Техника - молодёжи 1960-03, страница 28

ни обращается взор ученого, все ждет еще только начала исследований.

Белок. Вот цель усилий.

Высший из всех полимеров, столь сложный, что он уже как бы и не полимер. Действительно, белки хотя и состоят из гигантских молекул, однако устроены несравнимо сложнее, чем те вещества, которые мы называем полимерами. В них отсутствует однообразное чередование одной и той же атомной группы. Они сложены из разных частей, хотя и в строгом порядке. Определить этот порядок — вот новая задача на пути к тайне жизни.

Академик А. Н. Несмеянов так иллюстрирует трудность этой задачи: «Допустим, что макромолекула белка имеет своей основой полипептидную цепь из тысячи аминокислотных остатков, а ассортимент аминокислот — 20. Поскольку каждая из аминокислот может занять любое место в этой тысячекратной цепи, то число возможных различных соединений, так построенных, составит 0,5'20^,00°, что равно Ю^,30°. Нелегко найти для этого невообразимого числа наглядное сравнение. Ведь количество атомов, слагающих земной шар, имеет величину порядка всего'только 10^s0».

Единица, за которой стоит тысяча триста нулей! — так выглядит число, показывающее, сколько различных, отличающихся один от другого белков может возникнуть из белковых «кирпичей» аминокислот. Это значит, что сколько бы ни выросло травинок за все тысячелетия, миновавшие со дня первой травинки, и сколько бы ни родилось ихтиозавров, мамонтов, и лисиц, и всех птиц, рыб, насекомых за всю историю жизни на Земле, все они использовали пока только малую долю великого многообразия белковых молекул, которые можно построить из аминокислотных составляющих.

Да, это астрономические цифры, хотя ими сосчитаны предметы размеров ничтожнейших.

Вот я гляжу на вишни, зелень которых стоит стеной перед моим любимым окном, возле письменного стола.

Милые вишни, ветвистые цепочки белых цветов, прелестная сакура, предмет любви японских поэтов... Тонкие лепестки, готовые опасть от сухого ветра! Что может быть эфемерней?

Все вокруг разрушается: горы выветриваются, дельты рек выдвигаются в море, блекнут краски картин, истлевают гобелены Лувра, и если не время, так турки взрывают Парфенон, а сакура по-прежнему так же, как тысячи лет назад, созидает свои цветочки... Как она делает это?

Где стоят в ней аппараты, которые формируют лепестки с такой привольной точностью? Как организовано нанесение на них бороздок и вырезов? Где находится контроль за величиной? Какое реле дает команду к увяданию и к переключению всех аппаратов на питание завязи, на производство ягод и — главное! — где скрыты, как выглядят чертежи и технологические карты, по которым вещества черной почвы и бесцветного воздуха перерабатываются в красную, кисловатую, ароматическую плоть плода?

Теперь мы все технологи. Мы знаем, какого труда стоит создать хотя бы радиоприемник, в особенности если требует-ся перевести производство на поток. А вот уж сколько тысяч лет стоит на потоке выпуск вишневых ягод... Какое там должно быть множество «электронных ламп», «возбудителей», «замедлителей», «магнитных записей» и «перфорированных лент» для автоматизации процессов! Как точно должны быть пригнаны движения ионов, электронов, напряжения полей, чтобы получилась ягодка, чтобы получилась кожица, чтобы • вышла косточка, в ней — зернышко, а в нем — данные о следующей, о будущей вишне — от корня до нового зернышка.

И все это из белков, тех самых, что входят в число с тысячью тремястами нулей после единицы. Все это из сверхполимеров, из гигантских молекул, организованных в таком сложном порядке, что тончайшие методы современной физической химии и химической физики в состоянии пока его определить только в простых случаях.

Наука отмечает две главные стороны создания белков в организмах.

Во-первых, работа ферментов. Ферменты тоже белки и происходят от живого — их вырабатывают организмы. Они управляют течением многих жизненных явлений. Они обладают необыкновенной мощностью как катализаторы, то есть пособники тех или иных биохимических процессов: достаточно ничтожной, поистине гомеопатической дозы, чтобы они уже проявили свое действие. Всем известно, что эти «химические молекулярные машины» работают на наших заводах: это грибки и дрожжи, без которых невозможно пивоварение, хлебопечение и многие другие производства.

