От оргазма до бессмертия. Записки драг-дизайнера

Очень многабукаф

На принятом одно время среди сетевой молодежи падонкаффском наречии выражение «очень многабукаф» обозначало многословный текст, перенасыщенный плохо понимаемой информацией. Вот и в клетке, элементарной частичке живого организма, можно насчитать десятки тысяч молекул, связанных друг с другом весьма разнообразными способами. Здесь и ферменты, и гистоны, и витамины, и липиды, и... Еще очень много непонятных названий обрушилось бы на ошарашенного читателя, если бы он случайно открыл простейший учебник биохимии. Эта наука, биологическая химия, как раз и изучает всевозможные взаимодействия и химические реакции между ферментами, нуклеиновыми кислотами и прочими — короче, между молекулами химических соединений, присутствующих в клетке.

А поскольку существует огромное количество типов и разновидностей таких молекул (десятки тысяч — это минимальная оценка), то понятно, что даже приблизительные биохимические схемы, показывающие, как из молекулы А получается молекула Б, расползаются до размеров стендовых топографических карт генерального штаба: ведь в процессе «из А — в Б» участвуют обычно еще две-три сотни различных веществ. И подобно тому, как квадратик дивизии на карте генерального штаба превращается в сложный узор пятен, связанных запутанной паутиной стрелок и линий на карте командира дивизии, схемы химических превращений молекул в организме все больше и больше усложняются с дальнейшим развитием биохимии. Очень часто оказывается, скажем, что вещество М, которое, как ранее предполагалось, замешано в превращении А -> Б, на самом деле не однородное химическое соединение, а целый набор молекул от Мi до Мn, каждая из которых играет свою роль в таком превращении и обладает своей биологической функцией.

В этом и состоит прогресс биохимии: открыть еще один тип веществ, необходимых клетке для нормальной жизнедеятельности, проследить еще один возможный путь перестройки молекулы А в молекулу Б или уточнить детали на уже известном пути. Как следствие, хороший вузовский учебник, который и сорок лет назад насчитывал страниц восемьсот, но все же вмещался в один том, теперь не влезает и в трехтомник. Хорошо хоть читать его необязательно — ведь есть интернет со спасительным «Гуглом»...

С точки зрения биохимии клетка представляет собой очень сложную систему взаимодействующих молекул. Но молекулы состоят из атомов, атомы из элементарных частиц, те из кварков, кварки из струн, и ни один здравомыслящий физик не поручится, что это — последняя ступень, ведущая вглубь материи. Однако обширный опыт исследований реконструированных, то есть изъятых из живой клетки, биохимических систем показывает, что никаких других взаимодействий, кроме обычных химических, в них не реализуется. А ведь химия — это в каком-то смысле физика молекул, и, следовательно, именно изучением молекул и взаимоотношений между ними и ограничивается задача биохимии (в основном; если быть более точными, придется вспомнить и ионы, и радикалы, и даже иногда отдельные электроны).

Итак, клетка — повторим еще раз — есть совокупность огромного числа различных биологических молекул, вступающих друг с другом в самые разнообразные отношения, уровень сложности которых трудно себе даже представить. Напрашивающееся сравнение с какой-нибудь технической, технологической или бюрократической системой — автозаводом-гигантом, конструкторским бюро космических кораблей или штаб-квартирой компании «Гугл» — не подойдет: все они значительно уступают биохимической фабрике-клетке как по количеству «участников производства», так и по «номенклатуре продукции», и особенно по уровню «организации производства». В нормальных условиях каждая клетка и организм в целом действуют с надежностью, удивительной для систем такой колоссальной сложности.

Такая надежность достигается чрезвычайно четким регулированием и управлением всеми действиями биохимической системы организма. Многотысячный биохимический оркестр (употребим и это сравнение) должен уметь играть свою мелодию с точностью до одной тридцать второй доли ноты. Иначе наступит какофония, хаос, развал. А коль скоро это не происходит, значит, у биохимического оркестра есть дирижеры, есть что-то, эффективно регулирующее взаимоотношения биологических молекул. Или Кто-то — но такая гипотеза в рамках биохимии не рассматривается.

