ТАЄМНИЦІ ПОХОДЖЕННЯ МОВИ

Напишіть яке-небудь слово, наприклад — «абетка». Що ви зробили? Перекодували інформацію — зі звукового її вираження у графічне. Чи є відповідність між першим і другим?

Ні. Літеру «А», з якої починається написане слово, стародавні греки запозичили у фінікійців: там цей звук схематично зображував голову бика, а бик фінікійською — алеф. Якби азбука виникла на слов’янській землі, то цьому символу мала б відповідати літера «Г», бо ж бик старослов’янською — говядо. А якби на Піринейському півострові, то мали б за такою логікою ще один варіант — літеру «Т»: від слова торо. Однак для нас це несуттєво. Адже код ми знаємо і можемо передати звук на письмі. Колись в армії й на флоті користувалися азбукою Морзе. У ній було лише два знаки — крапка й тире, але їх комбінацією можна було передавати що завгодно — від коротенької телеграми до грубезного роману. Утім, за таким принципом створено й сучасні комп’ютери з їхніми практично необмеженими можливостями.

Давньогрецькі жерці записували гімни всемогутньому богу Сонця Ра ієрогліфами, які являли собою малюнки. їхній нащадок Гораполлон, який жив понад шістнадцять століть тому, спробував розшифрувати священні папіруси. Він вирішив, що перо страуса означає справедливість, бо в цього птаха всі пера однакові, пальмова гілка — рік, бо вона щороку викидає дванадцять листків, та ін. Звичайно, таке суб’єктивне тлумачення до успіху не привело, однак частка істини в міркуваннях Гораполлона була.

Інформація тому й цікава для нас і таємнича, що в природі вона здебільшого закодована. Нервовий імпульс — сигнал, що поширюється функціональною одиницею нервової системи — нейроном, завжди однаковий, і немає значення, з приводу чого він виникає або крізь яку живу систему проходить. Зміст імпульсу розшифровує нервова клітина відповідно до ролі, яку вона відіграє у функціонуванні цілої системи: звідси й усе те розмаїття відчуттів, запахів та звуків, яким довкілля вражає кожну істоту.

І ось з якою проблемою зіткнулися вчені, які взялися розшифровувати мову, що нею написано все суще на планеті — генетичний код.

Наша обчислювальна система налічує десять знаків — і цього досить, щоб, по-різному їх комбінуючи, творити які завгодно великі цифри. Природа ж має у своєму розпорядженні аж двадцять знаків — двадцять амінокислот, які називають магічними. Які можливості при цьому виникають — судіть самі бодай з прикладу, який наводить угорець Манфрел Ейген у книжці «Гра життя».

Цитохром С, що відіграє велику роль в обмінних процесах, є не найбільшим з білків: менше сотні амінокислотних залишків. Та, зібрані в різній послідовності, вони дають варіанти, які обчислюються одиницею із ста тридцятьма ну-лями. Це означає, що коли б усі планети, зірки й галактики нашого Всесвіту були збудовані з самого лиш цитохрому С, то й тоді не вмістилося б стільки молекул. Зрозуміло, що в кожному поколінні робити вибір серед такого асортименту неможливо: потрібна матриця. За матрицю править ДНК: послідовність нуклеотидів у одному її ланцюжку неодмінно визначить послідовність їх у другому, бо вони доповнюють один одного (комплементарні). Зрозуміло також, що поєднання двох канонічних, як їх називають, пар нуклеотидів аденін — тимін — гуанін — цитозин визначає в поліпептиді місце кожної двадцятки складників магічних амінокислот. Однак як? Однозначної відповідності між ними немає, та можна здогадатися,   що кожну амінокислоту кодує поєднання кількох нуклеотидів. Скільки таких груп утвориться з чотирьох основ? 16 пар можуть дати 64 трійки — триплети. Ну і що? Все одно це будуть два тексти, написані зовсім різними мовами.

Француз Жан Франсуа Шампольйон з дитинства мріяв розкрити таємницю забутих письмен, розшифрувавши їхній зміст. Якщо людина, яка щось шукає, на правильному шляху, то потрібна інформація сама йде до неї, ніби її підкидають вищі сили. Під час походу Наполеона в Єгипет 1799 року біля міста Розетти було знайдено плиту з чорного базальту, а на ній той самий текст — постанова жерців на честь царя Птоломея (203—181 роки до нашої ери), записаний трьома мовами: давньоєгипетською, єгипетською розмовною і давньогрецькою. З цього й почалася історія розшифрування ієрогліфічних письмен: тепер ані месопотамський чи давньоперський клинопис, ані уга-ритські знаки таємниці для науки не становлять.

