Живая природа: неразрывное единство материи, энергии и сознания

УДК 577.23+1

ОТ РЕДАКЦИИ ЖУРНАЛА

Редколлегией принято решение в порядке эксперимента поместить проблемно-дискуссионную статью А. И. Коротяева и С. А. Бабичева, в которой авторы попытались с новых позиций оценить проблему возникновения и развития жизни на планете Земля. Редакция будет признательна читателям за отклики на эту публикацию.

А. И. КОРОТЯЕВ, С. А. БАБИЧЕВ

ЖИВАЯ ПРИРОДА: НЕРАЗРЫВНОЕ ЕДИНСТВО МАТЕРИИ, ЭНЕРГИИ И СОЗНАНИЯ

Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии Кубанского государственного медицинского университета, г. Краснодар

Жизнь на Земле представлена неисчислимым количеством видов живых существ, организмов. Они обладают сходными принципами структурной организации и рядом других важнейших свойств (функций), присущих только им и отсутствующих у предметов неживой природы. Универсальной структурной единицей живой материи служит клетка, хотя жизнь присутствует и на докле-точном уровне в виде вирусов и плазмид [1, 13, 18].

Все клетки состоят из сложнейших сходных химических соединений: нуклеиновых кислот, белков, углеводов и липидов и - содержат одинаковое количество воды (около 70%). Это обстоятельство свидетельствует о единстве происхождения жизни. Вместе с тем все живые организмы различаются по своим размерам, форме существования и функциям. Однако им всем свойственны особенности, по которым они отличаются от неживых структур: разумное поведение (поведение, наиболее благоприятствующее существованию), способность к росту и размножению и др. Однако наиболее загадочными были два свойства живых существ: способность передавать по наследству все свои признаки и свойства, а также разумное поведение, способность чувствовать и познавать окружающий мир, которые в наиболее высокой форме свойственны только человеку, благодаря чему он и стал властелином природы, а стало быть, и полностью отвечает теперь за сохранение жизни на Земле.

Возраст Земли 3,5-4,0 млрд. лет. А жизнь на ней появилась 2,5-3,0 млрд. лет назад [7]. Её развитие происходило медленно, через определенные этапы, которые можно условно разделить на следующие: добиологичес-кий, биологический и социальный. В добиологическом периоде в «первичном бульоне» происходило постепенное возникновение чисто химическим путем основных предшественников нуклеиновых кислот - азотистых оснований (аденин, тимин, гуанин, цитозин, урацил, рибоза, дезоксирибоза, фосфорная кислота) и белков - аминокислот. В свою очередь, в биологическом периоде также можно выделить несколько основных этапов: возникновение самой жизни в виде генов и белков; образование

клетки как главной организующей структурной единицы живой материи; возникновение многоклеточных организмов и разделение их на представителей животного и растительного царств, их эволюция и возникновение первобытного человека. с появлением у человека языка (речи) началось формирование социальной формы жизни. (Она возникла и развивалась по своим социальным законам, которые в этой статье не обсуждаются.) социальная жизнь в своем развитии также претерпела ряд этапов (первобытно-общинный строй, рабовладельческий, феодальный и т. д.).

В этой статье предпринята попытка рассмотреть вопросы, связанные с пониманием того, в чем состоит сущность жизни, как она возникла, как возникло сознание, мышление и какую эволюцию они претерпели.

Благодаря развитию естественных наук стало понятно, что живая материя не только имеет однотипное по химическому составу строение, но и само проявление жизни у всех живых существ на молекулярно-биологическом уровне также совершенно однотипно, т. е. осуществляется по одним и тем же принципам и законам. В основе жизни лежит совокупность биохимических процессов. От обычных химических процессов биохимические отличаются своей высокой скоростью (в 1013-1014 раз выше) и саморегулируемостью, которые придает им белок-фермент, осуществляющий эти реакции.

В 60-х годах XIX века произошли три важнейших открытия в области биологии, которые и позволили понять уже в XX веке, в чем заключается сущность жизни и как могла она возникнуть на Земле. В 1860 г. Луи Пастер своими простыми, но очень убедительными опытами доказал, что самопроизвольное зарождение жизни даже на уровне простейших живых существ (бактерий) не происходит [29]. Однако в то время еще никто не мог объяснить, почему невозможно самозарождение жизни на Земле. Поэтому вопрос о возникновении жизни стал одним из самых сложных в биологии.

В 1865 г. Г. Мендель открыл наличие у живых организмов особых дискретных единиц наследственности,

получивших название генов [26]. Гены каким-то образом определяют структуру и свойства организма и передают сведения о них по наследству, своим потомкам. Какова природа генов и каким образом они реализуют свои функции, оставалось неизвестным вплоть до 1953 г., почти 90 лет.

В 1869 г. Ф. Мишер обнаружил в ядрах лейкоцитов и сперматозоидов лосося не известное ранее кислое вещество, богатое фосфором, которое он назвал нуклеином [31]. В 20-х гг. ХХ века было установлено, что существует два различных типа нуклеиновых кислот, получивших названия рибонуклеиновой кислоты, или РНК, и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Но какую роль ДНК играет в жизни клетки, долгое время (75 лет) также оставалось неизвестным. В 1944 г.

О. Эйвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти [32] осуществили превращение (трансформацию) бескапсульных пневмококков (бактерий, вызывающих пневмонию у человека; капсулы у пневмококков - главный фактор патогенности; бескапсульные пневмококки непатогенны) в капсульные с помощью ДНК, выделенной из капсульных пневмококков. Так впервые была однозначно доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков, хотя еще Ф. Мишер предполагал, что она (ДНК) имеет какое-то отношение к наследственности.

Но самое выдающееся открытие в области биологии сделали Ф. Крик и Дж. Уотсон [37]. В 1953 г. они определили структуру ДНК (структуру гена), основанную на двойной спирали ДНК. (Им в 1962 г. вместе с М. Уилкинсом была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины «...за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живой материи».) Это открытие позволило понять, каким образом ген выполняет свои три фундаментальные функции: 1) обеспечивает непрерывность наследственности - благодаря полуконсервативному механизму репликации ДНК; 2) управляет структурами и функциями организма - с помощью четырехбуквенного генетического кода: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин); РНК вместо тимина содержит У (урацил); 3) осуществляет эволюцию организмов - посредством мутаций, генетических рекомбинаций и с помощью ^-элементов и транспозонов. Работами Ф. Крика [22, 23, 24], М. Ниренберга [27], С. Очоа, Х. Кораны [31] и других ученых к 1966 г. генетический код для всех 20 аминокислот был полностью расшифрован. Он оказался триплетным (трехбуквенным) и вырожденным (одна и та же аминокислота кодируется не одним кодоном, а тремя). Из 64 (43) возможных кодонов (триплетов) 61 оказались смысловыми, несущими информацию для аминокислот, а 3 (УАА, УАГ, УГА) оказались бессмысленными, они играют роль стоп-сигнала, означающего окончание синтеза белка (см. ниже).

К концу XX века была полностью установлена последовательность расположения всех нуклеотидов (а их 3,09 пары) во всех 23 хромосомах человека. При этом был установлен очень интересный факт. Оказалось, что кроме кодирующих нуклеотидов ДНК человека содержит очень много повторяющихся нуклеотидов и так называемых некодирующих нуклеотидов. ДНК человека содержит такое количество нуклеотидов, которого достаточно для организации трех миллионов генов. Но их оказалось у человека всего около 30-35 тысяч. Более половины всех нуклеотидов приходится на долю некодирующих и повторяющихся. Их роль и назначе-

ние остаются пока неясными. Для сравнения: хромосома Escherichia coli (кишечной палочки) содержит чуть более 10% некодирующих нуклеотидов, а всего в ней их 465 583 (4288 генов) [13].

К началу 80-х гг. XX века биосинтез ДНК был полностью изучен [8]. Репликация ДНК называется полу-консервативной потому, что она начинается с деспира-лизации и разделения нитей, а затем на каждой из них синтезируется комплементарная ей, а значит, полностью идентичная старой новая нить ДНК. В результате одна из цепей вновь синтезированной ДНК - старая, а другая - новая. Синтез ДНК осуществляет фермент ДНК-полимераза. Поскольку нити ДНК антипараллель-ны (если одна из них начинается с 5'-конца, то другая -обязательно с З'-конца), а ДНК-полимераза осуществляет синтез ДНК только в направлении 5’^3’, репликация происходит на одной из нитей (ведущей, лидерной) непрерывно, а на другой (отстающей) ДНК-полимера-за должна возвращаться, для того чтобы наращивать эту нить тоже в направлении 5’^3’, прерывисто, через образование так называемых сегментов Оказаки (по имени автора, обнаружившего и изучившего этот факт) [36]. Их длина у бактерий около 1000 пар нуклеотидов, а у эукариот - 200-300 пар нуклеотидов. Синтез каждого сегмента Оказаки проходит последовательно через следующие стадии [13]:

1. Раскручивание нитей.

2. Разделение нитей.

3. Стабилизация однонитевых участков.

4. Формирование праймосомы. Праймосома -мультиферментативный комплекс, в котором сходятся фермент ДНК-праймаза и ряд других белков.

5. Синтез с участием ДНК-праймазы (англ. prime - подготавливать) затравочной РНК. Она необходима для синтеза каждого сегмента Оказаки, потому что сама ДНК-полимераза не способна наращивать синтез ДНК. Для этого ей нужна специальная затравка, роль которой и выполняют короткие, длиной не более 10 нуклеотидов, фрагменты РНК, комплементарные ДНК-затравке.

6. Синтез сегмента Оказаки.

7. Вырезание затравочной РНК и замещение ее дезоксирибонуклеотидами, комплементарными основаниям ДНК-матрицы.

8. Сшивание сегмента Оказаки с предшествующей нитью ДНК при участии фермента лигаза.

9. Суперспирализация синтезированных нитей

ДНК.

10. Ревизия ДНК-полимеразой вновь синтезированного фрагмента ДНК - нет ли ошибочного включения нуклеотидов.

Если произошла ошибка, неправильно включенный нуклеотид с частью этой нити вырезается, и образовавшаяся брешь заполняется правильными нуклеотидами. Благодаря такой ревизии процент ошибок

при репликации ДНК не превышает 110-9. Скорость репликации ДНК очень высока (у E. coli при температуре 37С скорость соответствует включению 2103 пар нуклеотидов в 1 сек.). В биосинтезе ДНК участвует много белков, которые образуют единую структуру - реплисому. Генетический контроль биосинтеза ДНК (ее репликацию) осуществляет целый комплекс генов, локализованных в самой ДНК; процесс репликации саморегулируемый.

