Ключи к системе аминокислот

...не на собственную крепость телесную, не на

тленные земные сокровища, не на остроту

разума уповать надлежит человеку, когда

веемогущие боги предизбирают кого к

совершению великих и дивных дел; возложисъ

на божественный всесильный промысел...

М.М. Херасков

 

Прежде чем продолжить свой рассказ об азбуке, я вы­нужден немного рассказать читателю-гуманитарию о том, что представляют собой... аминокислоты белка.

Тем более, что на мой взгляд, это необыкновенно инте­ресно: ведь сама жизнь, как известно, есть способ суще­ствования. Дальше все знают наизусть. Так вот, эти са­мые «белковые тела», как их назвал Ф. Энгельс, состоят только из двадцати различных аминокислот. Белок — по­лимер, его молекула — это последовательно соединен­ные аминокислоты (до пятисот и более). Так и хочется сравнить с текстами из букв алфавита...

Сами по себе аминокислоты — это бесцветные крис­таллические твердые вещества, растворимые в воде. Они понимаются в химии как амфотерные соединения» т.е. соединения двоякой природы — это одновременно и ами­ны, органические основания, и кислоты. То есть эти моле­кулы дуальны, они содержат в себе одновременно пару противоположных качеств (притом в их крайнем резком выражении). Для того чтобы лучше понять характер ами­нокислот, в большей степени осмыслить материал книги, сравним аминокислоту с древним китайским симво­лом «тайцзи» («инь-ян») (рис.34) — символом един­ства и взаимопроникнове­ния противоположных начал природы.

К моему большому сожа­лению, знаю точно, что большинство читателей мягко     говоря, несильно любят хи­мию. Чтобы не отсылать такого читателя к школьному учебнику, приведу сравнение, понятное каждому. Если кап­нуть нашатырь (раствор аммиака NH3) в уксус (раствор кислоты СН3СООН), то произойдет быстрая бурная реак­ция. Вот эти-то предельно противоположные вещества аминокислота белка содержит в себе рядом (точнее, не их, конечно, а группы—NH2 и —СООН), или, как выражают­ся химики, в а-положенииР. Кроме одинаковой у всех при­родных белковых мономеров аминокислотной функцио­нальной группы, они содержат еще разные у разных ами­нокислот части молекулы, присоединенные к этой группе. Такие части называют радикалами. И различие аминокислот состоит именно в различии радикалов, именно они придают им свои специфические индивидуальные свой­ства. В первом приближении можно сказать, что именно характер этих радикалов отражается на характере того или иного белка, если учесть еще количество в нем тех или иных аминокислот и их последовательность.

 

Я постарался изложить некоторые сведения о строе­нии молекул весьма кратко и упрощенно, однако этих знаний уже достаточно, чтобы воспринимать формулы не только чисто эстетически (что, тем не менее, чрезвы­чайно важно! ), но и химически. Теперь есть задел для того, чтобы разобрать важнейшие свойства аминокислот.

Так уж сложилось, что одновременно с алфавитом меня занимала старая химическая проблема, связанная с со­зданием логически непротиворечивой естественной (то есть такой же, как система Д.И. Менделеева) системы молекул, и, в частности, система аминокислот белка. История исследований такого рода не столь широко из­вестна в химии, однако это направление существует, раз­вивается и основывается на трудах нашего соотечествен­ника—энциклопедиста Н.А. Морозова, оставившего уни­кальные химические и исторические теории. Здесь же нельзя не упомянуть выдающуюся роль А, А. Любищева, который заложил основы системного подхода к биоло­гии. Подробности, касающиеся истории и современного состояния проблемы построения «молекулярной систе­мы химии», даны в одном из обзоров, который назван «Воз­можна ли периодическая система молекул»? [4]. Автор этой работы Е.В. Бабаев указывает: «...Нельзя сказать, что вопрос о естественной классификации молекул не возникал в истории химической науки; он занимал еще Ш. Жирара и A.M. Бутлерова в эпоху становления клас­сической структурной теории. Между тем в наши дни универсальная естественная система молекул отсутствует, но дело здесь не в сложности ее графического выраже­ния, а в не разработанности самого принципа ее постро­ения (выделено мной — Г.Д.)». В этом же исследовании приводится примечательное свидетельство A.M. Бутле­рова о том, что французский химик Ш. Жерар еще на заре теории строения молекул предлагал «своеобразный пасьянс — расположение... рядов соединений подобно кар­там по масти и возрастанию значения». Как ни странно, для меня химически-азбучный карточный пасьянс слу­жил непременным атрибутом работы, но, главное, что по ее итогам вскрылась истинная роль алфавита в самом возникновении карт как таковых (! ) (§ 4 третьей главы). Известный биолог А.Л, Тахтаджян, автор оригиналь­ных классификаций (рис.35), рассказывая о систематике растений (а мы можем применить это к молекулам), на первое место ставит проблему сериации. Он указыва­ет: «Здесь мы приходим к логической операции " разме­щения естественных групп в естественный ряд" (Милль, 1914), или " сериации", как называет ее Жан Пиаже в сво­ей чрезвычайно интересной книге " Генезис элемен­тарных логических структур" (1963). Сериация есть операция распределения объектов классификации в упо­рядоченные ряды. Сериацией является, например, рас­пределение набора палочек разной длины в ряд, где каж­дый член этого ряда больше всех предыдущих и меньше последующих. Проблема сериации — одна из наиболее трудных операций при классификации организмов. Труд­ность заключается прежде всего в выборе принципа, ко­торый мы кладем в основу сериации» [53, с.38].

