Уильям Оден, большой поклонник книжек про Алису, ставит тот же вопрос в своей поэме «Беспокойный возраст». Правша-ирландец, сидя в нью-йоркском баре и любуясь своим отражением в зеркале, произносит:

Вино содержит винный спирт, молекула которого, как мы видели в предыдущей главе, симметрична. Зеркальное отражение этой молекулы на спирт не влияет, так же как и на воду в молоке. Но в состав вина входят, кроме того, асимметричные соединения углерода, которые называются сложными эфирами, и именно они определяют аромат вина, его букет. Никто не знает, каков будет букет у зазеркального спиртного, но можно поручиться, что оно будет отличаться по вкусу от обычного — если, конечно, его будет пить не зазеркальный ирландец.

Вне живых организмов химические соединения, встречающиеся в природе, или симметричны, или правая и левая модификации входят в их состав в равных пропорциях. В живых организмах — наоборот. Человеческий организм насыщен асимметричными углеродными соединениями, по большей части их левыми модификациями. Получите зеркально отраженную молекулу и кристаллическую структуру золота — они останутся точно теми же, что и прежде. «Отраженный» стакан молока или рюмка виски — будут отличаться от прежних[32]. Некоторые вещества, содержащиеся в молоке и в виски, не совместимы с зеркальными двойниками из-за своей молекулярной структуры. То же и с человеком. Добейтесь отражения его аминокислот, и вы получите из правых левые, а при отражении альфа-спирали белков она превратится из правой в левую. Пожалуй, все молекулы человеческого организма, за исключением молекул воды, могут быть превращены в зеркальные близнецы, которые, как сказала бы Алиса, «устроены совсем не так».

Глава 14. Живые молекулы

В математике всегда можно провести четкую грань между любыми двумя классами математических объектов. Геометрическую фигуру мы либо можем, либо не можем совместить с ее зеркальным изображением. Асимметричная фигура относится или к правому, или к левому типу. Каждое целое число или четно, или нечетно. Нет целого числа, четность которого можно было бы истолковать двояко. Но в реальном мире всегда трудно провести определенные границы; исключение представляет только микромир, где действуют квантовые законы, например, деготь — твердое тело или жидкость? А какого цвета ликер «Шартрез» — зеленого или желтого? Большинство физических свойств может меняться непрерывно в виде спектра, но без четких внутренних разграничительных линий. Как бы вы ни пытались определить границу, всегда найдутся объекты, столь близкие к ней, что недостаточная точность обычного языка не позволяет определить, по какую сторону от этой линии они лежат.

К свойству, называемому жизнью, все сказанное относится в полной мере.

Вспомните вирусы, эти самые маленькие из известных биологических объектов, которые обладают способностью «есть» (поглощать различные вещества из окружающей среды), расти и воспроизводить себе подобных. Они много меньше бактерий (бактерии даже заражаются вирусами, так же как люди бактериями). Они беспрепятственно проходят через самые тонкие фарфоровые фильтры. Миллионы их поместятся на кончике иглы. Вирусы невидимы в обычный микроскоп, поскольку размеры их меньше длины световой волны, но у биохимиков есть очень тонкие методы исследования строения вирусов при облучении их рентгеновскими лучами или бомбардировке элементарными частицами.

Можно, правда, сказать, что и кристалл «растет», но в весьма тривиальном смысле. Если поместить кристалл в раствор того же вещества, из которого состоит решетка кристалла, то это вещество начнет осаждаться на его поверхности; чем больше откладывается вещества, тем крупнее становится кристалл. Но вирусы, как и все живые существа, растут более удивительным образом. Извлекая из окружающей среды химические элементы, они синтезируют соединения, которых нельзя найти в ней, а затем создают из этих соединений сложные структуры — собственные копии. Способность вирусов заражать другие организмы и иногда убивать их связана именно с этим свойством. Вирусы населяют клетки зараженного организма и подчиняют себе их механизм, как бы снабжая его новыми рабочими чертежами. Они заставляют клетки изготовлять не то, что им положено, а то, что нужно самим вирусам для воспроизводства.

В своей способности размножаться (производить себе подобных) вирус ведет себя, как живое существо. Но, будучи удален из живой ткани, он кристаллизуется! Кристаллы, образованные вирусами, часто принимают форму правильных многогранников: тетраэдров, икосаэдров, додекаэдров, ромбододекаэдров и так далее. Кристаллы эти абсолютно инертны и не проявляют никаких признаков жизни. Они так же «мертвы», как кристаллы кварца. Но введите этот кристаллик в растение или животное того вида, который поражается этим вирусом, и он сразу начнет свою смертоносную деятельность.

Первый вирус, открытый человеком и один из наиболее хорошо изученных к настоящему времени, вызывает «мозаичную болезнь» у растений табака. Кристаллизуясь, он образует крошечные стерженьки, которые можно увидеть в электронный микроскоп. Недавно было обнаружено, что каждый такой стерженек имеет спиральную структуру, образованную примерно 2000 молекул белка, а каждая молекула белка состоит из 150 аминокислот. Белковые молекулы навиваются на полый сердечник, идущий с одного конца стерженька к другому. В белок (а не в сердечник, как думали раньше) «вделана» одна-единственная правая спираль молекулы особого углеродного соединения, называемого нуклеиновой кислотой.

Нуклеиновая кислота не является белком, но как и последний, она относится к разряду полимеров, то есть соединений, гигантские молекулы которых образованы меньшими молекулами, выстроенными в цепочку. Звенья этой цепочки, известные под названием нуклеотиды, состоят из атомов углерода, кислорода, азота, водорода и фосфора; но если белки складываются из двадцати аминокислот, то в состав нуклеиновой кислоты входят только четыре различных нуклеотида. Тысячи нуклеотидов могут соединяться подобно аминокислотам в белке, образуя почти бесконечное множество различных комбинаций — миллиарды молекул различных нуклеиновых кислот. Как и молекулы аминокислот, каждый нуклеотид асимметричен — все они «левые». Поэтому каркас молекулы нуклеиновой кислоты, как и каркас белковой молекулы, образует правую спираль.

Существуют два вида нуклеиновых кислот — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Каждый вирус состоит из белковой оболочки, содержащей одну или несколько спиралей нуклеиновой кислоты. Вирус табачной мозаики содержит только одну спираль РНК. Некоторые вирусы состоят только из ДНК, некоторые — из ДНК и РНК. Нет сомнения, что зараженный вирусами организм убивает именно нуклеиновая кислота, а не белок. Когда вирус нападает на бактерию, его белковая оболочка прикрепляется к ней снаружи и остается там, а нуклеиновая спираль, как бур, проходит сквозь стенку внутрь клетки и начинает наводить новый порядок в механизме воспроизводства клетки. Вскоре клетка начинает изготовлять копии не себя самой, а захватчика-вируса. Сотни его дубликатов, укомплектованные и белковыми оболочками и спиралями нуклеиновых кислот, вырываются из пораженной клетки и нападают на ее соседок.

Как и белковые спирали, правые пружинки нуклеиновой кислоты часто свиваются в правые спирали большего размера. В 1962 году биохимики Йельского университета описали «трехступенчатую спираль» нуклеиновой кислоты — вирус бактериофага Т-2. (Бактериофаг — это вирус, поражающий только бактерии.) Головка его имеет форму бипирамидальной гексагональной призмы (рис. 40). К головке прикреплен белковый хвостик. Внутри головки заключена одна молекула ДНК, которая может просовываться и в хвостик. Эта молекула представляет собой «трехступенчатую» спираль. Первичная спираль — каркас молекулы ДНК. Он завивается вторично и наконец в третий раз превращается как бы в туго намотанную катушку ниток, которая плотно входит в призматическую головку вируса. Хвостиком вирус прикрепляется к клетке-кормилице и пробивает небольшую дырочку в ее мембране. Затем, вероятно, хвостик сжимается и один конец молекулы ДНК проникает в пробитую дырочку. Потом катушка в головке вируса начинает вращаться по часовой стрелке и вся молекула ДНК пробирается через отверстие, чтобы начать свое черное дело.