ДНК служит становым хребтом всей живой материи. Ген представляет собой уникальную организующую структурную единицу живой материи, которая благодаря содержащейся в ней информации, обеспечивает единство всех форм существования жизни ее непрерывность и эволюцию. Ген - это не только единица наследственности. Ген является единственным носителем и хранителем жизни, а его продукт - белок - творцом жизни. Он определяет способ (форму) существования самой жизни, ее многообразие и активность. Поэтому можно совершенно определенно утверждать, что главным критерием, отличающим живое существо от неживого субстрата, служит наличие у живого организма собственного генома (набора генов), определяющего и его строение, и все его функции (свойства). По сути дела, жизнь - это одновременная реализация генетической информации, содержащейся во всех живых существах. Общее количество возможных вариантов генов, а следовательно, и белков неисчислимо. Это обстоятельство и обусловливает столь огромное многообразие живых существ, населяющих нашу планету - как на земле, так и в воздухе и в воде. Они есть повсюду, где имеются условия для их существования.

Основными, самыми фундаментальными биохимическими процессами, которые реализуют жизнь на молекулярно-биологическом уровне, служат биосинтез ДНК, биосинтез белка и мобилизация энергии, необходимой для реализации этих процессов.

Сущность механизма биосинтеза ДНК, т. е. воспроизводства генов, нами рассмотрена. Роль гена, как уже отмечено выше, заключается в том, что он содержит информацию о структуре кодируемого им белка. В биосинтезе белка, т. е. в реализации этой информации, большую роль играет рибонуклеиновая кислота (РНК). В отличие от ДНК, основная функция которой - служить основным носителем генов, РНК выполняет много функций. У вирусов носителем генов может служить не только ДНК, но и РНК. Вирусы разделяют на две группы: ДНК-содержащие (6 вариантов геномов) и РНК-содержащие (тоже 6 вариантов геномов). Однако кроме роли носителя генов (только у вирусов) РНК выполняет следующие функции:

1. Функцию матричной РНК (мРНК) (англ. messenger RNA - РНК-посредник). РНК-посредник (ее еще называют информационной РНК) передает информацию о структуре гена рибосомам, которые и синтезируют белок, точнее, она служит матрицей, на которой происходит синтез полипептидной цепи.

Механизм транскрипции заключается в том, что

РНК-полимераза вместе с дополнительными ее рабочими белками распознает особый участок гена, так называемый промотор, и присоединяется к нему. Затем происходят расплетение и разделение нитей ДНК, и на одной из них начинается синтез мРНК, при этом образуется гибрид РНК-ДНК. После завершения своего син-

теза мРНК отделяется от ДНК, ДНК восстанавливает свою двухцепочечную структуру, а РНК-полимераза отделяется от ДНК. Описанный механизм транскрипции был полностью подтвержден американским ученым Р. Корнбергом с соавт. [34]. Они получили кристаллы РНК-полимеразного комплекса и подвергли их исследованию при разрешении 3,3А (оно позволяет увидеть отдельный атом, а их в составе РНК-полимеразы -30 000). В результате этих исследований был получен молекулярный портрет РНК-полимеразного комплекса, на котором его составляющие окрашены разным цветом и потому хорошо различимы. На цветной фотографии в виде клубка белых нитей обозначена РНК-поли-мераза, синей - нити ДНК, оранжевой - синтезируемая мРНК, а зеленая небольшая спираль - это рабочий белок, помогающий сдвигать нить ДНК, открывая ее новые участки для дальнейшего копирования. На рисунке видно также, что перед началом транскрипции нити ДНК вначале расплетаются в активном сайте и отделяются друг от друга, а после окончания транскрипции ДНК восстанавливает свою двухцепочечную структуру. За эти исследования Р. Корнберг получил Нобелевскую премию в области химии в 2006 г.

2. Роль транспортной РНК (тРНК), которая доставляет к рибосомам аминокислоты, необходимые для синтеза полипептидной цепи.

3. РНК наряду с белками является необходимой составной частью рибосом - рибосомная РНК (рРНК).

4. Как уже было отмечено выше, РНК служит затравкой для синтеза ДНК (затравочная РНК).

В 2006 г. Нобелевская премия в области физиологии и медицины была присуждена двум американским ученым - Э. Файру и К. Мелло - за открытие еще одной очень важной функции РНК, функции РНК-интер-ференс (RNA-interference), или РНКи [33]. Эти ученые впервые установили, что двухцепочечная РНК может специфически блокировать работу некоторых генов, т. е. выступать в роли своеобразного генного «цензора». Это ее действие состоит в следующем. Попав в клетку, молекула двухцепочечной РНК индуцирует синтез группы ферментов, которые сначала разрезают РНК на очень короткие фрагменты, затем эти фрагменты расплетают на отдельные нити и с их помощью удаляют из мРНК подлежащие ликвидации участки. Поэтому содержащаяся на этих участках информация не передается рибосомам. Этот запретный механизм является общим для всех живых клеток. С его помощью клетки могут разрушать генетический материал, привнесенный в организм вирусами, вырезать и уничтожать подвижные элементы генома, которые могут перемещаться (транспозоны и ^-элементы) на неположенное место и вызывать опасные мутации. Обнаруженные механизмы контроля потока генетической информации с помощью РНКи могут привести к применению новых способов лечения целого ряда болезней, включая вирусные инфекции и рак.

Процесс синтеза белка состоит из двух основных этапов: транскрипции и трансляции. Оба эти процесса обслуживаются самостоятельными сложными белковыми комплексами - транскрипционным и трансляционным.

Транскрипция - это синтез мРНК на соответствующем гене или группе структурных генов. Гены

в хромосоме располагаются без определенного порядка, но они объединяются в самостоятельные функциональные единицы, получившие названия оперонов [4, 6, 10, 35]. Оперон состоит из одного или, чаще, нескольких структурных генов (цистронов) и двух генов, управляющих его работой - гена-регулятора и гена-оператора. Ген-регулятор контролирует синтез особого белка, который может быть активным репрессором или апорепрессором, т. е. неактивным репрессором, в зависимости от его конформации, обусловленной ал-лостерическим эффектом (см. ниже). В соответствии с этим существует и три механизма контроля работы оперона (ее называют «выражением» оперона): негативный механизм, позитивный механизм и смешанный негативно-позитивный механизм [16].

В составе гена-регулятора есть особый участок, получивший название промотора. Это участок, который распознает особый ферментный комплекс - РНК-по-лимераза (транскрипционный комплекс РНК-полиме-разы и нескольких рабочих белков). Он и определяет синтез мРНК. Кроме того, в составе гена-регулятора есть участок, который может ускорять (энхансер), замедлять (аттенуатор) и прекращать транскрипцию (терминатор).

Классическим примером негативного контроля выражения оперона служит работа лактозного оперона [12]. Кроме генов регулятора и оператора в состав оперона входят три структурных гена (цистрона), контролирующих синтез трех белков, необходимых для превращения лактозы. Ген-регулятор данного оперо-на контролирует синтез активного белка-репрессора. В отсутствие лактозы белок-репрессор связывается с геном-оператором и блокирует его. Поэтому РНК-поли-мераза не может продвигаться (работать) по данному оперону. Как только в среде появляется лактоза, она связывается с белком-репрессором. Это приводит к изменению его конформации, и он становится неактивным (апорепрессором), освобождает ген-оператор, и оперон начинает функционировать, т. е. передает через мРНК информацию о синтезе трех белков. Как только вся лактоза будет израсходована в клетке, бе-лок-репрессор освобождается от лактозы и связывается с геном-оператором. Синтез белка прекращается. Нетрудно понять, что работа данного оперона (его выражение) саморегулируется.

В случае позитивного механизма контроля выражения оперона все происходит наоборот. Примером позитивного механизма контроля служит работа трип-тофанового оперона [16]. В этом случае ген-регулятор контролирует синтез неактивного репрессора - апо-репрессора. Поэтому оперон работает только в отсутствие триптофана, а когда он накапливается в клетке в достаточном количестве, апорепрессор благодаря ал-лостерическому эффекту активируется, связывается с геном-оператором и выключает работу данного оперона - синтез триптофана прекращается.

Негативно-позитивный механизм регуляции имеет арабинозный оперон [16]. Один из белков этого оперона (продукт гена агаС) осуществляет как позитивную, так и негативную регуляцию транскрипции, т. е. он может присутствовать в двух альтернативных состояниях.

Как видно из этих данных, специфический механизм генетического контроля выражения оперонов позволяет им самим автономно контролировать свою работу, а с помощью этого механизма в конечном счете - работу всего генома в целом [10].

Особенностью клеточной мРНК служит наличие у нее на 5’-конце особого участка - кэпа, или шапочки (англ. cap - шапочка), который синтезируется уже после транскрипции. Шапочка необходима для узнавания мРНК эукариотической рибосомой [16].

В клетке существует набор различных транспортных РНК для доставки аминокислот к рибосомам. Первичная структура (нуклеотидная последовательность) тРНК хорошо изучена [3, 31]. Длина их варьирует от 73 до 93 нуклеотидов, в зависимости от вида клеток и специфичности транспортируемых ими аминокислот. Характерной особенностью тРНК служит высокое содержание в них необычных оснований, например, инозина, дигидроуридина, псевдоуридина и др. Обладая сходной первичной структурой, все тРНК имеют и сходную пространственную структуру [2, 31]. Молекула тРНК содержит два сегмента двойных спиралей, закрученных по длине. Они ориентированы друг к другу почти под прямым углом, образуя структуру, напоминающую букву Г. На коротком конце буквы Г располагается акцепторный триплет ЦЦА, к которому всегда присоединяются аминокислоты. Присоединение происходит путем образования ковалентной связи между карбоксильной группой аминокислоты и гидроксильной группой третьего углеродного атома рибозы - 3’-ОН. Эта связь получила название аминоацильной, а фермент, катализирующий реакцию, - ами-ноацил-тРНК-синтетазы. Фермент имеет два различных участка связывания: один - для взаимодействия с аминокислотой, другой - со специфической тРНК. В свою очередь, каждая тРНК также имеет два специфических участка: один - для узнавания фермента, а другой - кодона мРНК.

У всех тРНК последовательность нуклеотидов, соответствующая антикодону, находится в середине так называемой антикодоновой петли, расположенной напротив ЦЦА-конца. Например, в тРНКала (тРНК для аланина) роль антикодона выполняет триплет ИГЦ (инозин-гуанин-цитозин), тРНКсер - ИГА, тРНКлей - ЦАГ и т. д. В процессе взаимодействия тРНК с мРНК первые два основания кодона по принципу комплемен-тарности образуют водородные связи с двумя последними основаниями антикодона. Третий элемент антикодона может образовывать водородные связи с тремя различными основаниями: У (в РНК вместо цитозина содержится урацил), Ц и А. Поэтому антикодон может распознавать несколько кодонов для одной и той же аминокислоты. Например, антикодон тРНКала ИГЦ может распознать все три триплета, которые кодируют аланин (ГЦУ, ГИЦ, ГЦА). Это обстоятельство объясняет сущность вырожденности триплетного кода: она способствует повышению скорости процесса синтеза полипептидной цепи и более надежному контролю точности этого процесса.