Оба автора — и химик, и биолог — пишут об одном и том же: не разработаны принципы систематизации и клас­сификации.

Но рассуждать лишь о сериации — значит еще ничего не понять в системе молекул, требуется еще осознать понятие эволюция в применении к молекулам. Не прав­да ли, устойчивая ассоциация, ведь когда вы прочли это слово, вспомнилась теория Чарльза Дарвина — теория эволюции биологических видов. А оказывается, теория эволюции была впервые предложена А. Шлейхером, ученым, с которым Дарвин был знаком. Цитирую работу А.А. Волкова и И.А. Хабарова [9, с.9]: «„.как недавно по­казал лингвист Е.-Э. Кернер, А, Шлейхер сформулировал идею родословного древа языков и, видимо, основные идеи эволюции одновременно с Дарвином и Геккелем». А. Шлейхер «показал, что историческое развитие языков совершается по тем же филогенетическим законам, что и развитие других физиологических функций и соответ­ствующих им органов». Вот уж действительно, круг замк­нулся, ведь идея эволюции языков возникла одновременно с идеей эволюции биологических видов, а в моем иссле­довании идея системности азбуки неразрывна с идеей системности аминокислот белка.

Так есть ли действительно эволюция молекул? Загля­нем в одну из книг по синергетике, чрезвычайно попу­лярной сейчас области физики, которая, кстати сказать, «появилась из химии» вследствие изучения одной из пе­риодических химических реакций6. Исследователь про­блем синергетики В.И. Кузнецов отмечает: «О том, как происходил отбор структур, каков его механизм, сказать довольно трудно. Но этот процесс оставил нам своего рода музей.

Подобно тому как из 107 химических элементов толь­ко 26 органогенов да 10-15 других элементов отобраны природой, чтобы составить основу биосистем, так же в результате эволюции шел тщательный отбор и химичес­ких соединений. Из миллионов органических соедине­ний в построении живого участвуют лишь несколько со­тен; из ста известных аминокислот в состав белков вхо­дит только двадцать; лишь четыре нуклеотида лежат в основе всех сложных полимерных нуклеиновых кислот, ответственных за наследственность и регуляцию белко­вого синтеза в любых живых организмах» [35]* Итак, мы видим, что в процессе эволюции химии идет развитие, сопровождающееся отбором структур. «Развитие моле­кул» — словосочетание, которое, вообще говоря, режет слух любому современному химику, поэтому поищем что это такое у философов. И действительно, есть такие фи­лософы! Т.В. Васильева и В.В. Орлов одним из критери­ев сложности органических молекул принимают длину цепи углеводородов [7, с.72].

Рис. 35. Система цветковых растений (филогенетическое древо) АЛ.Тахтаджяна

 

Представить эту эволюцию и необыкновенно трудную сериацию мне помогла выполнить... нумерология, роль которой как важнейшего принципа теории систем уже была понятна исходя из изучения системы Д.И. Менде­леева и знакомства с классической китайской филосо­фией [33]. В 1994 году в кратких тезисах я сформулировал двенадцать принципов построения естественной ге­нетической системы [23]. Часть из них удалось приме­нить в отношении алфавита и аминокислот.

Прежде всего, нумерологический подход показал, что серий аминокислот не три, не пять, не одна, а две, именно две. И у каждой серии свое собственное начало. Понять это, применить это в своей гипотезе, означало сделать главное* Ведь в системе Менделеева серия эле­ментов одна, она начинается от водорода и каждый сле­дующий элемент имеет в ядре на один протон больше. Системы в биологии графовые (см. рис.35), они разрас­таются как кусты, и там серий очень много, а начало каж­дой из них одно, общее.

И в работе по симметрии системы элементов [24], и в диссертации [21] я приводил систему аминокислот в виде таблицы, где удавалось лишь выстроить их по одной оси уменьшения числовых кодов суммы порядковых номе­ров атомов, входящих в молекулу. Впоследствии при изучении литературы обнаружилось, что идее порядко­вых номеров молекул уже много лет, впервые эту мысль высказал Л, В. Тиберика (LV, Tibyrica) еще в 1927 году, а также ПЛ". Данильченко в 1934 году (ссылки на это есть в уже упомянутом обзоре [4])» однако наши системы пред­ставляли собой, безусловно, новый шаг и, как теперь вид­но, в правильном направлении.