Такий щасливий випадок був украй необхідний і для генетичних досліджень. Вчені кажуть, що немає нічого практичнішого за добру теорію: вона визначає напрямок пошуків, даючи змогу не витрачати час на зайві експерименти. Математичні підрахунки показали, що трійка складників ДНК-нуклеотидів займає втричі більше місця, аніж одна амінокислота: отже, синтез білка відбувається не на матриці речовини спадковості, бо там просто немає місця для операцій, а за її межами. Виникло припущення, що амінокислоти сполучаються одна з од-ною за посередництва допоміжного засобу. А ним можуть бути коротенькі молекули котроїсь з нук-леїнових кислот, які одним кінцем стикаються з триплетом ДНК, а другим — з матеріалом для білкового синтезу і служать транспортом для доставки інформації. Так їх і назва-ли, коли здогад підтвердила практика: транспортні рибонуклеїнові кислоти, скорочено — т-РНК.

Ось тоді й підкинула примхлива наукова доля «розеттський камінь» — та не групі, яку очолював Нобелівський лауреат Френсіс Крік, а молодим американським біохімікам Маршаллу Воррену Нірнбергу та Джорджу Маттеї. На розшифрування генетичного коду вони не замахнулися, а просто розробляли методику створення безклітинної системи, в якій, проте, мав би синтезуватися білок. Вливали в пробірку розчин магічних амінокислот, потрібний набір ферментів, нуклеїнові кислоти та все інше необхідне для досліду й дивилися, що з того вийде. «Якщо ви, хіміки, створите справжній білок, то він заворушиться!» — вигукнув один з найвидатніших біологів XIX століття Ернст Геккель. Вчені XX століття розуміли, що для життя потрібен не тільки відповідний субстрат, а і його організація. З них було досить знати, утвориться білок чи ні. Цього разу, за умовами експерименту, такого не чекали.

Однак речовина, що являла собою полінукле-отид, несподівано закінчилася, і біохіміки дістали з полички його аналог, який трапився під руку, линули його і... несподівано для себе побачили на дні пробірки осад. Білок!

1961 року в Москві відбувся Міжнародний конгрес біохіміків, у якому взяли участь найвидатніші вчені. У кулуарах наукова молодь з портретів пізнавала О.Палладіна, В.Енгельгардта, Ф.Кріка, інших світил... М.Нірнберг, високий, дитинноюний на вигляд, не встиг зробити заявку на доповідь і попросив десятихвилинного слова поза програмою. «Про його виступ можна сказати: десять хвилин, які потрясли світ» — так відгукнувся про подію київський генетик, академік Геннадій Бердишев.

Тоді з усіх репродукторів линув перший концерт Чайковського у виконанні переможця Міжнародного конкурсу піаністів Вана Кліберна, і під ті врочисті звуки деякі вчені кинулися замовляти квитки на літак, аби якнайскоріше дістатися своїх лабораторій. Намагалися прочитати «В» в алфавіті життя, якщо «А» прочитане. До кінця 1961 року було визначено склад майже п’ятдесяти кодонів. На той час американський біохімік, індус за національністю, Гобінд Корана синтезував у пробірці штучні гени — молекули ДНК і РНК відомої будови, і це дозволило не тільки встановити, а й перевірити послідовність складників усіх кодонів. їх справді виявилося 64.

М’язова тканина людини, бика чи голуба (а щось близьке до неї є і в рос-лин, які згортають листочки від дотику — як, наприк-лад, мімоза соромлива) виконують однакові функ-ції. А різна вона через те, що амінокислотний склад її білків визначать різні кодони. Що частіше трапляється амінокислота, то більше «дублерів» заготувала для неї природа.

Однак письмо, як ви знаєте, без помилок не буває. У нотатнику відомих гумористів Ільфа й Петрова є запис: «Видання поклали випустити в світ без жодної помилки. Тримали тридцять коректур, і все-таки на титульному листку значилося: «Британська Енциклопудія». На жаль, у живій системі такі «енциклопудії» трапляються щокроку. Які помилки ви найчастіше допускаєте в письмі? «Втрачаєте» літеру. Вам це нічим особливо не загрожує, але кодони зчитуються по три, і без, наприклад «с», в мові життя виходить таке: оьл іст угд убб ук.

Нісенітниця якась! Це означає, що білок не утвориться. А якщо замість однієї літери написати іншу — ось ляс тут дуб бук. Звучить смішно, але зміст, хай і дещо спотворений, є, а тому білок сформується, хоча й неповноцінний. Тут можливі варіанти: якщо за амінокислоту відповідають кілька кодонів, то в роботу включиться дублер — і все буде правильно. Якщо ж з якоїсь причини цього не станеться, то клітина не поділиться як повноцінна й підлягає знищенню. Таке явище називається апоптозом.

У кожному організмі діє складна система, яка вирізає пошкоджені ділянки ДНК, не даючи їм можливості вийти на рівень цілого організму. А пошкоджується речовина спадковості дуже легко: наприклад, тютюновий дим спроможний викликати до 94 її розривів: не марно ж лікарі, та й просто розумні люди, застерігають молодь від шкідливих звичок.