Следовательно, на уровне аминоацил-тРНК-син-тетазы происходит переключение трехбуквенного генетического кода на двадцатибуквенный аминокислотный код белков, и наоборот - аминокислотного кода белков - в трехбуквенный генетический код.

Процесс расшифровки генетического кода в мРНК и овеществления ее в виде полипептидной цепи, последовательности расположения аминокислот в которой опосредуется порядком расположения кодонов в данной мРНК, получил название трансляции, или собственно синтеза белка на рибосомах. Этот процесс складывается из следующих основных этапов [12, 31]:

1. Инициация (начало) трансляции.

2. Элонгация, или удлинение полипептидной цепи (собственно трансляция).

3. Терминация (окончание) трансляции.

4. Модификация полипептидной цепи.

Биосинтез белка осуществляется на рибосомах клетки.

В природе существуют только два класса рибосом -70S и 80S [1З]. Они имеют сходную молекулярную структуру и механизм функционирования, хотя и различаются по размерам, составу белков и РНК и скорости седиментации при ультрацентрифугировании. Цифры 70S и 8ОБ обозначают константы их седиментации.

Рибосома 70S получила название прокариотической, т. к. она обнаружена только у прокариот - бактерий, а также в митохондриях других клеток. Рибосома 80S названа эукариотической, т. к. она обнаружена только у эукариот.

Рибосома - святая святых клетки. Она объединяет все компоненты белоксинтезирующей системы клетки в единый комплекс и совершает самое удивительное таинство живой природы - синтез главного биологического субстрата - белка. На рибосомах происходит превращение химической формы движения материи в биологическую - синтез из химических соединений (аминокислот) белка - живого вещества. Информация, содержащаяся в геноме, расшифровывается и материализуется с помощью рибосом в виде белков. Без рибосом она реализоваться не может [ЗО, З1]. Вот почему вирусы и плазмиды, которые обладают геномом, но у которых нет собственных рибосом, могут осуществлять свой жизненный цикл тогда, и только тогда, когда они проникают в подходящую живую клетку (бактерии, растения, животного) и используют ее систему биосинтеза белка (и систему мобилизации энергии) для собственного воспроизводства [1, 1З, 18].

Рибосома 70S состоит из двух субъединиц: 50S (состоит из 23S рРНК, 5S рРНК и З4 белков) и 30S (16S рРНК и 21 белка). Рибосома 80S также состоит из двух субъединиц: 60S (содержит 45 белков, 28S рРНК и 5S рРНК) и 40S (содержит ЗЗ белка, 18S рРНК и 5,85S рРНК). Субъединицы сами по себе неактивны, активность приобретают только цельная 70S и 80S рибосома. Помимо рибосом в биосинтезе белка существенную роль играют также дополнительные рабочие белки, так называемые факторы инициации трансляции, факторы элонгации, факторы терминации и некоторые другие. Поставщиком энергии для рибосом служит ГТФ.

На рибосоме имеются два особых участка, на которых и происходит синтез полипептидной цепи: участок А и участок Р.

Синтез белка у всех живых существ начинается с метионина, поэтому эта аминокислота получила название инициаторной. В связи с этим у нее свободной остается NH-группа, т. к. рост полипептидной цепи идет в направлении COOH^NH2. Инициаторную аминокислоту называют N-концевой аминокислотой. У последней аминокислоты в полипептидной цепи свободной остается СООН-группа (С-концевая аминокислота).

Установка метионина в начальном положении синтезируемой полипептидной цепи происходит с помощью особой инициаторной тРНК - тРНКф'“ет. Она

отличается от той тРНК, которая поставляет метионин в любое другое место полипептидной цепи тем, что переносит метионин только в ^концевое расположение. У бактерий после связывания метионина с инициаторной тРНК группа NH2- аминокислоты с помощью особого фермента формилируется - соединяется с формильным остатком (-СНО), который ее блокирует и тем самым как бы метит эту транспортную РНК как инициаторную. У эукариот инициаторной аминоацил-тРНК (аа-тРНК) служит особая метил-тРНК с неблокирован-ной NH2-группой.

Под инициацией трансляции понимают процесс формирования функционально активного комплекса: рибосома 70S (80S) - мРНК и установку инициаторной аминокислоты - формилметионина - на Р-участок рибосомы и освобождение А-участка для очередной ами-ноацил-тРНК. В результате вся белоксинтезирующая система приводится в состояние, которое позволяет соединять аминокислоты в полипептидную цепь. В образовании инициаторного комплекса участвуют мРНК с инициирующим кодоном АУГ (ГУГ); обе субъединицы, белковые факторы инициации, факторы ассоциации, формилметионин-тРНК и ГТФ. Каждая рибосома собирается на мРНК из двух субъединиц. Вначале присоединяется 30S (40S) субъединица, предварительно нагруженная инициаторной тРНК, узнающей инициаторный кодон и несущей метионин. 30S субъединица присоединяется к инициаторному кодону путем спаривания антикодона соединенной с ней инициаторной тРНК с ини-циаторным кодоном мРНК. Таковым у бактерий всегда служит АУГ. Выбор инициаторного кодона облегчается наличием у клеточной мРНК шапочки. После завершения этого процесса все факторы инициации, остававшиеся до этого момента связанными с 30S субъединицей, отделяются от нее, к ней присоединяется 50S субъединица, и инициаторная тРНК с метионином перебрасывается на Р-участок этой субъединицы. Поэтому синтез полипептидной цепи может начинаться сразу же после присоединения к свободному А-участку рибосомы второй молекулы аа-ТРНК, выбор которой определяется следующим за инициаторным кодоном мРНК.

Элонгация (собственно биосинтез полипептидной цепи) протекает как многократно повторяющийся (по числу кодонов в мРНК) циклический процесс, который складывается из трех этапов [13, 30, 31]. Первый этап - связывание аа-тРНК на свободном А-участке рибосомы. При этом Р-участок занят тРНК, несущей синтезируемую полипептидную цепь (Р-участок занят пептидилом). Связывание происходит путем спаривания антикодона аа-тРНК с кодоном мРНК, расположенной в А-участке. Второй этап - образование очередной пептидной связи. сООН-конец растущего пептидила отделяется в Р-участке от молекулы тРНК, несущей пептидил, и образует пептидную связь с аминокислотой, присоединенной к молекуле акцепторной тРНК в А-участке.

Третий этап элонгации - транслокация. Образовавшаяся новая пептидил-тРНК переносится из А-участка в Р-участок рибосомы, а сама рибосома протягивает мРНК на один кодон. Движущей силой транслокации служит ряд информационных изменений, вызываемых в одном из белков рибосомы в результате гидролиза связанного с ним ГТФ. Во время транслокации происходит отделение донорной тРНК от пептидила и возвращение ее в цитоплазму. По завершении третьего этапа рибосома возвращается в состояние, аналогич-

ное исходному. В ходе элонгации рибосома совершает столько циклов, сколько в данной мРНК содержится кодонов. Работа рибосомы напоминает работу швейной машины: подобно ей, она «прокалывает» и «поглощает» столько раз мРНК, сколько в ней кодонов, «вышивая» из аминокислот биологическую нить (полипептид-ную цепь).

Третий этап трансляции - терминация - завершение синтеза полипептидной цепи и освобождение ее из связи с последней донорной тРНК и с рибосомой. Стоп-сигналом служит один из трех кодонов - УАА, УАГ, УГА. Когда в А-участке рибосомы оказывается стоп-сигнал, с кодоном в этом случае связывается не антикодон, а особый рабочий белок - фактор освобождения. Он и вызывает терминацию трансляции. Это влечет за собой отделение от рибосомы последней донорной тРНК, освобождение мРНК и диссоциацию рибосомы на ее субъединицы. Для дальнейшего их превращения в активную рибосому нужен новый момент инициации трансляции.

Заключительным этапом биосинтеза белка является модификация полипептидной цепи, в результате которой молекулы белка приобретают свою окончательную пространственную структуру, определяющую ее специфические свойства. Модификация чаще всего сводится либо к отделению только формильной группы метионина (у бактерий), и тогда ^концевой аминокислотой остается метионин; либо к отделению метионина (у животных) или формила и метионина (у бактерий), и тогда ^концевой становится аминокислота, располагающаяся за метионином (формилметионином). В реакциях модификации участвуют специфические ферментные системы. Модификация происходит после освобождения полипептидной цепи из рибосомы [13].

Такова общая картина процессов биосинтеза генов, реализации генетической информации и биосинтеза белка, которые происходят и бесконечно повторяются в живой природе. В основе всех жизненных процессов лежат регулируемые и контролируемые белками-ферментами биохимические реакции, составляющие обмена веществ клетки, ее метаболизма. Та часть метаболизма, которая обеспечивает синтез нуклеиновых кислот, белков, других сложных химических соединений и структурных компонентов клетки, получила название конструктивного обмена, или анаболизма. Совокупность процессов, которые обеспечивают клетку энергией, называется энергетическим метаболизмом, или катаболизмом. Главным источником энергии на Земле служит Солнце.

Солнечная энергия поглощается и преобразуется с помощью фотосинтеза в растениях и фотосинтезирующими бактериями. У нитрифицирующих бактерий, которые играют огромную роль в круговороте азота в природе и в поддержании плодородия почвы, мобилизация энергии происходит при помощи механизма хемосинтеза. Энергию окисления NH3 до азотистой кислоты и последней - до азотной они используют для восстановления СО2 в глюкозу. В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно синтезирует 100 млрд. тонн органических веществ, используя для этой цели около 200 млрд. тонн СО2, забирая его из атмосферы и выделяя при этом в атмосферу 145 млрд. тонн свободного кислорода. Растения и фотосинтезирующие бактерии мобилизуют солнечную энергию через фотоны и превращают ее в энергию химических связей, в основном в виде АТФ [25]. Поглощаемая с помощью хлорофилла энергия фотонов

возбуждает электроны в молекуле хлорофилла. Электроны переходят с основного энергетического уровня на более высокий, а затем они стремятся вновь возвратиться на свой стабильный основной энергетический уровень. При этом они отрываются от молекул хлорофилла и транспортируются специфическими молекулами - переносчиками электронов. В ходе транспортировки электронов часть переносимой ими энергии мобилизуется для синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Одна такая пирофосфатная связь АТФ мобилизует “10 ккал энергии. В процессе фотосинтеза происходит не только связывание солнечной энергии, но синтез глюкозы путем восстановления СО2, т. е. добавления к нему электронов и водорода. Источником электронов служит хлорофилл, а протонов - водород (из Н2О). Таким образом, основным резервуаром энергии в живой природе служит глюкоза, а роль ее переписчика во всех биохимических реакциях выполняет АТФ, за одним исключением. Работа белоксинтезиру-ющей системы клеток обеспечивается энергией с помощью ГТФ. Очевидно, это связано с особенностями механизма биосинтеза белка.