При работе над этой системой, как я уже отметил, яв­ственно было видно, что аминокислоты очень похожи, если их рассматривать по две, однако это оставалось лишь наблюдением, хотя и очень примечательным. Для нового этапа работы я воспроизвел свою старую систему, отло­жив числовые коды молекулярных номеров аминокислот­ных радикалов⁷ по оси ординат, а по оси абсцисс, после­довательно смещая вправо, каждую пару (рис.36). При этом сразу было заметно, как вдоль такой последова­тельности шло количественное и качественное усложне­ние8 этих радикалов. Позже, прорисовав графические формулы аминокислот на картах, я убедился в этом (см. рис.40). Хотя обнаруженную таким образом последова­тельность аминокислот я сразу назвал «естественной», в ее построении остались нерешенные проблемы. Главная трудность заключалась в размещении последних четы­рех пар аминокислот, поскольку лизин имел больший чис­ловой код, чем аспаргин, аспаргиновая кислота и фени-лаланин, да и взаимный порядок расположения этих трех аминокислот (а значит, и их пар) оставался непонятен. Отмечу, что приведенное ниже доказательство (см. §3) подтвердило правильность моего первоначального вари­анта.

Полная логика построения естественной последова­тельности аминокислот, изображенной на рис.36, приве­дена в Приложении.

Таким образом я получил один из ключей к построе­нию системы. Но чтобы рассказать о моем втором ключе, не менее важном чем первый, читателю придется вместе со мной сделать немалый «зигзаг» и ненадолго отвлечь­ся от химии.

 

Рис.36. Естественная последовательность аминокислот, выстраиваемая в соответствии с нумерологическим кодом молекулы

Кроме проблемы построения системы аминокислот, была еще одна проблема, которая оставалась для меня загадкой. Около десяти лет назад я познакомился с иде­ями грузинского исследователя Шалвы Качарава, кото­рый обнаружил, что если буквы древнего грузинского алфавита (которые все были образованы как бы «на базе» буквы О) наложить одну на другую, то получится очень примечательный круговой узор, Автор обнаружил не только красоту этого рисунка, но и придал изображе­нию большое философский смысл. Конечно, знакомство с этой концепцией повлияло на мой интерес к алфавиту, но главное, что осталось в памяти, почему все алфавиты начинаются с буквы А, а этот с буквы О?

И вот теперь, разглядывая уникальную клинопись Уга-рита, я вспомнил об этом. При работе над системой ал­фавита мне несказанно повезло увидеть их в лингвисти­ческом словаре как раз в тот момент, когда казалось, что стройная структура пентаграммы несомненна (см. рис.5). Думаю, меня поймет любой настоящий химик — доста­точно было несколько раз взглянуть на эти чудесные кли­нышки (см. рис.31, 32) (конечно, при условии, что вы не один год одновременно занимались проблемами струк­туры алфавита и систематики атомов и молекул), чтобы, как искорка, промелькнула крамольная мысль: «А что, если...? » А что, если клинописные буквы являются крип­тограммами... графических формул органических мо­лекул? Конечно, с течением времени видоизмененными и упрощенными для более скоростного письма — ведь в лингвистике известен принцип «экономии усилий». Та­кая гипотеза не была отброшена сразу, поскольку я уже имел некоторый опыт декодирования древних символи­ческих изображений [21, 24]. По преданиям, алфавит изобрел Тот Гермес Трисмегист, который знал все. Зна­чит, и органическую химию тоже?

Я проанализировал большое количество книг, посвя­щенных Угариту, сравнил немало приводимых там ал­фавитов (несколько отличающихся друг от друга) и в конечном итоге, пользуясь данными историков и лингви­стов, поставил основную часть клинописных букв в со­ответствие с системным алфавитом.

Итак, усмотрев системное единство современных ал­фавитов с греческим, финикийским и угаритским, я ре­шил провести графическое исследование и поискать подобное единство угаритского алфавита с... аминокис­лотами.

В этот период, изучая многочисленные работы, еще более касающиеся темы моего исследования, -я обратил внимание на таблицу В. А. Карпова, в которой он сопос­тавлял аминокислоты и буквы [31, с.273]. Автор помес­тил рядом последовательности букв и аминокислот, рас­положив их по мере убывания частоты встречаемости. Конечно, это выглядело весьма наивным, но сам факт существования подобной таблицы, подобных мыслей, ко­нечно, подстегнул мои поиски. Было отчетливо понятно, что прежде чем сопоставлять множество бу^св и множе­ство аминокислот, надо найти закономерные системы в каждом из этих множеств. Тогда я не мог предположить, что мне не придется сопоставлять эти множества вооб­ще, так как я сразу обнаружу одну единую систему.

 

12345678Следующая ⇒

Поделиться: