Любовь требует взаимности

Новые опыты не заставили себя ждать. Но результаты, которые они принесли, оказались довольно неожиданными.

В первых опытах Очоа для большинства аминокислот было найдено только по одному триплету, у очень немногих было по два и у одного три. Скоро и Ниренберг опубликовал следующую работу, и. его результаты почти совпадали с тем, что получил Очоа. Именно потому, что большинство аминокислот имело по одному триплету, я и смог сделать свою работу.

Небольшое число триплетов было связано с тем, что только немногие образцы самодельной РНК вызывали синтез белка. Активными были лишь те, что содержали достаточно много "У" (урацила). Поэтому все найденные триплеты содержали хотя бы по одному "У".

Но прошло совсем немного времени, и у биохимиков заработали почти все образцы РНК. Дело объяснялось просто. В первых опытах белок осаждали пятипроцентной трихлоруксусной кислотой. А она осаждает, как выяснилось позже, только белки, которые содержат много фенилаланина. Но фенилаланин, как это установили в самых первых опытах, зашифрован триплетом "УУУ". Когда же стали осаждать белки другими способами, смогли найти большое число новых триплетов, многие из которых вообще не содержали "У".

Проблема расшифровки кода сразу стала гораздо более сложной, чем казалось вначале. И, конечно, что касается моей собственной работы, ее выводы уже нельзя было считать правильными, так как набор триплетов, очевидно, гораздо больше, чем я учитывал. Какая-то доля истины в сделанных выводах оставалась, но это не была полная расшифровка кода. Можно было утешаться тем, что раньше огорчало: с аналогичными работами выступил ряд других авторов.

В том, что я не сделал великого открытия, не было ничего удивительного. Более того, это естественно и закономерно. Наука отвечает взаимностью только тем, кто доказал ей свою преданность долгой любовью. К "мимолетным увлечениям" она остается равнодушной. Нет, пожалуй, ничего глупее, чем известный анекдот о Ньютоне и яблоке (Ньютон, лежа в саду, увидел, как яблоко падает на землю, и ему сразу пришел в голову закон всемирного тяготения). Гораздо правдоподобнее другой, несколько менее известный: когда Ньютона спросили, как он открыл свой закон, он ответил: "Я все время думал об этом". А что я мог сделать за две недели? Увидеть то, что лежало на поверхности и было заметно с первого взгляда. Закономерно, что и другие увидели то же самое. Залезть вглубь, охватить все факты за это время нельзя. Поэтому и теория, основанная на небольшом числе фактов, оказалась неглубокой.

Но, видно, в недобрый час задумался я над задачей кода. Она меня слишком заинтересовала. И случилось так, что я стал ею заниматься всерьез. Теперь я уже не собирался решить всю проблему в один вечер или в две недели. Не ставил себе ни определенных сроков, ни конечных задач. Просто занимался этим потому, что было очень интересно.

Если моя первая работа явилась результатом чрезмерного доверия к результатам, опубликованным Очоа, то исходной точкой второй стало недоверие. Я уже писал о сомнениях, которые высказывали в отношении полученных результатов Виттман и Крик. Когда я лучше ознакомился с материалом, мне это стало ясно и самому. А сомневаться можно было не только в этом. Даже блестящие выводы Крика об общих свойствах кода далеко не бесспорны. Сделаны они были на основании довольно-таки косвенных результатов. Короче говоря, можно сомневаться абсолютно во всем.

И я решил попытаться начать все сначала: предположить, что ничего не известно, и попытаться ответить на все вопросы независимыми способами. Но как я мог это сделать? Нужно сказать, что постановка опытов по проблеме кода требует специальной лаборатории, которой у меня не было. О каких же новых методах могла идти речь?

Если вы когда-нибудь интересовались старинными монетами, то вам, вероятно, попадались русские медные монеты XVIII века с двумя куницами, держащими щит с надписью "Сибирская монета". Надпись вовсе не означала, что монеты имеют хождение только в Сибири, они имели всеобщее хождение, но были меньше обычных. Дело в том, что медная руда с Колыванских приискав, служившая сырьем для изготовления этих монет, содержала довольно заметную примесь серебра. При тогдашнем уровне металлургии в старой России получать серебро из этой руды было невыгодно. Вот и чеканили монеты из меди с примесью серебра, но соответственно меньшего веса. Содержали серебро и медные монеты других монетных дворов, но гораздо меньше, так что при чеканке с этим не считались. Рассказывают, будто некоторые английские купцы нажили капитал на русских пятаках. Они скупали их в больших количествах, увозили в Англию и там переплавляли, выделяя серебро и получая большие барыши.

