Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг Страница 50

Эти бактерии выполняют определенную работу и не готовы от нее отказаться только потому, что мы захотели принять душ. Их задача — действовать в роли увлажнителей кожи, перерабатывая потребляемые нами жиры и выводя их через кожу. Это яркий пример того, насколько важную роль в жизни человека играют бактерии. Мы привыкли слышать о них только как о причинах заболеваний и мишени для антибиотиков, но, как подчеркивают результаты исследований Национального института генома человека, без них мы попросту не выживем.

Представление о том, сколь много функций они выполняют, возникло благодаря открытию: все бактерии, живущие на человеческом теле, в совокупности имеют в сто раз больше активных генов, чем человек. Поскольку каждый ген отвечает за какую-то биологическую функцию, а бактериям для поддержания собственной жизнедеятельности нужно совсем немного генов, остается предположить, что остальные гены связаны с задачами, которые бактерии ежедневно выполняют для нас.

Как выяснилось, на разных участках тела встречаются специализированные группы бактерий, которых нигде больше не найдешь. Внутри человеческого организма обитают семьдесят «племен» бактерий. Вы наверняка решите, что значительная их часть населяет пищеварительный тракт — ведь бактерии играют жизненно важную роль в пищеварении, однако на самом деле сообществ пищеварительных бактерий всего два. Остальные шестьдесят восемь или около того населяют другие органы и выполняют специфические биохимические задачи.

И вот вам еще пища для размышлений: в каждом из нас (внутри и снаружи) столько бактерий, что их общее число в 20 раз превышает количество клеток в нашем теле. Это не бактерии живут за счет нас, это мы живем за счет наших бактерий.

Вот отрывок схемы для вязания:

18 петель, или по 6 на спицу. Набрать один ряд синими нитками, потом еще 5 целиком синих рядов, а затем по следующей схеме:

6-й ряд: 2 желтых, 3 синих, 2 желтых, 2 синих

7-й ряд: 3 желтых, 2 синих, 3 желтых, 1 синий

8-й ряд: 4 желтых, 1 синий, 4 желтых

Ряды с 9-го по 13-й набираются целиком желтыми, связка между рядами желтая. Набрать один ряд оранжевыми нитками, потом еще 5 целиком оранжевых рядов, а затем по следующей схеме:

6-й ряд: 1 зеленый, 3 оранжевых, 1 зеленый, 3 оранжевых, 1 зеленый

7-й ряд: 2 зеленых, 1 оранжевый, 3 зеленых, 1 оранжевый, 2 зеленых

Ряды с 8-го по 13-й набираются целиком зелеными, связка между рядами зеленая.

Любой, кто хоть раз брался за вязальные спицы, сталкивался с подобными инструкциями. Если правильно им следовать, моток шерсти превратится в замысловатое узорчатое трехмерное изделие. По схеме можно связать практически любой предмет одежды, мягкую игрушку, грелку для чайника или шарф, причем все схемы устроены одинаково: вяжущий должен следовать инструкциям шаг за шагом, ряд за рядом, пока у него (точнее, у нее) в руках не окажется законченный предмет.

ДНК — субстанция, содержащаяся в каждой живой клетке; это очень длинная молекула, состоящая из серии «инструкций», которые считываются из конца в конец, прямо как схема для вязания. Ниже вы видите строчку «инструкций» из молекулы ДНК. Она состоит из трехбуквенных сочетаний (триплетов), каждое из которых «притягивает» одну из маленьких молекул в нижней строчке (здесь даны сокращенные названия этих веществ латиницей). Так, триплет GCG, вытянутый вдоль спирали ДНК, притягивает молекулу аланина, GTG — лейцина и так далее. (Рассматривая строчки, вы заметите также, что аланин притягивается еще и к GCA, а лейцин — к СТА, но об этом как-нибудь в другой раз.)

GCG-CTG-GGG-ACG-GGC-GGT-GTT-GGA-GCA-GAG-CTC-TGC-AAT-TTC-TGC–CAA —

Ala-Leu-Gly-Thr-Gly-Gly-Val-Gly-Ala-Glu-Leu-Cys-Asn-Phe-Cys-Gln —

Если инструкции на одной из двух нитей ДНК выполняются по порядку, то в результате образуется последовательность крошечных молекул, называемых аминокислотами, соединенная в одно целое, как во второй из вышеприведенных строк. Эта последовательность подобна вязаной одежде, возникающей из клубков шерсти, если вяжущий точно следует схеме. Объект, описываемый ДНК, становится одним из трехмерных компонентов, участвующих в процессах жизнедеятельности организма, — гормоном, антителом, ферментом или одной из миллионов других молекул, на которые возложена функция каждодневного поддержания жизни.

Как и в случае со схемой для вязания, при одном взгляде на последовательность аминокислот неясно, что получится, если точно следовать инструкциям. Чтобы это узнать, требуется выполнить все указания. На деле, конечно, все обстоит несколько сложнее, чем может показаться из моих объяснений. Информация, заложенная в ДНК, позволяет образовать очень длинную молекулу, именуемую белком и состоящую из цепочки соединенных аминокислот. В зависимости от схемы ДНК, лежащей в его основе, этот белок приобретает ту или иную трехмерную форму, — но как именно это происходит, для ученых по-прежнему остается загадкой. Продолжая аналогию с вязанием, это как если бы при работе спиц петли образовывали длинную шерстяную нить, которая по собственной воле прямо у вас на глазах превращалась бы в пару перчаток, шапку с помпоном, разноцветный шарф или даже в младенца.

Простая молекула белка, состоящая из примерно сотни аминокислот, может приобрести великое множество форм, только одна из которых позволяет выполнять работу, необходимую нашему телу. Если эта простая молекула перепробует все возможные формы, потратив на каждую одну десятитриллионную долю секунды, то весь процесс проб займет больше времени, чем история существования Вселенной. И ученые пока не знают, каким образом молекуле удается мгновенно принимать единственно правильную форму.

Что же за схему вязания я привел в качестве примера в начале этого раздела, спросите вы? Вообще-то это рисунок, созданный изобретательной американской вязальщицей Кимберли Чапмен и названный ею «Первая молекула ДНК ребенка», — яркий пример того, как искусство подражает жизни.

Допустим, вы оказались в городке — назовем его Слагторп, — где буйствует эпидемия чумы. Что бы вы предпочли: чтобы распространенность заболевания была высокой, а заболеваемость — низкой, или наоборот? (Разумеется, будь ваша воля, вы бы выбрали, чтобы оба показателя равнялись нулю.) Порой мы используем научные термины совершенно ненаучно, но с этими двумя понятиями из сферы эпидемиологии путаница возникает особенно часто.

Распространенность, или число всех наблюдаемых на данный момент случаев, — это доля населения, у которой в данное время наблюдаются симптомы заболевания. То есть если болезнь распространенная, то кругом много тех, кто ею болеет.

Заболеваемость — это отношение числа вновь возникших заболеваний к средней численности населения. Зачастую исчисляется количеством заболеваний на 10 000 жителей в год.

Так, если вам скажут, что распространенность чумы в Слагторпе — 1 %, это может показаться не столь уж пугающим, пока вы не обнаружите, что заболеваемость выражается отношением 5000/10 000 в год. Если бы эта искусственно смоделированная ситуация существовала в реальности, приведенные здесь цифры означали бы, что эпидемия чумы только началась, но болезнь распространяется как лесной пожар.