И в этом смысле, мне представляется, что эта схема оказывается в чрезвычайно высокой степени универсальной.
Давайте мы сейчас посмотрим схему биосинтеза белка и на ней это поясним. Здесь дана принципиальная схема биосинтеза белка. Итак, у нас имеется (показана наверху) молекула ДНК, знаменитая двойная спираль, на разных фрагментах которой как на матрице синтезируется два типа рибонуклеиновых кислот (РНК). Длинная информационная РНК (и-РНК), которая насаживает на себя несколько рибосом, и маленькие, коротенькие (они нарисованы внизу) т-РНК, транспортные РНК. Эти т-РНК садятся на и-РНК, после чего и-РНК с сидящими на ней т-РНК протаскиваются через рибосомы, в результате чего получается белок. В общем, это и есть то, что принято называть генетическим кодом в его действии.
В чем же тут семиотичность? Для ответа на этот вопрос давайте обратимся к предшествующей схеме, схеме строения т-РНК. На ней видно, что в т-РНК есть это нижний лепесток, на вершине которого располагается так называемый антикодон, который знает, куда садиться на и-РНК. Наверху показан акцептор, к которому присоединяется соответствующая аминокислота. В рибосоме всё это находится вместе. За счет присоединения этих т-РНК в определенные места и-РНК, сближаются и соответствующие аминокислоты и в результате происходит синтез белка.
При этом чрезвычайно интересно то, что акцептор - тот триплет, который определяет присоединение данной аминокислоты и который сидит в этой т-РНК, и антикодон данной т-РНК сочетаются в данной т-РНК самой структурой этой т-РНК. Эта структура, а тем самым и соответствие акцептора и антикодона, закодированы в структуру ДНК, на которой была синтезирована данная и-РНК и это соответствие никак не связано со свойствами самих акцептора и антикодона. Тем самым существует именно произвольная связь антикодона и соответствующей аминокислоты, что позволяет говорить о существование действительно двух планов. Планом выражения являются те или иные последовательности нуклеотидов, а планом содержания - запускаемые ими метаболические процессы. Об этом свидетельствует и то, что если использовать искусственные т-РНК, можно поменять соответствие кодируемой аминокислоты и соответствующего ей кодона. Несмотря на неправильное соответствие акцептора и адаптера, белки - хотя и ненужные - синтезироваться будут. Таким образом, будет иметь место какая-то смысловая деформация. C такой точки зрения можно рассматривать генезис рака.
А.Г. Если выразить то, что вы сказали сейчас, простым человеческим языком: они друг друга не поняли. Произошел сбой в передаче информации.
С.Ч. Да, конечно. И в этом смысле, это классический, то есть наиболее яркий, пример того, как план выражения - структура и-РНК - и план содержания - метаболические процессы - взаимно трансцендентны, не детерминируются друг другом, в частности, не детерминируются физическим субстратом, а детерминируются просто тем, какие именно триплеты присутствуют в конкретной т-РНК.
А.Г. То есть сигнал идет один и тот же, а воспринимается по-разному - я говорю с одним человеком, и он меня понимает, я говорю то же самое другому человеку, и он меня отказывается понимать. В результате так происходит?
С.Ч. Да, но это уже будет на уровне аналогии.
А.Г. Но я для себя пытаюсь усвоить, разложить по полочкам.
А.С. Что касается рака, то с позиций биосемиотики я его коснусь чуть позже.
А сейчас - несколько слов о генах вообще. Гены как таковые, в принципе, можно тоже рассматривать как само- и взаимосогласованные интерпретируемые знаки в системах. Это - вопрос дискутабельный: Джеспер Хоффмейер, очень известный датский биосемиотик, в переписке со мною это отрицал, процитировав фразу генетика Левонтина: «Genes do nothing». Но мне ситуация представляется обратной. Ведь есть удивительные факты, ярко демонстрирующие знаковую, семиотическую природу генов. До сих пор казалось очевидным, что, поскольку в ядрах клеток всех организмов ДНК-белковый код универсален, то каждый ген содержит однозначную инфомацию о кодируемых им функциях. Но вот прочитали разные геномы. В частности, оказалось, что у человека и у дрожжей последовательности нуклеотидов некоторых важных работающих генов почти идентичны. И вот что поразительно. У человека мутации в одном из них вызывают семейную сердечную миопатию, в другом - наследственную глухоту, в третьем - кожный рак ксеродерму, в четвёртом - неполипозный рак кишечника, в пятом - специфические поражения печени. А ведь дрожжи - это одноклеточные грибы; у них нет ни сердца, ни ушей, ни кожи, ни кишок, ни печени! Одни и те же гены у них проявляются совсем не так, как у нас. Иными словами, в разных организмах, дрожжах и человеке, одни и те же знаки - гены интерпретируются совершенно по-разному, в зависимости от организации самих интерпретирующих систем - геномов, клеток, организмов.