Во-вторых, «сборка» макромолекул белков из аминоки

слотных «деталей» по специфическим «трафаретам». Что значат эти слова? ,

Я помню, во время войны, когда не хватало квалифицированных рабочих, один авиационный завод организовал сборку очень ответственной части истребителя, а именно — ручки управления, по методу трафарета. Трафарет назывался «строгий стапель». Самый неопытный сборщик, работающий с таким трафаретом, не мог собрать ручку неправильно: всо детали можно было вкладывать, привинчивать, укреплять только так, как диктовал трафарет. Ученые предполагают, что при возникновении каждого особенного белка его составные части, а именно — аминокислотные группы атомов, слипаются друг с другом в определенной последовательности потому, что существуют «трафареты», которые не позволяют им сложиться иначе. Роль этих «трафаретов» выполняют так называемые нуклеиновые кислоты. Число вариантов этих кислот тоже огромно— 10⁵⁹⁰. Каким образом происходит «сборка» белка по «трафарету», и как возникает сам «трафарет», наука еще не знает. В этом направлении ведутся поиски. Кажется, именно тут начинается тропинка в таинственные заросли тайн. Может быть, если постичь механизм «трафарета», удастся подобраться и к созданию живого белка? Ученые Г. Гамов, А. Рич и М. Икас сделали попытку применить к разрешению этой задачи методы теории информации. Эти ученые поставили перед собой очень интересный вопрос. Вот в чем он состоит.

Предположим, что действительно в полимерной молекуле нуклеиновой кислоты заключен «трафарет» для построения белка, или, как говорят авторы работы, «химическая информация», от которой зависит «сборка» белка из определенных аминокислот в определенном порядке, то есть в той. а не в иной последовательности. Но сам «трафарет» — одна из нуклеиновых кислот — есть полимер, в котором тоже некоторым способом, в каком-то определенном порядке расположены атомные группы мономеров, так называемые нуклеотиды. Однако если в белке принимают участие двадцать аминокислот, то в «трафарете» белка, в любой нуклеиновой кислоте, всего четыре Рида нуклеотидов. Ученые задались вопросом: нельзя ли произвести «перевод» с языка нуклеотидов на язык аминокислот, то есть имеется ли возможность по особенностям строения молекулы нуклеиновой кислоты узнать или предсказать строение белка?

Была проделана громадная логико-математическая работа. Были испробованы различные варианты такого «перевода», но сами авторы раскритиковали каждый из них. Ни одна из предположенных ими «моделей передачи информации» от нуклеиновых кислот белкам не оказалась подходящей для того, чтобы по нуклеиновой кислоте судить о последовательности чередования аминокислот в белковой молекуле Тайна осталась тайной. Однако и в науке и в искусстве бывают неудачи, которые важнее для прогресса, нежели многие из удач. Первые отличаются от вторых, как путешествие Седова отличается от поездки в Одессу.

Я привел справку о работе трех ученых для того, чтобы показать, по каким направлениям движется сейчас передовая научная мысль, пытаясь решить загадку жизни, к каким методам она прибегает.

ВЕК НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полимеры прочнейшим образом связаны с практикой нашей жизни: с нашей экономикой, нашим хозяйством, с ближайшим будущим нашей промышленности, наконец — а может быть, и в первую очередь — с повышением уровня существования каждого из. нас. Век новых материалов начался. То, что было в зачатке в начале тридцатых годов, получило громадное развитие, и трудно даже представить, с какой скоростью и с какими результатами будет развиваться дальше.

Например, представьте себе, что произошло бы, если бы можно было отказаться от хлопка, заменив его синтетическим волокном. Громадные пространства плодородной земли под благодатным солнцем были бы отданы фруктовым деревьям, винограду и дыням. Утомительный, мало поддающийся механизации труд хлопкороба отойдет в прошлое А ткани? Ткани будут делатьср из разнообразнейших полимеров, причем, весьма возможно, минуя стадию пряжи. Зачем делать нитки, если мы одеваемся не в нитки, а в материи? Что касается мягкости, гибкости, красоты фактуры — химия обладает властью определять качества новых материалов методами совместной полимеризации, прививки, подбора заместителей и еще многими другими, о которых мы не рассказали в этом очерке или которые еще только

24