Беседы об информатике

Наш механизм обладает также памятью. Перемещая планки, вы как бы запоминаете, на каком берегу реки находятся волк, коза, капуста и перевозчик. Для самого проницательного читателя сделаем еще один намек. Перемещение клина 2 всегда влечет за собой перемещение клиньев 1 и 3. А заставить перемещаться клин 2 можно, если вы перемещаете сразу оба клина, 1 и 3. Иными словами, мысль (высказывание) о том, что можно перевозить козу, оказывается правильной (истинной) в том только случае, если волк и капуста уже находятся на другом берегу.

В мастерских природы

Каким образом те же рассуждения выполняются в мастерских природы и выполняются ли они вообще? Безусловно, да. К положительному ответу на этот вопрос вы, читатель, уже подготовлены всем тем, что говорилось в нашей второй беседе. Как рассуждает природа?

Минуя более простые процессы, рассмотрим в качестве примера синтез белков в живых клетках. Из отдельных нуклеотидов строятся молекулы двух веществ: рибонуклеиновой кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В первой беседе мы обратили внимание на РНК, а сейчас настала очередь посмотреть, что представляет собой ДНК.

Скажем сразу, молекула ДНК — это основной чертеж, в простейшем случае одной-единственной клетки, а в более сложном случае — всего организма, состоящего из множества клеток. Молекулы ДНК находятся в ядре каждой клетки, то есть в самом защищенном от внешних влияний месте. Оно и понятно, ведь молекулы ДНК содержат полный чертеж клетки и тем самым определяют все процессы ее жизнедеятельности.

Молекула ДНК представляет собой последовательность нуклеотидов, каждый из которых содержит одно из следующих оснований: аденин, гуанин, тимин и цитозин. Нуклеотиды входят в молекулу в самых разных сочетаниях, и в этом смысле молекула ДНК представляет собой как бы строчку символов. В каждом месте этой строчки выбирается один символ из четырех. Количество нуклеотидов в молекуле ДНК определяет сложность соответствующего организма.

Так полный чертеж вируса табачной мозаики составляется из 6230 нуклеотидов. Полный чертеж человеческого организма, то есть количество нуклеотидов в молекулах ДНК, входящих в состав всех 46 хромосом клетки человека составляет девять миллиардов. То, что это действительно полный чертеж организма, в настоящее, время доказано экспериментально. Хромосомы из клетки мыши, взятой из кожи, переместили в ядро яйцеклетки другой мыши, из которого предварительно удалили имевшиеся там хромосомы. Подвергшуюся операции яйцеклетку поместили в матку мыши. В положенный срок родился нормальный мышонок, представляющий собой точную копию особи, у которой были взяты хромосомы. От «матери» он при этом не унаследовал ничего. В настоящее время подобную биотехнологию начинают внедрять в промышленных масштабах для разведения племенного скота.

Итак что представляет собой полный чертеж человеческого организма? Это текст, содержащий девять миллиардов букв специального четырехбуквенного алфавита. В пересчете на русский алфавит это составит около 240 миллионов букв, то есть примерно 96 тысяч страниц типографского текста. Столько же, сколько содержит вся Большая советская энциклопедия. Судите сами, много это или мало? Конечно, речь идет только о чертеже организма, а не той информации, которая приобретается человеком в течение его жизни.

Вернемся к молекулам ДНК. Как правило, в ядре клетки молекулы ДНК существуют в виде пар, причем пары скручиваются в единую спираль. Молекулы отличаются друг от друга. В том месте, где у одной молекулы размещен аденин, у другой молекулы — тимин. А там, где у некой молекулы размещается гуанин, у другой — цитозин. Водородные связи объединяют пары оснований и тем самым удерживают две молекулы ДНК одну возле другой. Образование связанных пар оснований АТ и ГЦ характерно для всех молекул ДНК, и по этой причине оно получило название закона комплементарности.

Событием, чаще всего происходящим с живой клеткой, является ее деление. Перед делением спираль, состоящая из двух молекул ДНК, раскручивается. На каждой молекуле под действием специального фермента, называемого ДНК-полимераза, из нуклеотидов, растворенных в веществе клетки, строится вторая молекула, комплементарная к исходной. Таким образом, вместо одной спирали образуются две. После деления спирали расходятся по дочерним клеткам — по одной в каждую.

Что для нас самое интересное? Подобное удвоение, или, как говорят биологи, репликация, — единственный процесс, в котором участвует ДНК. Любые другие процессы жизнедеятельности клетки совершаются без участия ДНК, которая сохраняется в хорошо защищенном месте — в ядре клетки. Процессы, происходящие в клетке, управляются уже знакомыми нам молекулами РНК.