическое соединение. И именно этот «довесок» и превращает нить «рибоза-фосфат» в носитель информации - ведь «довески» к каждому из звеньев могут быть различны, а последовательность их может кодировать какие-то све­дения о чём-то. Например, о последовательности букв, составляющих какую-нибудь пьесу Шекспира, или о последовательности аминокислот в молекулах белков.

Фактически, из всего сонма возможных «довесков» в биологически осмысленных молекулах нуклеиновых кислот используются только четыре химические соединения, еди­ные для всего живого. Для нашей темы их конкретная химическая формула не важна; важ­но, что это вещества с довольно несложной молекулой, сопоставимой по сложности с самой рибозой: мы повседневно сталкиваемся в нашей жизни с веществами подобного типа. На­пример, когда пьём чай или кофе. А кое-какие вещества данного типа даже были обнару­жены в космосе. «Выбор» именно этих кодирующих молекул представляется совершенно спонтанным: каких-либо веских преимуществ именно этих молекул перед другими, в прин­ципе подходящими, не просматривается. Более того - грамотный инженер-химик вполнемог бы, пожалуй, предложить кое-что и получше, но сейчас это делать, разумеется, поздно - вся система жизни «заточена» именно под то, что есть.

Входящие в эту цепь отдельные молекулы рибозы после присоединения кодирую­щею «довеска» образуют так называемые нуклеотиды; нуклеотидов тоже четыре вида - по числу типов «довесков». Нуклеотиды в ДНК логически объединены в кодоны - группы из трёх нуклеотидов, интерпретируемые внутриклеточными механизмами как единое целое, имеющее чёткий биохимический смысл. Смысл этот может состоять либо в необходимости присоединить к синтезируемой белковой цепи конкретную аминокислоту, либо остановить синтез. Таким образом, последовательность определённых кодонов порождает однозначно соответствующую им последовательность аминокислот, а следовательно, - тот или иной бе­лок, что в конечном итоге порождает ту или иную структуру организма.

Как нетрудно подсчитать, один кодон может пребывать в одном из 64 состояний (4x4x4), однако осмысленных кодовых комбинаций в генетическом коде только 21. 20 из них соответствуют одной из 20 аминокислот, 21-я интрепретируется как знак остановки синтеза. Этот код тоже един для всего живого на Земле - от мельчайшей бактерии до огром­ного кита или секвойи, и поэтому генетические тексты «читаются» ими совершенно еди­нообразно. Но, строго говоря, «кое-что» всё-таки отличается, но это «кое-что» совершенно непринципиально для нашей темы.

Тот факт, что из сотен известных химии аминокислот в биологических объектах ис­пользуются только 20, явно свидетельствует не в пользу разумности Творца. И даже про­странство 64 состояний кодона не используется с должной разумностью! Если бы за про­ектирование генетического кода взялся современный инженер, то он обязательно исполь­зовал бы информационную избыточность кодона для защиты информации от искажений. В современных системах передачи данных используются коды, дающие почти стопроцентную защиту от ошибок при куда меньшей избыточности, чем в генетическом коде. Но жизнь этот подарок судьбы никак не использует - «лишние» 43 кодовые комбинации являются полными синонимами «нелишних». Например, знак «остановка синтеза» существует в виде трёх рав­ноправных синонимов, функционально никак друг от друга не отличающихся. Фактическая помехозащищённость генетического кода очень велика, но она достигается другими, гораздо более «накладными» средствами. Похоже, у Творца явно был «неуд» по теории информации...

Так или иначе, но руководствуясь этой информацией, соответствующие биологиче­ские механизмы могут построить из одной клетки полноценный организм и далее обеспе­чить его функционирование, нацеленное на расширенную репликацию этой же информа­ции в исторические дали.

Разумеется, геном не содержит исчерпывающей информации о построении организ­ма «с нуля» - он слишком мал для этого. Например, весь человеческий геном содержит все­го 600-700 мегабайт информации - как один компакт-диск. По нынешним меркам - всего ничего. Если же учесть, что большая часть этой инфомации относится к так называемой «мусорной ДНК» - ДНК, не содержащей работающих генов и выполняющей в лучшем слу­чае вспомогательные функции (а то и вовсе никаких), то мы получим совсем скудный объём информации - не более одного-двух десятков мегабайт. Вряд ли этою достаточно для хранения исчерпывающего чертежа коленной чашечки [48], не говоря уж о целом живом организме. Но «живое рождается от живого»: новая жизнь всегда зарождается в уже гото­вой, функционирующей клетке, а гены - лишь набор специфических (и, кстати, не исчер пывающих) инструкций по преобразованию этой клетки в новый организм. Создание жиз­ни, такой, какую мы наблюдаем сейчас, совсем «из ничего», невозможно даже при наличии генов, и этот факт является центральным вопросом изначального возникновения жизни. Впрочем, это не наша тема.

Поскольку генетические «слова» дискретны, то при их реплицировании достаточно легко достигается полная идентичность копии и оригинала: или слова абсолютно совпа­дают, или это совсем другие слова, с совсем другим смыслом. Поэтому «погрешность» при копировании легко распознаётся, и если что - отбрасывается. Благодаря этой дискретности разные клетки (и даже тела) могут очень долго сохранять полную генетическую идентич­ность, не меняющуюся при смене поколений, веков и даже эпох Читатели, заставшие эпоху аналоговых магнитофонов и грампластинок, наверное, помнят, как быстро снижается ка­чество звука при последовательных перезаписях. Современные же цифровые (т.е. дискрет­ные) файлы можно копировать бесконечно - и они останутся в точности теми же самыми, что и оригиналы. Как и гены. Хотя, конечно, эта стабильность не абсолютна, но именно благодаря этому обстоятельству и имеет место эволюция...