Но гены можно рассматривать не только как интерпретируемые знаки и/или их совокупности, но и как системы, сами способные интерпретировать другие знаки, в частности и другие гены. Так, опероны, открытые Жакобом, Вольманом и Моно ещё в начале 1960-х гг., - это небольшие генные системы, сами структуры которых придают им свойства своеобразных логических ячеек: они сами могут как бы давать тот или иной самосогласованный, адекватный ответ, - запуская работу своих генов, кодирующих специальные небольшие наборы ферментов - в ответ на наличие или отсутствие их специфического субстрата (например, сахара лактозы), или же на потребность в их специфическом продукте (например, в аминокислоте триптофане). В общем, каждый конкретный оперон - это самодостаточная система, некая логическая ячейка. А состоит он всего-то из специфического участка ДНК, кодирующего нужные ферменты, ферментов синтеза РНК, запускающих его работу, и ферментов, кодируемых им самим.
Если же говорить о генах вообще, то мы можем увидеть, как в целом в течение эволюции они как бы учатся интерпретировать сигналы. Если из современных организмов в порядке их сложности построить ряд, соответствующий общим эволюционным представлениям, и сравнить нуклеотидные последовательности в ДНК, составляющие их разные гены и целые геномы, то видно, как возрастают следующие показатели. (1). Общие величины геномов.
Так, у кишечной палочки - около 3.6 млн. нуклеотидов, в них - чуть более 3.2 тыс. генов, у нас - 3.2 млрд. нуклеотидов и примерно 40 тыс. генов. Промежуточные по сложности организмы - дрожжи, круглые черви, дрозофилы - по этим показателям занимают соответствующие промежуточные положения. (2) Разнообразие ДНК-текстов. (3). Среднее количество нуклеотидов на ген, то есть избыточность текста и длины регуляторных участков, которые интерпретируют сигналы, управляющие работой генов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69
Давайте мы сейчас посмотрим схему биосинтеза белка и на ней это поясним. Здесь дана принципиальная схема биосинтеза белка. Итак, у нас имеется (показана наверху) молекула ДНК, знаменитая двойная спираль, на разных фрагментах которой как на матрице синтезируется два типа рибонуклеиновых кислот (РНК). Длинная информационная РНК (и-РНК), которая насаживает на себя несколько рибосом, и маленькие, коротенькие (они нарисованы внизу) т-РНК, транспортные РНК. Эти т-РНК садятся на и-РНК, после чего и-РНК с сидящими на ней т-РНК протаскиваются через рибосомы, в результате чего получается белок. В общем, это и есть то, что принято называть генетическим кодом в его действии.
В чем же тут семиотичность? Для ответа на этот вопрос давайте обратимся к предшествующей схеме, схеме строения т-РНК. На ней видно, что в т-РНК есть это нижний лепесток, на вершине которого располагается так называемый антикодон, который знает, куда садиться на и-РНК. Наверху показан акцептор, к которому присоединяется соответствующая аминокислота. В рибосоме всё это находится вместе. За счет присоединения этих т-РНК в определенные места и-РНК, сближаются и соответствующие аминокислоты и в результате происходит синтез белка.
При этом чрезвычайно интересно то, что акцептор - тот триплет, который определяет присоединение данной аминокислоты и который сидит в этой т-РНК, и антикодон данной т-РНК сочетаются в данной т-РНК самой структурой этой т-РНК. Эта структура, а тем самым и соответствие акцептора и антикодона, закодированы в структуру ДНК, на которой была синтезирована данная и-РНК и это соответствие никак не связано со свойствами самих акцептора и антикодона. Тем самым существует именно произвольная связь антикодона и соответствующей аминокислоты, что позволяет говорить о существование действительно двух планов. Планом выражения являются те или иные последовательности нуклеотидов, а планом содержания - запускаемые ими метаболические процессы. Об этом свидетельствует и то, что если использовать искусственные т-РНК, можно поменять соответствие кодируемой аминокислоты и соответствующего ей кодона. Несмотря на неправильное соответствие акцептора и адаптера, белки - хотя и ненужные - синтезироваться будут. Таким образом, будет иметь место какая-то смысловая деформация. C такой точки зрения можно рассматривать генезис рака.
