Случается, природа что-нибудь спутает, поставит одну из аминокислот не на то место, где ей полагается быть. Тогда беда — человек будет страдать неизлечимой болезнью.

Но каким образом клетка строит белковые молекулы, играющие столь важную, решающую роль в организме? Под чью диктовку пишется и, как правило, безошибочно, длиннейшая фраза-формула, где чередуются в строгой последовательности 20 букв белкового алфавита?

Выдающийся советский биолог Н. К. Кольцов подсчитал как-то, что если взять только семнадцать аминокислот из двадцати, то, переставляя их в белковой цепочке, можно составить около триллиона разных комбинаций! Надо же безошибочно выбрать из такого числа комбинаций ту, которая свойственна, присуща, потребна данному организму, данной клетке.

Кто этим занимается?

Зная удивительные результаты опытов над вирусами, мы можем сказать не колеблясь: нуклеиновые кислоты! Да, но такой ответ носит чересчур уж общий характер. Важно доискаться, как все происходит…

Еще в прошлом веке некоторые ученые высказали догадку: носители наследственных свойств — хромосомы (хромосома — окрашенное тело). Эти нитевидные тельца, возникающие в ядре, хорошо различимы в обычный микроскоп во время деления клетки, если ее окрасить. Каждому виду организмов свойственно строго определенное число хромосом. У гороха в каждой клетке 14 хромосом, у дрозофилы — 8, у мыши — 40, у человека — 46. Хромосомы состоят из вещества, которое названо нуклеопротеином (нуклеос — ядро, протеин — белок). Это смесь белка с дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Из этого же вещества состоят и вирусы, как мы знаем. Кроме как у вирусов и хромосом, нуклео-протеины нигде больше в природе пока что не найдены. Хромосомы состоят из генов. Это большие нуклеопротеиновые молекулы. Генетики считают, что каждый ген заведует каким-нибудь процессом в развитии организма, например образованием костей или мозга. Гены ответственны за цвет глаз, за окраску волос. Каждая зародышевая клетка содержит тысячи генов, и каждый ген имеет свою узкую специальность.

Итак, ген служит своего рода регулятором в организме. Молекула ДНК, в нем заключенная, каким-то образом формирует белковые молекулы, пишет или диктует их длинные формулы. Понадобились десятилетия, понадобились тончайшие опыты над вирусами и микробами, чтобы раскрыть этот таинственный механизм, устроенный на редкость целесообразно и надежно.

Прежде всего надо было изучить строение молекулы ДНК. Этим занимались в сотнях лабораторий.

Первыми добились успеха англичанин Крик и американец Уотсон, работавшие совместно в Англии. Они разгадали структуру молекулы ДНК и построили ее модель. За эту работу им присудили Нобелевскую премию.

Молекула ДНК устроена проще белковой. Две длинные нити (одну полушутливо называют Криком, вторую — Уотсоном), скрепленные между собою перекладинами. Все это сооружение закручено на манер винтовой лестницы. Каждая ее перекладинка составлена из двух азотистых оснований: аденина (А) в паре с тимином (Т) и цитозина (Ц) с гуанином (Г). Азотистые основания названы нуклеотидами.

Что, если молекула ДНК при помощи своих четырех букв — нуклеотидов (АТЦГ) строит белковые молекулы, устанавливая на отведенное ей место каждую аминокислоту? Смелая, сногсшибательная догадка. Многим казалось, что высказана она в «порядке бреда», как иногда выражаются ученые.

И вправду. Белки строятся из двадцати аминокислот. Это — полный набор готовых элементов. А ДНК состоит всего лишь из четырех букв-нуклеотидов. Да, но ведь азбука Морзе насчитывает только два знака — точку и тире, а с ее помощью можно передать любой текст. А у ДНК целых четыре знака. Из них для каждой аминокислоты можно комбинировать свой символ, свой кодовый знак.

Значит, природа имеет код? Опять невероятно, опять — «в порядке бреда».

И вот самое невероятное подтвердилось опытами. Начальный шаг сделал молодой американский биохимик Маршалл Ниренберг. Ему удалось расшифровать первую строчку кода. Впервые он рассказывал о своем открытии в Москве, в 1961 году на Международном биохимическом конгрессе. Ныне наука располагает кодовой таблицей, добытой у природы упорнейшим трудом. Это шифр жизни.

У истоков открытия стояли вирусы. Именно опыты с ними дали ученым первоначальный толчок. Теперь наука знает, что в генах записаны, зашифрованы планы строения белков. Наука подтвердила опытами, что ДНК гена отвечает за происхождение, развитие и форму всех частиц любого живого вещества. Узнано даже, с какой скоростью идет, под контролем ДНК, сборка белковой молекулы. Полторы минуты— и самая сложная в природе молекула готова.

Соучастие вирусов в научных открытиях не ограничивается расшифровкой биохимического кода. В природе обнаружен поразительный способ передачи наследственных свойств, наследственной информации, как теперь говорят. Умеренный фаг, с которым мы уже знакомы, проникая в бактериальную клетку, переносит в нее часть генетического (наследственного) материала другой бактерии, в которой проживал раньше. И бактерия, получившая молекулы нуклеиновой кислоты другой особи, приобретает новые свойства — иногда весьма опасные для человека и других организмов, иногда полезные, нужные. Подобный способ перестройки живого создания открыт пока только у бактерий и актиномицетов — лучистых грибков. Не правда ли, фаг в данном случае работает как пчела, переносящая на лапках пыльцу с цветка на цветок! Подумав, мы, впрочем, придем к выводу, что сравнение это чисто внешнее. Пчела попутно, механически, переносит целые семенные клетки с одного растения на другое. Никакого отношения к собственной ее жизнедеятельности это не имеет — прилипла пыльца на одном цветке, отвалилась на другом, на третьем.

Фаг же связан кровно с бактериальной клеткой, он становится частью ее.

Подсмотренный у природы способ перенесения наследственного материала от бактерии к бактерии (он назван трансдукцией) уже используется человеком. При помощи трансдукции удается превратить неподвижные бактерии в подвижные, неядовитые в ядовитые, незаразные в заразные. Иногда возникают особи, не известные вовсе в природе.

Возбудителю мышиного тифа с помощью фага передали некоторые новые качества от микроба, вызывающего брюшной тиф у человека. Возбудитель дизентерии при помощи фага вдруг научился… разлагать молекулы. Бактерии получают новые профессии, например принимаются вырабатывать нужные человеку химические соединения.