Лекция 6. Причуды генетики

В публикации «Лекций» возможны перерывы – хотя я буду стараться их избегать. Вот сейчас перерыв между пятой и шестой лекцией, помимо сложности последней, вызван и вполне, на мой взгляд, уважительной причиной – меня уволили с работы, и всё последнее время происходил переходный процесс – передача дел, подписывание обходного листа. Это не способствует писанию лекций, не говоря уже об ухудшении морального состояния. А ещё я, теперь можно признаться, пользовался интернетом на работе. Дальше этот номер не пройдёт. Итак – Лекция №6:

«В контакте» есть группа «Учёные против лженауки» - по крайней мере, существовала несколько лет назад. Тогда я частенько там появлялся. Однажды я завёл там тему «Генетика как лженаука». Я специально выбрал такое провокационное название, чтобы привлечь внимание людей, входящих в эту группу, и своего добился. Как ни странно, эта группа в основном посещалась как раз биологами, и они дружно на меня набросились.
Смысл моей темы, то есть моих обвинений в сторону генетики,  сводился к следующему.
Одной из основных аксиом, лежащих в основании современной генетики, является положение о том, что при делении клеток дочерние ДНК являются точными копиями материнской. Но по утверждению той же самой генетики, ДНК является полным носителем наследственной информации, то есть в ДНК хранится вся без исключения информация, как строить организм. Строительство организма – это последовательное строительство клеток. Стало быть, программа строительства клетки тоже должна быть записана в её ДНК. То есть, там записано, какие белки создавать, и клетка по этой программе начинает строить себя как мышечную, или костную, или эпителиальную, или нервную и т.д.
А если в каждой дочерней клетке находятся те же ДНК, что и в материнской, строиться и делиться эти клетки должны в точности как материнская. Значит, все клетки должны быть одинаковыми. Откуда же берётся такое разнообразие клеток живого организма? Где записана программа, которая заставляет одну клетку стать мышечной, другую – кровяной и т.д.?
Получается парадокс: или наследственная информация записана не только в ДНК, а где-то ещё (и тогда надо определить, где), или предположение о точном копировании ДНК при делении клеток неверно.
Мне кажется, что то, что я только что написал, предельно ясно. Тем не менее,  из многочисленных моих критиков «в контакте» нашлось только два человека, которые меня поняли! Остальные просто ругались и отсылали меня читать учебник. Учебник я читать не стал, но за последующие годы я сталкивался с несколькими биологами, в том числе с одним доктором наук. На этот мой вопрос они отвечали так: «Это сложный вопрос, ответ на него науке  неизвестен».
Что же касается тех двух, которые меня поняли «в контакте», то один из них написал: «А Виктор прав! Как же мне самому это в голову не пришло?». На него тут же накинулись коллеги, и он ушёл из обсуждения.
Второй стал спорить по существу. Он дал ссылку на статью на английском языке, в которой этот вопрос ставился для мухи дрозофилы. В статье говорилось, что в оплодотворённой яйцеклетке дрозофилы содержится некое вещество (название которого я, естественно, тут же забыл навсегда), концентрация которого в разных концах клетки различна. И с той стороны, где этого вещества больше, всегда потом возникает, скажем, голова, а где меньше – брюшко. Мой оппонент полагал, что эта статья закрывает вопрос - всё дело в разнице концентраций веществ в клетке, которая будет делиться. Разница концентраций веществ действительно вносит в ситуацию асимметрию, и вполне реален вывод о том, что первичный толчок к направлению деления клетки даёт именно она. Но этот механизм слишком слаб, чтобы вообще объяснить формирование сложного организма. За давностью лет я не помню точно, как именно я доказывал свою правоту – только идеи сохранились,  а конкретные слова вылетели из головы. Поэтому если вдруг тот мой оппонент найдёт эти мои лекции и будет говорить, что я доказывал ему не так, и поэтому он моих аргументов не понял – он прав. Я скажу так, как я бы сказал сейчас, если бы мне пришлось доказывать это утверждение.
