Фейнман - 01. Современная наука о природе. Законы механики (1055659), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В других есть избыточный атом кислорода, придающий им кислотные свойства; характеристики третьих — щелочные, В некоторых бывают большие группы атомов, свисающие с одной стороны и занимающие много места. Одна из аминокислот — пролин — в действительности не амино-, а иминокислота. Эта небольшая разница приводит к тому, что когда в цепи есть пролин, то цепь перекручивается. Если бы вы захотели создать какой-то определеннып белок, то вам пришлось бы дать такие указания: здесь поместите серный крюк, затем добавьте чего-нибудь, чтобы заполнить место, теперь привяжите что-нибудь, чтобы цепь перекрутилась, и т. д.
Получились бы скрепленные между собой замысловатые цепочки со сложной струнтурой; все ферменты, по-видимому, устроены именно так. Одним из триумфов современной науки было открытие (в 1960 г.) точного пространственного расположения атомов некоторых белков; в них 56 — 60 аминокислот подключены друг за другом. Было установлено точное местоположение свыше 1000 атомов (даже до 2000, если считать и водород), входящих в сложную структуру двух белков (один нз них — гемоглобин).
А одна из печальных сторон этого открытия проявилась в том, что из этой картины ничего увидеть нельзя; мы не понимаем, почему она такая. Именно эту проблему и следует сейчас атаковать. Есть и другая проблема в биологии: откуда ферменты «зна»от», кем км стать? От красноглазой мухи рождается опять красноглазая мушка; значит, вся информация о ферментах, создающих красный пигмент, должна перейти к очередной мушке.
Передает эту информацию не белок, а вещество в ядре клетки, ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Это — та ключевая субстанция, которая передается от одной клетки к другой (половые клетки, например, почти целиком состоят из ДНК) и уносит с собой инструкцию, как делать ферменты. ДНК вЂ” это «калька», печатная матрица. На что похо»ка эта калька, нак она должна действовать? Первое — она должна воспроизводить самое себя; второе — она должна быть способна давать задания белку. Что до первого, то можно было бы думать, что это происходит так же, как воспроизведение клеток: клетки подрастают и делятся пополам. Мо»кет быть, молекулы ДНК тоже растут и тоже делятся? Нет, это исключено.
Ведь атомы наверняка не растут и не делятся! Видимо, для репродукции молекул нужен другой путь, похитрее. Структура ДНК долго изучалась сперва химически(составные части), затем рентгенографически (пространственная структура). В результате пришли к следующему знаменательному открытию: молекула ДНК вЂ” это пара цепочек, навитых друг на друга.
Скелет каждой цепочки„хотя и похожий на белковые цепи, но химически отличный от них,— это ряд сахарных Ф и г. б.2. Схема ДИК, 1 1 Риб С) — В;д — Д Рееба о но о о он ! Рибоза С ) — А:  — е~~! Рибозо ! ! о НО о О ОН ! Рибоза [ ) — д;  — <Д Рибозо ! о 0 о Р Р но ! о ОН Рибозо С) — )У:б — Д Рибоза ! о о но о ОН Робо»а ! ) — С:!) — |~ ~) Рибоза ! О 0 и фосфатных групп, как показано на фпг. 3.2.
Из этой схемы видно, ьак в цепи может храниться инструкция, ибо, разняв цепочку на две нитки, вы получаете ряд вощоств ВААЙС.„; не исключено, что этот ряд у кая«дого организма свой, Значит, можно думать, что каждый особый ряд ДНК содержит в себе особые указания, как производить белки.
На схеме видны пары поперечных авеньев, присоединенных н сахарным группам и стягивающих между собой две нити. Эти звенья неодинаковы; есть четыре сорта звеньев — аденпн, тимин, цитозин, гуанин,обозна- 1 3 чаемые А, В, С и В. Интересно, что не всякие звенья спариваются. ЕЕапример, возможны пары АВ или СВ; они раамещены на двух нитях так, что «подходят друг к другу», обладают сильной энергией взаимодействия. Но С н А или В к С не подходит; если в цепи стоит С, то в другой цепи в этом месте должно быть только Р. Кан«дой букве в одной цепи соответствует определенная буква в другой.
Как же мыслится при этом воспроизведение? Пусть цепь расщеплена на две. Кан сделать другую такую же? Коли в веществе клетки есть фабрика, вырабатывающая фосфат, сахар и звенья А, В, С, В (пока не привязанные к цепи), то к нашей половинке цепочки присоединятся только подходящие звенья, дополняющие ВАА.ОС, т, е. АВВСВ.... При делении клетки цепь разнкмается посредине на две нитки, каждая переходит в свою клетку и там набирает себе дополнение.
Наконец, последний вопрос: нак порядок следования А, В, С, В в ДЕ1К определяет расстановку. аминокислот в белках? Ответа пока нет, Это основная нерешенная проблема современной биологии. Пока мы располагаем только каними-то обрывками информации об этом. В клетке имеются мельчайшие частички — микросомы; сейчас известно, что в них и вырабатываются белки.