А.Г. Если выразить то, что вы сказали сейчас, простым человеческим языком: они друг друга не поняли. Произошел сбой в передаче информации.
С.Ч. Да, конечно. И в этом смысле, это классический, то есть наиболее яркий, пример того, как план выражения - структура и-РНК - и план содержания - метаболические процессы - взаимно трансцендентны, не детерминируются друг другом, в частности, не детерминируются физическим субстратом, а детерминируются просто тем, какие именно триплеты присутствуют в конкретной т-РНК.
А.Г. То есть сигнал идет один и тот же, а воспринимается по-разному - я говорю с одним человеком, и он меня понимает, я говорю то же самое другому человеку, и он меня отказывается понимать. В результате так происходит?
С.Ч. Да, но это уже будет на уровне аналогии.
А.Г. Но я для себя пытаюсь усвоить, разложить по полочкам.
А.С. Что касается рака, то с позиций биосемиотики я его коснусь чуть позже.
А сейчас - несколько слов о генах вообще. Гены как таковые, в принципе, можно тоже рассматривать как само- и взаимосогласованные интерпретируемые знаки в системах. Это - вопрос дискутабельный: Джеспер Хоффмейер, очень известный датский биосемиотик, в переписке со мною это отрицал, процитировав фразу генетика Левонтина: «Genes do nothing». Но мне ситуация представляется обратной. Ведь есть удивительные факты, ярко демонстрирующие знаковую, семиотическую природу генов. До сих пор казалось очевидным, что, поскольку в ядрах клеток всех организмов ДНК-белковый код универсален, то каждый ген содержит однозначную инфомацию о кодируемых им функциях. Но вот прочитали разные геномы. В частности, оказалось, что у человека и у дрожжей последовательности нуклеотидов некоторых важных работающих генов почти идентичны. И вот что поразительно. У человека мутации в одном из них вызывают семейную сердечную миопатию, в другом - наследственную глухоту, в третьем - кожный рак ксеродерму, в четвёртом - неполипозный рак кишечника, в пятом - специфические поражения печени. А ведь дрожжи - это одноклеточные грибы; у них нет ни сердца, ни ушей, ни кожи, ни кишок, ни печени! Одни и те же гены у них проявляются совсем не так, как у нас. Иными словами, в разных организмах, дрожжах и человеке, одни и те же знаки - гены интерпретируются совершенно по-разному, в зависимости от организации самих интерпретирующих систем - геномов, клеток, организмов.
Но гены можно рассматривать не только как интерпретируемые знаки и/или их совокупности, но и как системы, сами способные интерпретировать другие знаки, в частности и другие гены. Так, опероны, открытые Жакобом, Вольманом и Моно ещё в начале 1960-х гг., - это небольшие генные системы, сами структуры которых придают им свойства своеобразных логических ячеек: они сами могут как бы давать тот или иной самосогласованный, адекватный ответ, - запуская работу своих генов, кодирующих специальные небольшие наборы ферментов - в ответ на наличие или отсутствие их специфического субстрата (например, сахара лактозы), или же на потребность в их специфическом продукте (например, в аминокислоте триптофане). В общем, каждый конкретный оперон - это самодостаточная система, некая логическая ячейка. А состоит он всего-то из специфического участка ДНК, кодирующего нужные ферменты, ферментов синтеза РНК, запускающих его работу, и ферментов, кодируемых им самим.
Если же говорить о генах вообще, то мы можем увидеть, как в целом в течение эволюции они как бы учатся интерпретировать сигналы. Если из современных организмов в порядке их сложности построить ряд, соответствующий общим эволюционным представлениям, и сравнить нуклеотидные последовательности в ДНК, составляющие их разные гены и целые геномы, то видно, как возрастают следующие показатели. (1). Общие величины геномов.
Так, у кишечной палочки - около 3.6 млн. нуклеотидов, в них - чуть более 3.2 тыс. генов, у нас - 3.2 млрд. нуклеотидов и примерно 40 тыс. генов. Промежуточные по сложности организмы - дрожжи, круглые черви, дрозофилы - по этим показателям занимают соответствующие промежуточные положения. (2) Разнообразие ДНК-текстов. (3). Среднее количество нуклеотидов на ген, то есть избыточность текста и длины регуляторных участков, которые интерпретируют сигналы, управляющие работой генов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69