Это регулирование осуществляется через механизм обратной связи, открытый кибернетикой, наукой об управлении системами (еще одна, наряду с генетикой, «продажная девка империализма», как говорила когда-то все та же советская пресса). Функционирует он следующим образом: предположим, что для нормальной работы системы величина Mi, зависящая от величины М2 и воздействующая на величину М3, должна находиться на каком-то определенном уровне. Если по каким-то причинам уровень величины М3 изменяется, это сразу же сказывается на уровне величины М3. Но величина М2 тоже зависит от величины М3 (в этом и состоит обратная связь), и поэтому уровень М2 также изменяется, что В силу влияния М2 на М1 возвращает уровень М1 к норме. Схематически это выглядит так:

Иллюстрацией может послужить хорошо известная большинству россиян история. Олигарх Б., спонсировавший, как он утверждал, выдвижение политика П. на вершину власти, приобрел слишком большое влияние, ущемив, в частности, интересы олигарха А. Тот, однако, нашел подход к П. и при его поддержке скупил большинство активов олигарха Б., после чего Б. пришлось эмигрировать в город Л., где он и нашел свой конец. В дальнейшем, при очередной переналадке системы, в тот же город отправился и олигарх А. — но это уже другой сюжет.

Конечно, в реальных системах (и в политике тоже) цепочка обратной связи не такая упрощенная «трехчленная», а гораздо более запутанная и состоит из множества звеньев. Но общий принцип остается тем же. В биохимических системах, от клетки до организма, существуют особые типы веществ (их так и называют — биорегуляторы), основная задача которых состоит в управлении жизненными процессами, причем схема регулирования заключается в пере- или недопроизводстве биорегулятора в ответ на происходящие в системе изменения. Говоря о биохимических системах, можно, кроме того, заменить несколько абстрактный термин «уровень величины М1» вполне конкретным: «концентрация вещества М1», Справедливости ради следует упомянуть, что существует еще и регуляция систем организма с помощью нервных импульсов; но нас будут интересовать биорегуляторы-молекулы, а точнее говоря, их роль в медицине.

Ведь болезнь практически всегда сопровождается нарушением биохимической регуляции организма. Более того, во многих случаях такое нарушение и есть главная причина болезни. Правда, практикующий врач не всегда станет «опускаться» на биохимический уровень для объяснения причин возникновения болезни. И без того ясно, что причиной гипертонии в преклонном возрасте чаще всего является склероз сосудов, а сильная простуда может повлечь за собой как воспаление легких, так и межреберную невралгию. Хирургу еще проще: он имеет дело, как правило, с уже развитой формой болезни и думает не о том, какова концентрация тех или иных веществ в организме, а о сложностях предстоящей операции.

Это естественно; врач лечит конкретного больного, а не абстрактный организм, и его знакомство с данной болезнью начинается с симптомов, каждый из которых может быть следствием доброго десятка биохимических причин. И все же тезис о неразрывной связи между болезнью и сбоями молекулярных механизмов биохимической регуляции уже твердо внедрился в сознание современных врачей.

Впрочем, совсем недавно даже в США, цитадели передовой медицины, еще можно было встретить врачей старой формации. Один из них, очень пожилой итальянец, предлагал мне, помнится, намазать волдыри на коже — результат неосторожного контакта с ядовитым растением — овсяной кашей, а не принимать какие-либо таблетки. На стене его офиса красовался диплом доктора медицины, полученный в университете города Болонье в «двадцатом году фашистской эры», то есть в 1942 году. Каша помогла — волдыри прошли за пару дней.

Далеко не каждый тип молекул внутри клетки годится на ответственную роль биорегулятора: из нескольких тысяч можно перечислить всего несколько десятков (среди них и предмет нашего особого интереса — пептидные молекулы). Но именно эти немногие избранные и являются подлинными дирижерами великого биохимического оркестра, заставляющими изначальный хаос взаимных молекулярных превращений стать строго упорядоченным элементом живого.