Примерно так поступил и я. Цифры, полученные авторами большинства экспериментальных работ, содержали изрядную долю "серебра" - информации, которую сами авторы не извлекали. Главным образом, "серебро" касалось математической стороны дела. Хотя известно, что в любой науке тем больше истины, чем больше математики, к сожалению, математические методы очень медленно включаются в обиход некоторых наук. Это характерно и для биологии и химии. Из-за пренебрежения математикой в этих науках зачастую не делают тех выводов, которые следовало бы сделать из экспериментальных данных, или делают такие выводы, которых делать нельзя. А в решении проблемы кода данные как раз были в основном биохимическими. Я не профессиональный математик: люблю эту науку, но знаю ее недостаточно. Однако "в царстве слепых и кривой - царь": многие биологи считают меня хорошим математиком. Во всяком случае, на том уровне, на котором делались соответствующие биохимические работы, моих скромных знаний оказалось достаточно, чтобы "выплавлять серебро".

Одним из важных вопросов был, например, вопрос о том, сколько всего триплетов кодирует аминокислоты. Это можно узнать, приложив немножко математики к данным о замещениях аминокислот в белках при мутациях. Генетический код можно сравнить с языком. Нуклеотиды - буквы, из которых складываются "слова"-триплеты (впрочем, триплетный ли код, я тоже сомневался и хотел проверить); совокупность "букв" - алфавит; совокупность "слов" - словарь. Возьмем какое-нибудь слово из трех букв, скажем, слово КОТ (поскольку на слове код то, что я хочу показать, не получается), и сравним с ним еще несколько трехбуквенных слов: рот, кит, кол, рак, ток, аот. Первые три слова получены из слова КОТ путем замены одной буквы, или, другими словами, они могли получиться из слова кот в результате простой опечатки. Все эти слова имеют смысл. Слова рак и ток тоже имеют смысл, но из слова кот с помощью простой опечатки их получить нельзя, нужны две опечатки, а ток можно, кроме того, получить, перевернув слово кот. Последнее слово аот хотя и возникает в результате простой опечатки, но не имеет смысла.

После этих пояснений представим себе такую задачу. Алфавит неизвестного нам языка состоит из четырех букв. Во всех словах по три буквы. Мы знаем, сколько в этом языке возможно "осмысленных опечаток", таких, как кот - рот, кот - кит, и так далее. Нужно узнать, сколько всего слов, имеющих смысл, составляют этот язык. Мы эту задачу решать не будем, но если вдуматься, то ясно, что она разрешима.

Аналогично можно попытаться решить вопрос и об объеме словаря в генетическом коде. Ведь природа дает нам большое количество "осмысленных опечаток" - замещений аминокислот. Если бы мы знали, сколько всего разных замещений, то могли бы в принципе решить и задачу о числе значащих триплетов. Что до максимально возможного числа замещений, его определить не так сложно.

Начнем с конца. Допустим, я знаю, сколько может существовать разных замещений. Я их все выписал на отдельные карточки, перемешал и сложил в шапку. Вы не знаете, сколько в ней карточек, то ли десять, то ли тысяча. Я предлагаю вам вытаскивать поочередно карточки, записывать результат и возвращать обратно. После того как вы, допустим, сто раз повторили эту процедуру, я спрашиваю, сколько карточек в шапке. Рассмотрев полученные результаты, на этот вопрос можно приблизительно ответить, даже совсем не зная математики, только на основе здравого смысла.

Допустим, что каждая из карточек встречалась по нескольку раз, скажем по десять. В этом случае вы можете быть почти уверены в том, что видели все карточки, находящиеся в шапке. Если какие-нибудь и не попались, их, конечно, очень немного. Если вы видели карточки десяти разных сортов, можете смело утверждать, что в шапке 10-12 разных карточек. Если же карточки каждого сорта вы наблюдали только однажды, то раз не было ни одного совпадения, можете говорить, что еще большое число карточек не видели ни разу.

Рассуждение простое, не правда ли? Но мы рассмотрели только крайние случаи. Если же каждую карточку вы видели в среднем полтора-два раза, на глазок сказать что-нибудь невозможно. Вот здесь-то и приходит на помощь математика. С помощью теории вероятностей нетрудно вывести формулу, пользуясь которой по средней встречаемости карточек в выборке можно довольно точно сказать, сколько их всего. А потом можно приступить к делу. Подсчитать, поскольку раз в среднем встречались замещения каждого сорта, и, подставив это число в формулу, узнать, сколько их вообще может существовать. А по числу замещений определить и число значащих триплетов.

Если среди моих читателей окажется математик, он, вероятно, сразу найдет к чему придраться: а где гарантия, что все наблюдаемые замещения являются действительно результатом лишь одной "опечатки", где гарантия, что все замещения встречаются одинаково часто и так далее? Впрочем, эти возражения могут прийти в голову и вдумчивому читателю нематематику. Справедливые возражения! Но ведь я пишу не научный трактат. Все, о чем говорилось выше, только поясняет основную идею. Что же касается этих и других возражений, можете поверить мне на слово: было учтено. А кто на слово не верит, для тех существуют специальные работы, где все описано.