Клетки-гетеротрофы (т. е. все клетки организма человека и всех высших животных) получают энергию, сжигая или окисляя составные части других клеток и тканей - углеводы, белки и жиры. Они получают эту энергию с помощью процесса, в котором непременно участвует свободный кислород. Вот почему свободный кислород жизненно необходим для всех животных и человека.

Общее количество энергии, содержащейся в глюкозе, составляет около 690 ккал на 1 моль (180 г глюкозы). Именно такое количество тепла выделяется при сжигании 180 г сахара. Процесс окисления глюкозы происходит в две фазы [25]. Во время первой (гликолиз) молекула глюкозы расщепляется на две молекулы молочной кислоты, и при этом образуются две новые молекулы АТФ. При образовании каждой молекулы АТФ связывается 10 ккал. Дальнейший процесс превращения молочной кислоты до СО2 происходит через так называемый цикл Кребса. Каждая молекула молочной кислоты в конечном счете передает в цепь переноса электронов шесть пар электронов. При переносе каждой пары электронов происходит превращение трех молекул АДФ в три молекулы АТФ. Таким образом, в процессе полной переработки каждой молекулы молочной кислоты возникает 18 молекул АТФ. Всего же при потреблении 1 моля глюкозы возникает 38 молекул АТФ, т. е. из 690 ккал 380 ккал накапливается в виде энергии химических связей АТФ. Это очень высокий коэффициент полезного действия биологической машины энергообразования. Остальная часть содержащейся в глюкозе энергии подвергается диссипации, т. е. рассеивается в пространстве. Если электроны в хлорофилле, возвращаясь на свой стабильный уровень, не передадут часть своей энергии в систему переноса электронов, эта энергия выделяется в виде флуоресценции. Коэффициент полезного действия окисления глюкозы намного превышает КПД любой построенной человеком электростанции. Для обеспечения нормальной человеческой жизни требуется огромное количество энергии, которую человек добывает, используя все возможные для этой цели виды сырья, в том числе сжигая огромные количества древесины, каменного угля, нефти, газа, торфа и т. д. В результате этого, а также деятельности различных химических и прочих индустриальных производств в атмосферу выделяется такое

количество СО2 и других газов, что это уже привело к тяжелым экологическим последствиям.

По мнению многих ученых, именно с этим связано возникновение парникового эффекта, что и послужило причиной глобального потепления и обусловленных им различных стихийных бедствий, в частности, цунами, от которых гибнет и страдает огромное количество людей. Человек сам создал эту катастрофу, и долг его - сделать все для того, чтобы не допустить дальнейшего ухудшения жизни на Земле.

Материя не может существовать без непрерывного взаимодействия с энергией и разумом. В самом деле, химические элементы, из которых построена материя, состоят из своих особых, более мелких структур - протонов и электронов. Но атом обладает и огромной энергией, которая обусловлена внутриядерными связями, т. е. особой формой взаимодействия между электронами и протонами. Это и есть пример единства трех начал: материальности, сознания (разумности) и энергии.

Приведенные сведения говорят о том, что наука уже достаточно основательно выяснила и продолжает выяснять все более тонкие механизмы, с помощью которых живая природа сама воспроизводит себя по тому магистральному пути, который она сама и сотворила.

Механизмы биосинтеза ДНК и белка изучены почти полностью. Стало понятным и то, почему невозможно самопроизвольное зарождение жизни на Земле (настоящее время). Оно невозможно по четырем причинам. Во-первых, для этого нет никакой необходимости, т. к. живая природа создала наиболее простой и надежный способ воспроизводства генов - механизм их копирования посредством полуконсервативной репликации ДНК. Для размножения гена используется сам ген, как матрица для его копирования. Во-вторых, природа создала хотя и очень сложный, но вместе с тем и очень надежный способ реализации генетической информации с помощью белоксинтезирующей системы. В-третьих, живая природа сама создала механизмы мобилизации солнечной энергии с помощью фотосинтеза и хемосинтеза. В-четвертых, в настоящее время на Земле уже нет тех условий, которые были на ней миллиарды лет тому назад и которые обусловили возникновение жизни.

Вопрос о том, как возникла жизнь на Земле, по существу, упирается в вопрос о том, как возникли первичные гены и белки. Ведь жизнь возникает и проявляется при соединении генов и белков [9]. Для синтеза гена нужен белок, а для синтеза белка нужен ген. Сейчас уже не вызывает сомнения тот факт, что предшественники генов - нуклеотиды и предшественники белков - аминокислоты могли возникнуть чисто химическим путем при наличии других необходимых условий (воды, химических элементов, температуры и т. п.). Однако как же возникли изначальные, первородные гены и белки, в настоящее время достоверно объяснить наука еще не может. Но раз они, гены и белки, есть, значит, когда-то они должны были возникнуть и действительно возникли. В противном случае жизнь на Земле не могла самозародиться.

Коацерватная теория зарождения жизни [28] допускает, что в коацерватах были условия, при которых могли появиться чисто химическим путем короткие цепочки нуклеотидов и аминокислот, а затем они могли постепенно увеличивать свою длину, и таким путем возникли какие-то протобионты - предшественники живых существ. Однако простейшие живые существа (3-4 гена и 3-4 белка, вирусы) не могли быть чем-либо иным, как

первородными генами и первородными белками. Без появления гена и белка жизнь не могла зародиться. Кроме того, здесь возникает еще один неясный вопрос. Как известно, все аминокислоты в природных белках представлены только их левовращающими изомерами, точно так же в нуклеиновых кислотах все сахара представлены их правовращающими изомерами. В свободном состоянии в природе аминокислоты и сахара существуют в виде смесей их левых и правых изомеров. Нужно ли было для возникновения белков и нуклеиновых кислот разрушение зеркальной симметрии аминокислот и сахаров и создание хиральной чистоты (существование в природе только левых изомеров аминокислот и правых изомеров сахаров), точно пока не ясно.

Предполагается, что возраст Земли около

3,5-4,0 млрд. лет, а жизнь на ней появилась около 3 млрд. лет назад. К этому времени на Земле могло накопиться огромное количество возникших чисто химическим путем нуклеотидов и аминокислот. Но как объяснить соединение нуклеотидов в цепочки, а аминокислот в полипептиды? Для этого нужен фермент лигаза (синтез цепочки ДНК) и пептидилтрансфераза (для синтеза пептидной связи). Без этих ферментов невозможно образование длинных (из сотен нуклеотидов) нитей ДНК и длинных (из нескольких различных аминокислот) полипептидов. Есть только одно более или менее правдоподобное объяснение. Главным свойством белков-ферментов служит их способность во много раз (в 1013-1014) увеличивать скорость химических реакций. Поэтому можно допустить, что возникновение жизни - это очень продолжительный период (миллиарды лет), в течение которого происходило образование цепочек нуклеотидов и цепочек аминокислот, т. е. период медленного образования первородных простейших нуклеиновых кислот (генов) и полипептидов (белков). С появлением же генов и белков возникли новые механизмы их самовоспроизводства, и эволюция живой природы пошла более быстрым темпом. Любой возникший ген - это ген, обладающий новым качеством, любой новый белок - обладающий также новым качеством. Таким способом, правда очень медленно, могло происходить возникновение первородных генов и белков.

Раз возникнув, живая природа создала свои, биологические механизмы собственного постоянного воспроизводства во всем своем многообразии, которое предопределило возникновение различных по своей информации генов. Ген и стал основным носителем и хранителем жизни на Земле. Ее эволюция пошла по своему пути: биологическая^- физиологическая^ социальная формы жизни. Каждому из этих этапов свойственны свои законы развития. В связи с созданием все более и более совершенных компьютеров и возникновением Интернета, а также выходом человека в космос возникли предпосылки к появлению нового этапа развития жизни, возможно космического.

Наряду с вопросом о том, как возникла сама жизнь, не менее сложным и загадочным является вопрос о том, как возникло сознание, мышление, интеллект человека и как происходит формирование мировоззрения человека, его внутреннего мира, души, словом, как формируется неповторимая личность человека. С философской точки зрения, речь идет об отношении материи и сознания, т. е. об отношении структуры и функции. Попробуем рассмотреть и этот вопрос с позиции современных естественных наук.

Все материальные субстраты как неживой, так и живой природы, от самых маленьких и простых до самых

больших и сложных, обладают своей особенной структурой и своими собственными свойствами (функциями). Изучение живых организмов от вирусов до человека неопровержимо свидетельствует о том, что любая функция организма связана с конкретной структурой. Именно она специфически определяет функцию. В то же время любая структура - продукт (чьей-то) функции или функций. Следовательно, структура и функция составляют единую и неразделимую сущность, как две стороны медали. Любая функция опосредуется конкретной структурой. Чем сложнее функция, тем сложнее структура, и, наоборот, чем сложнее структура, тем более сложную функцию она исполняет. Таким образом, функция и структура взаимно определяют друг друга и не существуют неотделимо друг от друга.

Живая материя состоит из тех же самых химических элементов, что и неживая природа. Живая природа есть неотделимая часть и продукт развития неживой природы. Следовательно, ей должны быть присущи и общие принципы организации материи и проявления функции. Иначе говоря, живой материи тоже должен быть соответственен основной принцип материи - функцию определяет структура. Следовательно, сознание, как наиболее сложная функция живой материи, явилось следствием эволюции живой материи, ее усложнения и определяются ее структурой, ибо ему неоткуда было возникнуть. Сознание есть продукт деятельности головного мозга, сознание - функция головного мозга. Значит, чтобы понять, как возникло сознание, надо проследить пути эволюции живой материи, проследить и выяснить, как оно формировалось в процессе эволюции живой материи и какое свойство материи стало изначальным в появлении и всей эволюции сознания, как эта эволюция происходила. На все эти сложные вопросы есть, по нашему мнению, только один возможный научно обоснованный ответ: сознание есть изначальное свойство всей материи, оно совершенствовалось и совершенствуется одновременно с возникновением живой материи. В основе этого самоусовершенствования лежит принцип единства структуры и функции. Точно так же, как возникновение и развитие живых существ происходило и происходит постепенно, происходило и происходит самоусовершенствование разумного поведения живых существ, сознания, стали усложняться его форма, степень и глубина. Сознание совершенствовалось вместе, а вернее одновременно, с усовершенствованием структурной организации живой материи, т. е. самой жизни.

Приведем пример разумного (но еще не осознанного) поведения весьма простого живого существа - вируса гриппа, того самого, от заражения которым болеют фактически все люди, а также многие животные и птицы.