Но микросомы находятся не в ядре, не там, где находится ДНК со своими инструкциями. По-видимому, в этом есть какой-то смысл. Известно, однако, что от ДНК отрываются кусочки молекул, не такие длинные, как ДНК, несущая в себе всю информацию, а нечто вроде некрупных ее долек. Называют их РНК, но не в атом дело, Это нечто вроде уменьшенной копии ДНК. Известно, что РНК как-то переносит в микросому сообщение о том, какой сорт белка нужно изготовить.
(Этот факт уже известен.) После этого в микросопе образуется белок. Это тон<е известно. Но разлнчныедетали того, как аминокислоты входят в белки и как они располагаются в согласии с кодом, зашифрованным в РНК, пока не известны. Мы не умеем читать этот код. Если «написано», например, АВССА, то мы не знаем, какой белок будет приготовлен. Право >ке, ни одна наука, ни одна отрасль знаний не движутся так бурно по всем направлениям вперед, как биология. Но если б мы должны были назвать то самое главное, что ведет нас сейчас все вперед и вперед в наших попытках понять явление жизни, мы обязаны были бы сказать: «все тела состоят из атомом>, все, что происходит в живых существах, может быть понято на языке движений и покачиваний атомов.
й> 4. Лс»>»ромол»ия В на>пем стремительном обзоре всей Вселенной очередь дошла до астрономии. Астрономия — старше физики. Фактически физика и возникла из нее, когда астрономия заметила поразительную простоту движения ввезд и планет; объяснение этой простоты и стало началом физики. Но самым выдающимся открытием астрономии было открытие того, что звезды состоят ив таких жв атомов, что и Земля*.
Как это было до>сазане? * Как лихо я управился с эти»>! Как много скрыто за каждой фразой этого короткого рассказа. «Звезлы и Земля сделаны из одинаковых атомов». Обычно мие одной такой те»вы хватает на целую лекци>о. Поэт« утверждают, что наука лишает звезды красота>, Лля нее, мол, звеады— просто газовые шары. Ничего не «просто». Н то>к» тобу>ось звездами и чувству>о нх красоту. Но кто из иас видит больше? Обширность небес превосходит мое воображение... Затерянный в этой карусели, мой маленький глаз способен видеть свет, которому миллион лет, Безбрежное зрелища Вселенной... я я сам — ее часть... Быть может, вещество моего тела взвергнуто вакой-нибудь забьпой звездой, такой же, как вон та, чей взрыв я вижу сейчас.
Или я смотрю на звеалы гигантском оком Паломарского телескопа, вижу, как они устремляются во все стороны от той первоначальной точки, где, быть может, они некогда обитали бок о бок. Что это эа картина и каков ее смысл? И »вчем еее ете? Таинству Вселенной но причинит ущерба нав>е проникновение в какие-то ее секреты, ибо правда более поразительна, нежели то, что было нарисовано воображением художников прошлого! Почему же нынешние поэты пе говорят об этом? Что аа народ эти лирики, если они способны говорить о Юпитере только как о человеке,и молчат, если это огромный вращающийся шар ич метана и аммиака? Каждый атом испускает свет определенных частот, подобно тому как у каждого музыкального инструмента есть свое звучание — определенный набор частот, или высот, звука. Слыша одновременно несколько тонов, мы можем разделить их; но способности нашего глаза в этом отношении далеко не столь велики, он не может разделить смесь цветов на составляющие части.
Однако с помощью спектроскопа становится возможным анализ частот световых волн, он позволяет видеть истинные тона атомов различных звезд. Ведь два химических элемента были даже обнаружены на звездах прежде, чем на Земле: гелий (он был открыт па Солнце, потому он так и назван) и технеций (его обнаружнлн на некоторых холодных звездах). Но раз звезды состоят нз тех же атомов, что и Земля, то это сильно продвигает нас вперед в понимании сущности звезд, Нам хорошо известно поведение атомов при высоких температурах и невысоких плотностях, и это позволяет прп помощи статистической механики анализировать поведение звездного вещества.
Даже не умея воспроизводить звездное состояние на Земле, но опираясь па основные физические законы, мы часто указываем совершенно точно (а иногда почти точно), что происходит на звездах. Так физика помогает астрономии. Зто может показаться странным, но распределение вещества внутри Солнца мы знаем куда лучше, чем его распределение внутри Земли. Казалось бы, чтб мо;ьно узнать, взглянув сквозь телескоп на пятнышко света? Однако недра звезд известны нам гораздо лучше, челг этого можно было бы ожидать,. ибо мы умеем риссчитывать, что произойдет с атомами звезд при многих обстоятольствах. Одно из наиболее впечатляющих открытий астрономии— это открытие источника энергии звезд, поддерживающего нх горение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