Если концентрация вещества меняется от одного конца к другому, то после деления в каждой клетке будет разное его количество. Например, если предположить, что концентрация меняется от нулевой на одном конце до максимальной на другом линейно, то после деления в одной клетке будет ; всего вещества, а во второй – ;. Не буду писать интегралы или рисовать картинки – они просты, и каждый может  сделать выкладки самостоятельно. Пусть эти две клетки вновь поделятся (линейную зависимость концентрации вещества сохраняем). Тогда в 4-х клетках будет последовательно 7/16, 5/16, 3/16, 1/16 вещества (в сумме всегда будет 1). Видно то, что и без цифр было понятно: что разница концентраций в соседних клетках с каждым делением уменьшается. Представьте себе, что прошло делений 10 (в результате имеется 1024 клетки). Разница концентраций (в предположении, что они вытянуты в линию) уменьшится по сравнению с исходной тоже примерно в 1000 раз. Если клетки не вытянуты в линию, то части их будут иметь гораздо меньшие различия в концентрации этого вещества, но разница в концентрации между этими частями будет больше. Общего вывода это не меняет, потому что основное возражение вот такое: где-то, после нескольких делений, когда клеток уже достаточно много, вдруг в нём начинает формироваться какой-либо специализированный орган – например, лапка. Значит, внутри клеток мухи дрозофилы должен стоять чувствительный датчик, который не просто измеряет концентрацию, а отличает концентрацию, скажем, 333/1000 от 334 /1000, потому что лапка формируется не с краю, а где-то в середине мухи. Представить себе даже существования такого чувствительного датчика невозможно, а ведь есть и ещё одно существенное возражение. Клетки имеют внутри определённые вещества не только потому, что их вырабатывают по команде ДНК – но ещё и потому, что есть в наличие сырьё для выработки этих веществ. Представить себе, чтобы количество вещества в клетке было всегда одинаково и не зависело от внешних условий, невозможно. Но тогда после многих делений точка с нужной разницей концентраций будет смещаться по телу мухи, и мы должны были бы видеть мух, у которых лапки ближе к голове или дальше от головы, чем у других. Но конструкция мух всегда одинакова и не нарушается. Пропорции всегда одни и те же, лапка вырастает в одном определённом месте. А как влияет недостаток полезных веществ? В произведении А.Платонова «Котлован» описывается рождение детей без ногтей вследствие голода, который перенесли их матери. Конечно, «Котлован» - художественное, а не научное произведение, но всё же Платонов жил в то время, которое описывал, а характер его правдивости и готовности к самым трудным и противоречащим господствующим догмам исследованиям виден в его произведениях любому, кто способен их понять. Так вот не сформированная часть организма – может быть, но все пропорции имеющихся органов были теми же, что у детей, рождавшихся без недостатка питательных веществ!
В современной статье утверждается, что различия в питании может вызывать превращение кобылки в саранчу (эти организмы отличаются прилично – хотя бы цветом (а это тоже химия). Но никакие различия не вызывают искажения пропорций или хотя бы появления смешанных форм – частично кобылок, частично саранчи.
Я не говорил оппоненту, но существует ещё одно возражение против концентрации как источника всякой специализации клеток: из-за поперечной симметрии мухи концентрация вещества в точке, где формируется левая лапка точно такая же как и в точке, где формируется правая лапка. Почему же никогда не вырастают две правые или две левые лапки, а всегда каждая на своём положенном месте?
И ещё одно возражение: в организме формируются не только лапки – там столько всего разного понапихано! И всё от концентрации одного  вещества (ну даже не одного – пусть нескольких)??
Он в ходе дискуссии сказал мне также в защиту своей теории (а, вернее, теории из той статьи на английском языке), что если внести это вещество в любую клетку, то можно вырастить лапку хоть на спине. Я, к сожалению, не спросил – а как добиваются, чтобы выросла именно лапка, а не, скажем, крыло? Или если лапка – какая из шести? Но даже если это и правда, то теорию концентрации это не подтверждает. Это всего лишь означает, что механизм переключения направления развития клеток достаточно хрупкий, и если изловчиться и садануть по нему ломом, он может переключиться в неправильном направлении.