Вирус гриппа устроен очень просто [13]: у него всего 10 генов (у человека их 30-35 тысяч) [13а], которые контролируют синтез только 10 белков. Носителем генов у него служит не ДНК, а однонитевая фрагментированная РНК (поделена на 8 сегментов). Вместе с 4 белками гены образуют нуклеокапсид (структура, состоящая из нуклеиновой кислоты и белка), который окружен особым матриксным белком (белок М), образующим его внутреннюю оболочку (капсид). Наружная оболочка вируса (суперкапсид) содержит липиды (клеточного происхождения) и два вирусных белка, которые выступают наружу, подобно шипам. Один из них - белок Н (гемагглюти-нин) обладает свойством распознавать рецепторы тех клеток, в которых вирус гриппа может размножаться. Всего у вирусов гриппа человека, животных и птиц об-

наружены 13 вариантов Н-белка (Н1-Н13). Другой белок получил название нейраминидазы ^), их у вирусов гриппа обнаружено 10 вариантов (N1 -Ы10). Между прочим, именно эти два белка - Н и N - определяют патогенность вируса. Вирус гриппа А становится особенно опасен для человека, когда у вируса происходит замена одного из белков, Н или Ы, но еще более опасно, когда происходит (в силу мутации или рекомбинации) замена обеих белков. Такая замена послужила причиной крупной пандемии гриппа А в 1957 г.

В 1918 г. вирус гриппа с формулой Н1Ы1 вызвал пандемию гриппа, от которой погибли около 20 млн. человек. В настоящее время для человека очень опасен вирус гриппа птиц (Н5Ы1). Попав в кровь человека, он может вызвать у него тяжелое заболевание (летальность более 60%). Если у этого вируса возникнут такие изменения наружных белков, что он приобретет способность легко проникать в клетки человека, то он сможет вызвать пандемию, подобную пандемии 1918 г. Эти события необязательно произойдут потому, что мутации непредсказуемы. Но это возможно, поэтому нужно очень тщательное наблюдение за вирусом гриппа птиц Н5Ы1. Как уже было отмечено, у вирусов нет своих рибосом, поэтому они могут размножаться только в клетках. Весь жизненный цикл протекает очень разумно для вируса. Он с помощью белка Н обнаруживает рецептор клетки, сливается с ним, а затем, используя механизм питания клетки (так называемый рецепторопосредованный эндоцитоз), проникает в клетку, освобождаясь при этом от своей наружной оболочки (суперкапсида). Далее он устремляется в ядро клетки, где происходят размножение его генома и транскрипция его геномной РНК, т. е. синтез мРНК, необходимой для передачи информации о синтезе белка клеточным рибосомам (они расположены в цитоплазме клетки и на ее мембранах). Но у вирусных мРНК нет той шапочки, которая необходима, чтобы ее узнали рибосомы. Происходит вот что: вирусный белок РВ2 (эндонуклеаза) «откусывает» шапочку у клеточных мРНК и присоединяет ее к вирусной мРНК. Тем самым вирус обезглавливает клеточную мРНК, подавляет синтез клеточных белков и заставляет клеточные рибосомы синтезировать вирусные белки. Но и это еще не все. После самосборки вирусного нукле-окапсида вирус, завершая свое формирование, проходит через клеточную мембрану, в которую клетка сама синтезировала и доставила в свою наружную мембрану вирусные белки Н и N. Вирус отпочковывается от клетки, покрываясь ее липидной мембраной, которая содержит наружные белки вируса Н и N. Вирусный белок N (нейраминидаза), отщепляя нейраминовую кислоту от вновь синтезированных вирусов, препятствует их обратному возвращению в клетку и «принуждает» вновь образованные вирусы атаковать другие клетки.

Такой исключительно целесообразный, т. е. наиболее разумный, способ размножения в клетке присущ всем вирусам. Их жизненный цикл включает в себя следующие этапы: адсорбция вируса на клетке с помощью специфических рецепторов, внедрение вируса в клетку, сопряженное с разрушением капсида (белковой оболочки, окружающей геном вируса) и суперкапсида (наружной оболочки вируса); внутриклеточное размножение вируса, его самосборка, которая заканчивается выходом вируса из клетки. Попав в клетку, вирус в максимальной степени использует единственную возможность сохранить свое существование в природе.

За относительно короткий срок (измеряемый часами) в клетке синтезируется от сотен до 1500 и более новых вирусов.

У вирусов нет даже никаких зачатков нервной системы. Вирус полиомиелита, например, состоит только из 4 генов и комбинации из 4 белков, но он может проникать не только в эпителиальные клетки, но и в клетки мозга (через кровь) и вызывает тяжелейшее заболевание. Эти свойства вируса зависят от особой организации его генов и белков, которые придают его поведению разумный (для него, конечно) характер. Чем же объясняется разумное (т. е. наиболее благоприятное для их существования) поведение даже таких самых маленьких живых существ? Нам представляется, что в основе разумного поведения не только вирусов, но и всех без исключения живых существ лежит фундаментальная особенность самой материи, заключающаяся в единстве структуры и функции. Изначальным свойством материи служит ее способность воспринимать внешние и внутренние воздействия (сигналы) и отвечать на них, т. е. отражать их. Без восприятия не может быть отражения. Способ воздействия, т. е. характер сигнала, может быть различным, соответственно, и характер отражения также может быть различным. Существуют две основные формы восприятия, как и две формы материи (живая и неживая), а именно небиологическая и биологическая.

К небиологическим сигналам (способам воздействия) относят механические, физические, химические. Механические сигналы могут быть неспецифическими и специфическими. К последним относятся контактные сигналы, опосредованные специфическими контактными рецепторами, через которые эти взаимодействия опосредуются. К физическим сигналам относятся электромагнитные волны, звуковые волны, гравитация. К химическим - различные виды связей в молекулах и между молекулами. Биологические сигналы опосредуются белками-ферментами, а также всеми остальными формами взаимодействия. Это наиболее сложные, наиболее специфические формы обмена сигналами. Они-то и обусловили появление биологической, чувственной формы восприятия сигналов и свойства отражения их. Именно на этом этапе началось формирование нервной системы. Эволюция нервной системы привела к появлению таких специализированных форм чувств, как слух и зрение. А появление языка позволило человеку создать новую систему кодирования, которую можно назвать словесным кодом.

Эволюция нервной системы привела к созданию (возникновению) нервных клеток памяти, которые с помощью словесного кода обеспечили формирование биологического компьютера (головного мозга), ставшего в конечном счете аппаратом осознанного разума, органом мышления, интеллекта и формирования личности человека с его особым внутренним миром - душой.

Пожалуй, самым убедительным доказательством того, что всей материи присуща способность воспринимать сигналы и отражать их, служит феномен зеркала. Зеркало - это хорошо отполированное стекло, у которого одна сторона окрашена веществом, не пропускающим электромагнитные волны. Поэтому зеркало воспринимает световые волны из внешней среды, но, не пропуская их через себя, отражает их. Глаз человека воспринимает это отражение, и человек видит все, что находится перед зеркалом. Способность воспринимать сигнал и отражать его зависит, как и всякая функция зависит от структуры самого предмета, от его внутренней

организации. Чем она сложнее, тем характер и степень восприятия и отражения сложнее. Видеть отражение зеркала может только глаз человека (или животного, у которых он есть). Если глаз слепнет, все для данного организма погружается во мрак. Глаз дифференцированно воспринимает световые (электромагнитные) волны в диапазоне 4,3-1014-7,5-1014 Гц, передает эти сигналы сетчатке, а затем по зрительному нерву в зрительный центр, где они превращаются в зрительные образы. Эти образы как бы печатаются в нервной клетке подобно тому, как печатается изображение на кинопленке, и человек видит мир таким, каким он объективно существует.

По мере развития науки и техники человек научился создавать различные приборы, машины, фабрики и заводы для их массового производства, подчас с очень сложной технологией - высокотехнологичные продукты. Однако функция всех этих машин, приборов... определяется исключительно их внутренней организацией, структурой. Чем она сложнее, тем больше в ней отдельных элементов, тем больше у них функций, тем сложнее взаимодействие всех составляющих. Согласованное взаимодействие всех структур, имеющихся в составе любой сложной машины, - главное условие ее надежной работы. А взаимодействие между составляющими структурными единицами машины обеспечивается либо механическими специфическими контактами, либо с помощью других сигналов, их комбинациями и др. сложность структуры определяет сложность функции и сложность взаимодействия между структурами, из которых создается данная машина. Фотоаппарат, телевизор, самолет, автомобиль, ракета, компьютер, музыкальный инструмент - все они в своей функции используют самое главное фундаментальное свойство машины: ее способность воспринимать и отражать сигналы, а непременным условием работы любой машины служит саморегуляция всех процессов, которые обусловливают функцию машины как единого целого устройства. Более того, человек, изобретая новые приборы и новые машины, все больше использует законы живой материи, создавая искусственные аналоги некоторых функций живой материи. Например, что такое телевизор? Это искусственные органы зрения и слуха одновременно. Этот прибор использует те же самые законы для передачи звука и зрительного изображения с помощью звуковых и электромагнитных волн и электричества.

Бактерии, простейшие одноклеточные организмы, имеют уже значительно более сложную клеточную организацию и более сложные механизмы регуляции разумного поведения, чем вирусы. Они обладают собственными системами биосинтеза белка и мобилизации энергии. Поэтому они могут относительно автономно существовать, и существуют, по-видимому, уже миллиарды лет. У бактерий по сравнению с вирусами уже во много раз больше генов, у E. coli, например, их около 4300, чем и объясняется их более сложная структура и более сложные функции. У бактерий уже существует система саморегуляции выражения генов, т. е. они организованы в самостоятельно функционирующие группы генов. У них отработан механизм саморегуляции выражения генов, а биосинтез ДНК и белка идет тем же самым способом, который присущ и всем остальным живым организмам, включая человека. Наконец, у бактерий уже сложились системы восприятия сигналов из

внешней и внутренней среды и передачи их к оперонам для выдачи адекватного ответа [13].

Вначале сигнал воспринимается особым химическим рецептором, расположенным в клеточной мембране, и передается мембранным ферментам. Затем образуется вторичный посредник (мессенджер), который через системы киназ и фосфатов взаимодействует с эффекторным аппаратом клетки, в том числе с опе-ронами. Бактериальная клетка дифференцированно воспринимает механические, физические и химические сигналы, в т. ч. температурные. У бактерий обнаружены системы регуляции биосинтеза в зависимости от температуры. Например, у E. coli при температуре 18-20° С практически не происходит синтеза факторов адгезии (ворсинок), необходимых для присоединения к клеткам ткани. Повышение температуры до 37° С индуцирует их синтез. Такой же температурно-зависимый контроль синтеза факторов патогенности обнаружен у возбудителей чумы, дизентерии и др. В свою очередь, нагревание среды до 42° С активизирует работу ряда генов или группы генов, вследствие чего в 5-20 раз увеличивается синтез почти 20 белков [13].