Любителям смажитися на пляжі теж не завадило б подумати про своє потомство. Потрапивши в ДНК, квант ультрафіолетового проміння (а шкіра тому й стає темною, щоб від нього захиститися) передає енергію азотистій основі. Якщо це аденін, гуанін або цитозин, то чогось особливого не станеться. А ось тимін вступить у реакцію з іншим тиміном, якщо такий буде поряд (літера тимін-тимін-урацил, скорочено ТТУ), і утвориться нова хімічна сполука — фотодимер тиміну. У таких випадках кажуть, що відбудеться точкова мутація. Дійшовши до неї, ферменти, за допомогою яких відбуваються всі інформаційні перетворення, такої літери не прочитають, і клітина в кращому разі загине.

Гірший інший варіант. Найпоширеніша помилка при  наборі тексту — це коли замість однієї літери випадково стає інша: зміст має, але спотворений. Тоді «кіт» перетворюється на і  «крота»,  а  коли  літера 1   втрачається, то замість \  «града» маємо «гада»... * Ось такий випадок може прослизнути повз систему природного   контролю, обернувшись спадковою хворобою чи просто уродженою ненадійністю якогось органа. Це, звичайно, погано, але мутації зіграли певну роль у розвитку нашого світу.

Вчені вдаються до «лінгвістичнихжартів», проводячи свої експерименти в пробірках, і зовсім недавно здавалося, що всі особливості генетичного коду пізнано. Однак таємниця змінила місце, лишивши кілька безсумнівних істин: інформацію в ДНК, як і в наших книжках, записано «в рядок» — тобто в лінійному порядку — й вона однозначна.

Та найцікавіша властивість генетичного коду —  його універсальність:зміст літер-кодонів, задуже невеликими винятками, однаковий для мешканців нашої планети: відвіруса до «вінця творіння»

— людини. Природа береже інформаційну основужиття, що зв’язує в єдинеціле минуле, теперішнє імайбутнє — в сенсі часової організації життя, —спонукаючи все сущевзаємодіяти в просторі. Іце зрозуміло! Уявіть собі,що було б, якби ми спробували в нашому алфавітізмінити «а» на «г» через те,що старослов’янською — аце мова землі нашої — бикне алеф, а говядо? Та цеж усі книжки довелося бпереписувати, урвався бзв’язок між епохами, ми бзабули, чиї ми діти й куди йдемо. А в природі було б ще гірше: змінилися б усі білки, а з ними й властивості організмів: то вже була б не Земля, а якась інша планета. І життю на ній довелося б пройти шлях еволюційного посту-пу тривалістю в мільярдо-ліття, відтак найімовірніше, воно просто припинилося б через недійовість білків.

Багато що може змінитися в нашому світі, узгоджуючись у часопросторі, однак вічними лишаться чотири літери, якими записано інформацію про все сутнє на Землі — чотири основи — чотири «цеглинки», з яких складається речовина спадковості ДНК: аденін, тимін, гуанін, цитозин. У рибонуклеїновій кислоті може бути ще урацил.

Переважна більшість звичних для нас понять, термінів, ідіом є кодами, первісний зміст яких здебільшого втрачений, що призводить до непорозумінь. Прикладом такого непорозуміння є назва землі нашої — Україна, яку часом тлумачать як окраїна російської імперії. Це не може бути істиною, бо ж за всіма біологічними ознаками наша територія дуже рано ввійшла до Ойкумени — населеної частини земної кулі, а найімовірніше, є одним з центрів антропотворення. Ми ще матимемо нагоду про це поговорити. Звідки ж назва?

Річ у тім, що всі племена, які жили на нашій землі, навіть ті, слід яких загубився в «кіммерійському мороці» історії, поклонялися «білому птаху з чорною ознакою» — лелеці, бозьку, бузьку, журавлю. Вони оберігали житла, приносили дітей, з цими птахами душі померлих відлітали в Ірій — варіант тібетської Шамбали. І хоч у жартівливій веснянці обіцяно журавлеві перебити довгі ноги за те, що внадився до конопель, та ніхто б цього не зробив, бо ж скривдити тотемного птаха означає накликати прокляття на цілий рід. Журавель, лелека у нас ніколи не були мисливською здобиччю, хоча інші європейці, зокрема італійці, як про те можна судити з «Декамерона», охоче ним ласували.

Одна з назв лелеки, на думку нашого видатного вченого Шарлеманя (на жаль, його спадщина і досі не освоєна) — кран; її втрачено, як і відомості про племена укранів та лелег — наших дуже далеких попередників.

У-країна... У лелек ми живемо, панове, у лелек, під омахом журавлиного крила... у кранів... І відомі слова з Київського літопису від 1187 року з приводу смерті переяславського князя Володимира Глібовича: «И плакалася по нем вся Переяславич о нем же Украина много постона». Це констатація на письмі того, що знали наші далекі пращури.

То що ж таке генетичний код? Чи правильно казати про «генетичний код нації?» Ні, бо то всього-навсього абетка, такий собі словник кодонів, які визначають, де ставати складникам білка в процесі його синтезу. У широкому розумінні — це властива всім живим організмам єдина система запису спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот. А що тією написано, яка Книга Життя, як її прочитати — то вже тема окремої розмови.

Далі буде