Когда же я высказал мнение о том, что ДНК дочерних клеток должны отличаться от ДНК материнской, он ответил: «Для такого вывода нет оснований».
Ну что ж, хоть биологов прошибить не удалось, попробую всё же изложить, как я понимаю этот вопрос.
Известно, что ДНК очень сложна. Хоть биологи и хвастают, что им удалось расшифровать геном человека (т.е. записать все нуклеотиды, входящие во все молекулы  ДНК), назначение ДНК и её работа им непонятна.
Вот слова из Википедии (в статье «Геном»):
«Кодирующие белок последовательности (множество последовательностей составляющих экзоны) составляют менее чем 1,5 % генома. Не учитывая известные регуляторные последовательности, в человеческом геноме содержится масса объектов, которые выглядят как нечто важное, но функция которых, если она вообще существует, на текущий момент не выяснена. Фактически эти объекты занимают до 97 % всего объёма человеческого генома».
А вот слова оттуда же из статьи «Мусорная ДНК»:
«Мусорная ДНК (англ. junk DNA) — последовательности геномной ДНК, функции которых пока не установлены. Термин был впервые предложен Сусуми Оно в 1972 году. Ранее считалось, что около 95 % последовательностей ДНК генома человека можно отнести к мусорной ДНК. Такие последовательности включают в себя последовательности интронов и участки ДНК между генами, а также повторенные участки. Однако в 2012 году в публикациях проекта «Энциклопедия элементов ДНК» (ENCODE) было показано, что доля мусорной ДНК сильно завышена, и до 80 % генома имеет биохимические функции».
Пусть биологи дальше разбираются в функциях ДНК, это их работа. Замечу, что вопрос, который составляет основание этой лекции, им в голову не приходит. Даже слов о том, что клетка в одних условиях вырабатывает одни белки, а в других – другие, мне найти не удалось. Важно здесь то, что вместе с известными функциями ДНК – нести информацию о строении РНК (и производить РНК) и нести информацию о строении белков (и производить белки) ДНК имеет ещё другие функции, которые современным биологам неизвестны.
Более того, давно известно, что дочерние ДНК не являются точными копиями материнской – они укорачиваются! Это явление отметил советский учёный А.М.Оловников в 1971 году, и объяснял этим механизм старения человека. Два американца потом получили за эту теорию нобелевскую премию.
И почему же не предположить, что некоторые участки ДНК имеют ещё одну функцию – изменяясь в процессе деления, нести в себе информацию о номере деления и положении в процессе деления (то есть, условно говоря, если клетка имела номер 0, то после деления дочерние клетки имеют номера 00 и 01, а их дочерние клетки – 000,001 и 010,011. Тогда в каждой ДНК будет уникальный участок, в котором записан и номер деления -  в нашей условной интерпретации количество цифр в номере – и место клетки, поскольку все номера уникальны.
Теперь осталось только предположить, каков механизм запуска определённых программ в зависимости от номера клетки. Он может быть такой: номер, который я здесь условно написал в виде цифр – это участок ДНК. А ДНК приспособлена, чтобы вырабатывать определённые вещества (РНК или белки). Уникальный номер  - это уникальный участок ДНК, которого нет в других клетках. Он может выработать некий фермент, который оказывается катализатором для формирования одних и ингибитором для формирования других белков. Белки, которые начинают формироваться под действием этого катализатора, и вызывают специализацию клетки.
Таких катализаторов должно быть несколько – для определения каждого вида клеток: мышечных, нервных, эпителиальных и т.д. Возможно (а я думаю, что очень вероятно), что механизм переключения пути развития с помощью уникального участка ДНК дополняется механизмом подтверждения выбранного направления, который исключает возможность случайных сбоев. После выбора пути развития клетка начинает сама производить вещество, необходимое для катализа нужных белков. И тогда, если уж клетка начала формироваться как мышечная, она не сможет изменить это направление.