У спорообразующих бактерий существует набор генов (споровый геном), который работает по сигналам, воспринимаемым из внешней среды. Если в среде отсутствуют необходимые для синтеза белков и нуклеиновых кислот химические соединения, этот геном включается в работу, и клетка превращается в спору. Когда такие вещества вновь появляются, спора превращается в вегетативную клетку. Жизнеспособность спор в почве при обычных внешних условиях сохраняется примерно в течение тысячи лет. Это ли не пример разумного поведения бактерий?

У бактерий существует еще один специальный механизм, который позволяет им регулировать общую скорость всех биосинтетических процессов, а значит, и скорость своего размножения. Суть его состоит в том, что при культивировании бактерий в богатой питательными веществами среде (например, в мясопептонном бульоне) у них увеличивается в 2-4 раза число копий генов и одновременно значительно возрастает число рибосом в клетке. В таких условиях клетки E. coli при 37° С делятся через каждые 15-20 минут. Увеличение скорости их размножения достигается за счет того, что одновременно работают сразу по несколько копий одного и того же оперона, и одновременно с этим увеличивается количество вовлекаемых в биосинтез белка рибосом. При культивировании E. coli в голодной (минимальной) питательной среде деление их клеток при той же температуре происходит через 60 минут, а количество рибосом и количество копий генов значительно снижены [13, 17, 19, 20]. Это один из самых удивительных механизмов саморегуляции скорости размножения одноклеточных организмов (бактерий), присущий только им.

Что же касается скорости синтеза рибосомами белка и скорости синтеза РНК у бактерий, то они вполне сопоставимы У E. coli биосинтез белка при 37° С происходит со скоростью около 10-12 аминокислот в 1 сек. [20], что соответствует синтезу за это же время 30-36 нуклеотидов (синтез мРНК и синтез белка у E. coli происходят одновременно). По данным других авторов [31], скорость роста цепи РНК в клетках E. coli происходит со скоростью 43 нуклеотида в 1 сек., что соответствует включению 14-15 аминокислот в полипептидную цепь.

Следует добавить, что на уровне бактерий возник и новый механизм обмена генетической информацией

между клетками (генетическая рекомбинация) в форме простейшего полового процесса [5].

На примере вирусов и бактерий видно, что у них, как и у любой пространственно-изолированной структуры, не только сохраняются, но и совершенствуются системы взаимодействия и саморегуляции, т. е. восприятия сигналов и их отражения. Все в природе находится во взаимодействии, взаимосвязи и взаимозависимости. В этом и состоит начало начал.

В атоме электроны и протоны связаны между собой, в молекуле атомы взаимодействуют между собой, а в космосе планеты взаимодействуют между собой. Солнце заставляет вращаться Землю и другие планеты вокруг самих себя и вокруг него, Солнца. Земля вращается вокруг своей земной оси и вокруг Солнца и заставляет Луну вращаться вокруг Земли. Луна же вызывает приливы и отливы морей на Земле. Что такое землетрясение, извержение вулкана, дождь, снегопад, гром, молния, северное сияние, цунами, ураган и другие стихийные явления в природе, как не следствие взаимодействия различных материальных сил самой природы? Ветер дует - листья шелестят, море на сильный ветер отвечает волнами, а на землетрясение - цунами и т. д. Когда какой-нибудь предмет падает на другой предмет, издается звук, причем различный, в зависимости от того, какие предметы сталкиваются (от их структуры). Музыкальные инструменты, сконструированные человеком, при определенном воздействии на них (т. е. в зависимости от характера сигнала) воспроизводят музыкальный звук, звучит музыка. Музыки без инструмента не бывает, но любой музыкальный инструмент (структура) воспроизводит музыку (функция).

Подобно тому, как жизнь возникает при скрещивании нуклеиновых кислот и белков [9], сознание зарождается как продукт взаимодействия структур на определенной стадии эволюции самой материи. Форма восприятия сигнала и формы ответа на него, как уже было неоднократно отмечено, могут быть самыми разными. Это зависит от свойств самих структур, в том числе (в первую очередь) от физических и химических свойств взаимодействующих структур. Соответственно, и формы ответа могут быть различными - механической, физической, химической, биологической, а с появлением человека с его речью - социальной, сознательной. Она может быть неспецифической и специфической, она может быть и комплексной. По мере усложнения структуры происходит усложнение и формы усвоения, и формы отражения. Все определяется характером восприятия. Чем восприятие более специфическое, дифференцированное (более тонкое), тем оно сложнее, тем сложнее форма ответа на него. Специфическое взаимодействие между конкретными составляющими эту сложную, искусственно созданную человеком структуру и характер регуляции этого взаимодействия очень хорошо демонстрируют, например, часы - прибор для измерения текущего времени. Это достигается с помощью различных механизмов регуляции их работы.

Существуют различные варианты часов, в которых регуляция их работы осуществляется с помощью специфического механического контакта (пружинные и гиревые часы с механическим приводом), но есть и различные варианты кварцево-электронных часов, в которых регуляция работы осуществляется с помощью электромагнитных волн. По сути дела, во всех, даже

самых сложных, приборах и машинах действует принцип саморегулируемости каждого отдельного процесса и машины в целом. Все естественные стабильные процессы - процессы саморегулируемые. Только принцип саморегуляции каждого отдельного процесса может обеспечить возникновение (создание) все более сложных процессов саморегуляции, а следовательно, все более сложных машин и живых организмов.

Однако уровень, степень сложности, форма саморегуляции в живой материи гораздо сложнее и более совершенны, т. к. они сочетают в себе как механические и физико-химические, так и специфические биологические процессы. Химические реакции (процессы), протекающие в живом организме, стали называть биохимическими, потому что они контролируются не только неспецифическими факторами (температура, рН среды), но и специфическим для каждой реакции белком-ферментом [11]. Эта реакция осуществляется прежде всего на уровне фермент-субстрат. Ферментативный катализ - ускорение химической реакции (в 1010-1013 раз) под влиянием белка-фермента.

Ферменты снижают энергию активации, которая необходима для осуществления той или иной химической реакции. Они направляют ее обходным путем через промежуточные реакции, требующие значительно меньше энергии активации. Под влиянием ферментов происходят перераспределение электронной плотности и некоторая деформация молекул субстрата, наступающая при образовании промежуточного фермент-субстратного комплекса. Эта деформация приводит к ослаблению внутримолекулярных связей

и, следовательно, к понижению необходимой энергии активации, в результате чего скорость реакции возрастает.

Фермент обладает высокой специфичностью. Для каждого субстрата есть свой фермент. Он распознает свой субстрат с помощью активного центра, который формируется активными группами аминокислот, располагающимися пространственно близко друг от друга. Активный центр формируется только после завершения модификации полипептидной цепи, в результате которой белковая молекула принимает свою специфическую трехмерную пространственную структуру (конформацию). Специфичность конформации определяется последовательностью расположения аминокислот в полипептидной цепи, контролируемой соответствующим геном. Благодаря аллостерическому (изменение конформации) эффекту белки-ферменты обладают способностью регулировать скорость реакции [11].

Благодаря белку происходит объединение всех са-морегулируемых отдельных биохимических реакций в единый сложный биохимический процесс. Этот процесс саморегуляции совершается белком на уровне генома. Белок благодаря своим особым свойствам (аллостери-ческий эффект) контролирует работу каждого оперона. Белок принимает активное участие и в координации деятельности других систем регуляции: эндокринной, половой и др.

Работа живой клетки напоминает работу сложной машины, но правильнее сказать, что работа любой созданной человеком машины напоминает работу клетки. Любая машина работает по тем же законам, что и клетка. Человек - часть живой природы, продукт ее развития. Человек может открыть и использовать только те законы, которые существуют в природе. Нельзя открыть то, чего не существует в природе.

Итак, на уровне клетки возникает новая система саморегуляции - биологическая, которая включает в себя комплекс всех механизмов: механических, физических, химических и особых, биологических. Высшим центром саморегуляции клетки служит ее геном. Зачатки (истоки) сознания как такового возникают на более сложном уровне эволюции живой природы. Эту форму восприятия и отражения можно назвать чувственным восприятием и отражением. Оно должно было возникнуть, и действительно возникло, только на уровне многоклеточных организмов животного царства. Оно возникло в связи с тем, что для координации функции разных клеток (разных тканей, органов) потребовалось создание такой формы восприятия, которая могла бы стать общей для всех клеток (тканей, органов) и в то же время воспринимать сигналы дифференцированно, чтобы объединить функции всех систем организма в единое целое - в самостоятельный организм.

Это и привело к возникновению чувственного восприятия сигналов. Переход от первоначальной биологической формы восприятия сигналов (физико-химической) к чувственной (нервной) имел для эволюции сознания такое же масштабное значение, как переход от химического синтеза аминокислот к биосинтезу белка. Такое огромное значение для эволюции нервной системы имело возникновение чувственной формы восприятия сигналов, которое заложило основы эволюции органов чувств. возникли зачатки нервной системы - ее рецепторы, проводник сигналов и клетка памяти, способная не только реагировать, давать ответы на сигналы, но и запоминать их и сохранять. Последним этапом эволюции стало формирование спинного, а затем и головного мозга. Центральная нервная система животного организма стала определять все более осознанное его поведение. Возникновение чувственного восприятия и отражения послужило толчком для эволюции органов чувств: осязания, обоняния, вкуса, слуха и зрения - со всеми вытекающими из этого последствиями. В результате эволюции чувственного восприятия, а особенно органов слуха и зрения, и возникло сознание, мышление, возник аппарат этой функции - серое вещество головного мозга - биологический компьютер, определяющий интеллект человека.

Появление у человека новой формы общения с помощью речи (языка) привело к возникновению основы для формирования новых букв и нового кода - словесного, или буквенного, или алфавитного, которые и стали основой формирования человеческого разума, сознания, мышления, внутреннего мира, «души» человека.

С появлением разумного человека - Homo sapiens -возникла и новая форма жизни - общественная, социальная. В значительной степени этому способствовало возникновение семьи и частной собственности. Появившиеся новые экономические, а затем и политические условия определили законы развития социальной формы жизни. За прошедшие тысячелетия она, подчиняясь своим законам развития, претерпела целый ряд этапов - первобытно-общинный, рабовладельческий, феодальный, капиталистический; возникли новые формы социалистических и социал-демократических государств. Жизнь продолжает и дальше развиваться, началась новая, космическая стадия ее развития.

Несмотря на все выдающиеся открытия науки, по-прежнему одним из самых загадочных остается вопрос о том, что же такое сознание, мысль, внутренний мир

человека, интеллект, словом, все то, что называют душой человека.

Точно установлено, что вся биологическая жизнь человека определяется его геномом. Почти полностью изучены механизмы, с помощью которых передается генетическая информация по наследству, как гены контролируют биосинтез белка, как осуществляется процесс его синтеза, как регулируются почти все физиологические функции человека. До настоящего времени остается еще неясным следующий вопрос.

Анатомо-физиологические признаки, определяющие природу человека, передаются с помощью общего для всех существ генетического кода. А вот информация, накопленная в процессе личной жизни индивидуума, не передается по наследству, ее нельзя ни купить, ни подарить, ни украсть. Она накапливается каждым человеком самостоятельно, и именно она превращает каждого человека в неповторимую личность. Современная генетика разработала методы клонирования, т. е. методы воссоздания с помощью ДНК, выделенной из данного организма, его полной копии. Внешне этот воссозданный из ДНК двойник ничем не будет отличаться от оригинала, но только внешне. Поскольку приобретенная информация по наследству не передается, возрожденный человек никогда не станет возрожденной личностью, ибо она создается историей, а история неповторима. Таков закон природы.

Поскольку приобретаемая в течение всей жизни информация закрепляется в памяти, значит, она должна быть закодирована в ней каким-то образом, чтобы ею можно было пользоваться всю жизнь. Эта приобретаемая информация должна каким-то образом восприниматься и кодироваться в центральной нервной системе, в ее клетках памяти. То, что она там действительно сохраняется, уже точно установлено. Недаром в головном мозге человека этих клеток несколько миллиардов. Ребенок рождается еще полностью лишенным этой приобретаемой информации. У него есть только безусловные рефлексы, контролирующие жизнь (поэтому их и назвали безусловными). Первое, что сразу делает новорожденный, - издает звук, он плачет. Он еще не знает ни одной буквы, поэтому процесс освоения основ нового кода начинается со звука. Обучившись правилам воспроизводства буквы, т. е. звука, он начинает произносить первые слова: па-па, ма-ма, - а далее он все более свободно начинает говорить, т. е. произносит правильные сочетания слов. А как он узнает их? С помощью звуков (звуковых волн). Стало быть, органом, воспринимающим звук, служит ухо. Звуковые волны, воспринимаемые человеческим ухом, имеют частоту от 16 Гц до 20 кГц (ниже 16 Гц - инфразвук, выше 20 кГц - ультразвук; от 16 Гц до 4-4,5 кГц - музыкальный диапазон).

Через определенное время ребенок идет в школу (или детский сад) и начинает изучать алфавит (словесный код) и с помощью зрения, и с помощью слуха. Все это свидетельствует о том, что познавательная информация воспринимается, передается и запоминается именно, а вернее, только таким путем, с помощью электромагнитных волн. Следовательно, основным способом шифрования интеллектуальной информации является словесный (буквенный, алфавитный) код, по аналогии с генетическим. Основа этого кода - буква. Если этот код сравнивать с генетическим, то по смыслу значения она (буква) соответствует азотистому основанию. Но в генетическом коде всего 4 буквы (А, Т, Г, Ц),

а сам код трехбуквенный. Кодон - исходная смысловая единица - состоит всего из трех букв. Причем все они для всех живых существ пишутся одинаково (каждая из них имеет одинаковое строение в ДНК всех живых существ). Иначе обстоит дело со словесным кодом. Роль кодона (кодирующей смысловой единицы) в этом случае играет слово, которое может состоять как из 1-2-3 букв, так и из 10 и более букв.

В языке каждой нации свои буквы, и число их измеряется десятками. Поэтому вариантов слов - тысячи. Слуховой и зрительный код, поскольку они передаются электромагнитными волнами, совпадают. По-видимому, каждая буква звучит особенно, т. е. частота волны для каждого звука идентична, она отличается от частоты колебаний всех других звуков. Но эти особенности у людей каждой нации в зрительном и слуховом виде выражаются по-разному. Поэтому у каждой нации свои символы зрительной идентификации звуков - свой алфавит (знаки латинские, славянские, арабские, китайские и др.). Два человека, говорящих на разных языках, не могут понять друг друга, пока кто-нибудь или они оба не изучат язык друг друга. Эти особенности языка влияют и на развитие культуры разных народов, на их обычаи, это и приводит к развитию национальных обычаев.

Итак, буква объединяет слуховое и зрительное изображения в единое целое. Она стала основанием словесного кода. Сочетание нескольких букв, т. е. слово, соответствующее кодону, приобретает определенное смысловое значение. Слово создается из своих букв, подобно тому, как кодон создается из оснований, слово и стало фундаментом словесного кода. Из слов создаются фразы (предложения) так же, как из кодонов аминокислоты (последовательность аминокислот в белке). Из слов возникают мысли, подобно тому, как из аминокислот - белки. Таким образом, словесный код имеет такую связь: буква (звук) ^ слово (сочетание звуков) ^ предложение (фраза) ^ мысль ^ идеи. Из мысли возникают идеи, создаются рассказы, повести, романы, энциклопедии, пишется сама история, создается бесценный клад человеческих знаний. Словесная информация воспринимается с помощью органов слуха и зрения. С помощью особо устроенных рецепторов зрения (сетчатки) и слуха (кортиев орган) воспринимаются электромагнитные и звуковые волны различной частоты (для глаза - частоты 4,51014-7,51014 Гц, для слуха - от 16 Гц до 20 кГц). Эти сигналы передаются в соответствующие нервные клетки памяти зрительного и слухового центров, в них они кодируются и запоминаются.

Мышление - это непрерывный процесс обмена мыслями (информацией) между клетками памяти. Передача мыслей между клетками памяти происходит, по-видимому, на каких-то других частотах, правда, эти частоты пока не удается выявить. Взаимодействие между мыслями, как и между клетками памяти и между всеми структурами мыслительного аппарата, должны подчиняться своим законам. Их выяснение - задача других наук.

Мыслительная (умственная) функция человека находит свое выражение в различных терминах, и каждый из них имеет свое толкование: мысль, мышление, размышление (рассуждение), ум (разум), сознание, творчество, внутренний мир, интеллект и т. п.

Универсальной информационной единицей деятельности мозга служит мысль. Новая мысль возникает

в результате обмена информацией между клетками памяти. Мысль - продукт взаимодействия между клетками памяти, она возникает, подобно искре, и кодируется в клетках памяти. Передача мыслей между людьми происходит тоже с помощью электромагнитных (зрение) и звуковых (слух) волн с использованием разных частот. У каждого человека есть свои варианты частот колебаний световых и звуковых волн, чем, вероятно, определяются особенности его голосового и слухового аппаратов. Поэтому люди уже по первому взгляду друг на друга или по первому сказанному слову безошибочно узнают друг друга. Знакомые между собой люди при разговоре по телефону представляются всего двумя словами: «Это я», -и этого вполне достаточно, чтобы они узнали друг друга. Кстати, идентификация людей возможна не только с помощью ДНК (генная дактилоскопия), но и с помощью фотографии (фоторобота) или по голосу.

Мысль формируется из тех же кодонов (слов), которые воспринимает клетка памяти, и закрепляются в ней на электронном уровне. В одной такой клетке может содержаться много мыслей. Итак, интеллектуальная информация передается главным образом с помощью зрения и слуха в виде электромагнитных и звуковых волн, и, очевидно, с помощью этих же волн происходит их запоминание клеткой памяти. Основной единицей интеллектуальной памяти служит мысль, она формируется из тех же кодонов, которые клетка воспринимает. Мысль - продукт взаимодействия клеток памяти, она возникает, подобно искре. Мышление (синонимы - размышлять, думать) - процесс взаимодействия между клетками памяти. Память -своеобразная библиотека мыслей, вся совокупность информации, содержащейся в клетках головного мозга. Размышлять, рассуждать, думать можно про себя, или вслух (разговор), или с помощью печатного слова. Ум - способность мыслить. Интеллект - вся совокупность свойств мыслительного аппарата, определяющего его способность мыслить. Сознание - вся совокупность полученной словесной (интеллектуальной) информации, которая определяет поведение человека в природе и в обществе.

Поведение человека всегда адекватно уровню его знаний. Чем больше в клетках памяти индивидуума зафиксировано информации, тем плодотворнее ум человека, его творчество, тем выше его профессионализм и интеллектуальность. Сознательное поведение человека, основанное на всей совокупности его знаний в данный момент, может изменяться в соответствии с приобретенной новой информацией. Творчество - процесс реализации набора специализированных мыслей, претворение их в жизнь.

Мышление создает особую форму сознания - душу человека, его внутренний мир. Но этот мир очень сложен и имеет свои законы. Он формирует законы морали, совести, порождает хорошие мысли и плохие, с помощью сознания формируются в обществе юридические законы, создаются конституции во всех странах мира, т. е. организуется и контролируется социальная жизнь. Изучением всех этих проблем занимаются соответствующие науки. Мы лишь подчеркиваем, что поведение человека всегда адекватно той информации, которую он получил в процессе жизни. Вот почему личность человека формируется исторически, т. е. теми событиями, которые происходили в течение его жизни, и эта информация накапливается в клетках головного мозга.

Телесная смерть человека ведет и к разрушению всей собранной им интеллектуальной информации, разрушает память, душу. Душа никуда не улетает, а разрушается, перестает работать, подобно тому, как перестает работать компьютер, когда в нем что-то разрушается (ломается или выключается электроэнергия). Только отремонтировать, восстановить мыслительный аппарат человека в отличие от компьютера не удается, т. к. мыслительный аппарат устроен гораздо сложнее и состоит из другого строительного материала - белка, а белок создается только живой природой.

Рассмотрение вопросов, связанных с пониманием сущности сознания, подтверждает сделанное выше заключение о том, что организм человека живет (реализует свои функции), руководствуясь двумя главными системами информации - генетической и словесной. Генетическая информация очень стабильна, по сути, она вечная, т. к. закодирована в гене химическими структурами - кодонами, она постоянна и одинакова у всех живых организмов: от вирусов до человека. Словесная информация по наследству не передается, по наследству передается информация о структуре и свойствах тех клеток, которые воспринимают словесную информацию и запоминают ее. Этим свойством обладают и реализуют его особые клетки - нервные клетки памяти. Именно они обеспечивают формирование аппарата мышления.