Вроде бы предположение простое и объясняет все особенности специализации клеток – в частности, то, что живые существа переключают пути развития своих клеток всегда в нужный момент, независимо от изменений концентрации каких-либо веществ в себе, вызванных воздействием окружающей среды.  Как минимум в качестве рабочей гипотезы сгодится. Но нет – почему-то биологи не хотят принимать такое допущение. Видимо, потому что у меня нет биологических учёных степеней и званий.
В беседе с оппонентом «В контакте» я показал ему ещё одну странность традиционных представлений генетиков, которая только тогда пришла мне в голову. ДНК при копировании должна раскручиваться.
Из статьи «Хромосома»:
«Например, в молекулах ДНК хромосом человека насчитывается от 50 до 245 миллионов пар азотистых оснований».
Чтобы расплести хромосому (она же молекула ДНК), надо сделать от 5 до 24,5 миллионов оборотов (один виток ДНК содержит примерно 10 пар азотистых оснований). Если ДНК расплетается за минуту, она должна крутиться с угловой скоростью минимум 5 МИЛЛИОНОВ оборотов в минуту. Электродвигатели, для сравнения, имеют частоту вращения 3000 оборотов в минуту – почти в 2000 раз меньше. Как представить столь бешено крутящуюся молекулу? Да ещё надо учесть, что она не прямая – концы поэтому должны болтаться со страшной силой. Оппонент сказал, что я ничего не понимаю – молекулы рвутся в процессе расплетения, а потом соединяются вновь. Но даже в этом случае для одного расплетения молекула должна рваться и соединяться тысячи раз. А чтобы представить, что такое молекула ДНК, в начале этой лекции размещаю картинку – модель ДНК. Вы можете себе представить, чтобы такая колбаса разрывалась тысячи раз в минуту, затем крутиласть с частотой тысячи оборотов в минуту, а затем отыскивала место разрыва и склеивалась вновь? Я не могу, а биологи могут легко. По-видимому, и я сказал это оппоненту, здесь сказывается то, что я технарь, и то, с чем работаю, делаю или ремонтирую собственными руками, а они – биологи – сами ничего не делают, а только смотрят, что делает природа. Поэтому им всё легко.
В статье «Репликация ДНК» есть ещё одна фраза:
«Репликационная вилка движется со скоростью порядка 100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500—5000 — у эукариот».
Репликационная вилка – место расплетения ДНК. Человек относится к эукариотам. Значит, для расплетения 50-миллионной ДНК нужно 10 тысяч минут, то есть более 150 часов. Это, конечно, снижает потребную скорость вращения ДНК, но что-то не верится в такую скорость деления клеток.
Да вот и статья «Митоз» (так называется по-учёному деление клеток):
«Митоз клеток животных, как правило, длится 30—60 минут».
Но это включение сделано так, к слову, чтобы показать, что ДНК  и механизмы её работы изучены очень плохо.
Между прочим, предложенный в этой лекции механизм выбора направления развития клетки объясняет и то, каким образом при специализации клеток у живых существ могут исчезать целые органы, как конечности у змей. Для этого совсем нет необходимости стирать участки ДНК, в которых заложена информация о строении конечностей – достаточно обеспечить в том момент, когда должна возникать конечность, большую концентрацию вещества, которое стимулирует развитие клетки по уже выбранному пути, и новое вещество, которое должно было заставить клетку отклониться от этого пути, начать формировать новый орган, не сработает.
Это же объясняет наличие атавизмов: у человека где-то есть программа строительства хвоста, лишних сосков, волос по всему телу, но все эти программы не срабатывают – к моменту, когда они должны бы сработать, накоплено достаточное количество катализатора другого пути. Естественно, под какими-то редкими воздействиями концентрации веществ могут меняться – и без нарушения в ДНК в организме могут сформироваться органы, которых не должно быть, которые были у далёких предков.

Вообще-то эта лекция выпадает из основного направления изложения. Мышление здесь как-то осталось в стороне. Ну и что, мне так захотелось. А может быть, в дальнейшем она нам ещё пригодится.