Поведение человека в природе и обществе зависит также и от других органов чувств. С помощью органов обоняния и вкуса человек оценивает качество пищи и руководствуется своим питанием; эти чувства сами по себе тоже не передаются по наследству, а приобретаются в процессе жизни, но они воспринимаются своими рецепторными аппаратами и кодируются каким-то своим способом. Зачатки сознания, его элементы имеются у многих животных. Они также обладают своим интеллектом, который более всего выражен у человекоподобных обезьян. Но у животных очень мало клеток памяти, слабо развито серое вещество головного мозга. Они воспринимают электромагнитные и звуковые волны с другими частотами. Правда, некоторые из них (например, птицы) видят лучше, чем человек, или имеют более чуткое обоняние (собаки), или более широкий диапазон слуха. Например, верхний предел слуха у человека 20 кГц, у шимпанзе - 33 кГц, а у летучей мыши даже 175 кГц. Но в целом аппарат их мышления еще очень слаб. Если после своего рождения ребенок будет жить только с животными и будет лишен общения с человеком, его поведение будет подобно поведению животного, ибо он не смог получить человеческой информации.

Все психические заболевания человека - это следствие нарушения работы аппарата мышления. Амнезия - выпадение памяти - следствие нарушения взаимодействия клеток памяти или нарушения функции целой группы клеток памяти.

Функция клеток памяти материализуется через электромагнитные (зрение) и звуковые (слух) волны. Мысли могут передаваться и в виде буквенного кода (книгопечатание), и в виде звука (разговор) по телефону, радио, телевизору через соответствующие механизмы, трансформирующие звук в слова и фразы. Не установлено также и то, какие клеточные структуры осуществляют трансформацию звуковых и электромагнитных волн в речь, в слово. Возможно, что с функцией этой интригующей системы также связана ДНК. У бактерий

некодирующих нуклеотидов в хромосоме 10-15%, а у человека на их долю приходится больше половины всех нуклеотидных последовательностей. Но это только предположение, не более. Однако в искусственном мозге - компьютере - все процессы осуществляются в конечном счете с помощью электромагнитных волн, в том числе и решение компьютером шахматных задач.

В процессе эволюции живой материи, т. е. ее усовершенствования, возникли и совершенствовались системы саморегуляции всех жизненно важных процессов. Таким путем возникли системы эндокринной, половой регуляции и т. п. Однако самую важную роль сыграло возникновение и совершенствование системы саморегуляции защитных механизмов. Эти механизмы возникли уже на уровне одноклеточных организмов. С их помощью регулируются различные процессы [12, 21], а также системы контроля правильности включения нуклеотидов в процессы биосинтеза ДНК [8], «цен-зорная» система РНКи [33], позволяющая осуществлять контроль потока генетической информации, и др. Но наиболее сложная и мощная система самозащиты сложилась на уровне человека. Она получила название иммунной.

Существует иммунитет общий (видовой), направленный против всех возможных чужеродных агентов, которые проникают в организм или возникают в нем. Общий (видовой) иммунитет передается по наследству. Но также есть иммунитет специфический, направленный против конкретного возбудителя заболевания. Он по наследству не передается, а формируется теми же механизмами, которые обеспечивают общий (видовой) иммунитет, но только после встречи с чужеродным агентом, и всей своей мощью направлен против данного возбудителя инфекционной болезни, помогая организму с ним расправиться, уничтожить его. Система иммунитета многокомпонентна, она включает в себя отдельные самостоятельные системы: интерферона, комплемента, фагоцитов, киллерных факторов, В- и Т-лимфоцитов, главную систему гистосовместимости и систему специфических антител.

Между клетками системы иммунитета, различными по своим иммунологическим функциям, но иногда не отличающимися друг от друга морфологически, существует кооперативное взаимодействие, которое обеспечивается главным образом с помощью разных химических сигналов, получивших название факторов дифференциации, факторов, стимулирующих размножение, и т. п. (цитокины, лимфокины, интерлейкины и др.). Уникальность системы иммунитета состоит в том, что она распределена по всему организму, действует непрерывно, характеризуется высокой специфичностью, сложностью и функционирует по принципу саморегуляции. Специфичность действия компонентов иммунитета часто зависит от их специфического контактного взаимодействия. Например, антитела (иммуноглобулины) распознают чужеродный агент с помощью особых активных центров, образованных полипептидными цепями антител. Фактически природа, опять-таки с помощью белков, обеспечивает синтез таких антител против любого чужеродного агента. Активные центры антител образуются, подобно другим белкам (ферментам), по принципу: несколько генов - один белок, несколько по-липептидных цепей - один активный центр. Активный центр каждого антитела узнает активный центр антигена (т. е. его так называемую детерминантную группу, или эпитоп), как ключ узнает замок.

Здоровье человека в течение всей его жизни обеспечивается путем хорошо скоординированного взаимодействия всех компонентов иммунной системы между собой, а также с другими системами регуляции организма.

С учетом всего вышеизложенного сознание следует рассматривать как функцию материи. Форма сознания - производное от ее структуры. Как и любая структура, живая материя обладает и своей, свойственной только ей функцией. Функция материи - сознание -имеет своим истоком фундаментальное свойство самой материи - ее способность посылать сигналы во внешнюю среду (взаимодействовать с другими структурами) и отвечать своими сигналами на получаемые извне сигналы. Следовательно, материя и сознание сосуществуют, они изначально неразделимы, их эволюция происходила одновременно, взаимообуслов-ленно [14]. Эволюция материи предопределила и эволюцию сознания; изменение ее структуры неизбежно приводит и к изменению функции, т. е. сознания. Нет материи без ее функции - сознания, но нет и сознания без его конкретного материального носителя. Однако мысль (идея) может материализоваться. Художник в своих картинах изображает (отражает) то, что он мысленно видит, воссоздает свои мысли в реальном произведении; это произведение тем ценнее, чем оно реальнее (художественнее) изображает действительность. Архитектор строит сооружение таким, каким он видит его мысленно, в своем воображении. Композитор пишет (сочиняет) музыку своими особыми буквами - нотами, которые затем воспроизводятся музыкальными инструментами. Инженер, конструируя свое изобретение, тоже претворяет свои мысли в конкретную машину, прибор и т. д. и т. п. Следовательно, материя через свою способность к отражению может через мысль, идею материализоваться. Материя порождает сознание, а сознание способно материализоваться. Материализованная идея, превратившись в структуру, будет также обладать функцией, но уже обусловленной именно данной структурой. Писатель (поэт), прежде чем написать свое сочинение, вначале мысленно формирует предложения, а затем воспроизводит их в виде письменных знаков, т. е. передает мысли в словаре словесного кода. Такая форма материализации идеи способна вновь воспроизвестись в свою первозданную форму, т. е. вернуться в свое исходное состояние. Таким образом, степень, уровень материализации идеи в структуру зависят от степени сложности, уровня организации самой идеи.

Созданные человеком компьютеры уже способны мыслить, т. е. сопоставлять различную информацию, заложенную в их «мыслительном» аппарате, и принимать самостоятельные разумные решения. Все это подтверждает положение о том, что мысль кодируется с помощью каких-то электромагнитных взаимодействий.

На философский вопрос о том, в каких отношениях находятся материя и сознание, возможны только три следующих ответа.

1. Материя первична, сознание только продукт материи.

2. Сознание первично, материя - продукт сознания.

3. Материя и сознание сосуществуют изначально как единое и неделимое целое. Более того, материя

порождает сознание, а сознание способно материализоваться. Материализованный продукт сознания вновь приобретает свойство отражения. Степень и уровень сознания материализованной идеи теперь уже определяются ее собственной структурной организацией. Так происходит непрерывный, вечный круговорот материи и сознания. В этом заключается единство материи и сознания, их неотделимость друг от друга, их взаимообусловленность друг другом.

Авторы придерживаются того мнения, что сознание изначально присуще материи и находит свое проявление в эволюции материи в виде различных форм своего фундаментального свойства - отражения. Всюду, везде и во всем функция определяется структурой, структура создается функцией. Нет функции без структуры, но нет и структуры без функции. Без реальной (материальной) структуры функция не может возникнуть. Материя и сознание - суть единое целое.

На философский вопрос о том, что такое жизнь, с позиции всего вышеизложенного можно попытаться дать следующий ответ. Жизнь - способ (форма) существования субъектов природы, которые обладают в отличие от неживых структур собственным геномом (генетической структурой, которая и определяет их структуру и биологические свойства). Наличие собственного генома - главный критерий (атрибут) живого организма.

Все субъекты природы, обладающие собственным геномом, есть живые существа, живые организмы. Форма, способ существования, т. е. сам процесс жизни, определяются их геномом (количеством генов) и его объемом (совокупность всей генетической информации).

Главное отличие человека от животных заключается в том, что только человек имеет особый мыслительный аппарат, который определяет его сознательное поведение в природе и обществе и привел к возникновению новой формы жизни - социальной. Сознание есть продукт развития живой материи, неразрывно связанный с ее главным свойством - способностью воспринимать в мозге сигналы и отражать их. Сознание тоже развивалось и развивается по своим законам, и его совершенствование шло медленно. Оно проделало медленный путь от механического взаимодействия к биологическим, чувственным механизмам и через длительное развитие нервной системы до формирования биологического компьютера - головного мозга, в котором соединились различные способы восприятия сигналов. Возник мыслительный аппарат человека, а вместе с ним родилось его сознание. В результате у живой природы сформировалась новая форма кодирования информации - буквенный, словесный код. Он-то и привел к возникновению новой формы жизни - социальной.

Совершенствование человеком изобретаемых им приборов, машин и т. п. конструкций, от телеги до космических аппаратов, от лупы до электронного микроскопа, от дудки до органа, от барабанного боя до компьютера, шло и идет по тому же самому пути, по которому шло формирование сознания, а именно от механических сигналов до электронных, до использования электромагнитных, звуковых и иных волн. Да иначе и быть не могло. Природа создала и использует для своей эволюции одни и те же законы, свойственные материи. Развитие жизни идет также по своим законам. Жизнь, живая природа - это одновременная реализация генетической информации, имеющейся у всех вместе взятых организмов на Земле.

Возникновение речи привело к созданию словесного кода, который, в свою очередь, заложил основы для усовершенствования аппарата мышления. Оно шло прежде всего за счет увеличения словарного фонда (накопления слов) и совершенствования грамматического строя языка. Обмен информацией между людьми привел к возникновению коллективного сознания. Индивидуальное сознание не только породило коллективное, но и само стало все более и более определяться коллективным. Появление письменного, а затем и печатного изложения индивидуального и коллективного сознания фактически означало превращение человеческого сознания в такую же стабильную систему информации, как и генетическая система. В сущности, принцип воспроизводства генов (биосинтез ДНК) и воспроизводство умственной информации в форме книгопечатания один и тот же, а именно использование готовой матрицы. Только в одном случае (ДНК) матрица несет информацию, созданную химическими связями, а в другом (умственная информация) - сознанием человека. Словесный код соединился с генетическим кодом и, подобно ему, стал средством стабильной передачи накопленной умственной информации между поколениями людей. Поэтому словесный код оказался столь же необходимым для развития живой природы (жизни), сколь и генетический. Он дополнил его и внес свой особый вклад в эволюцию жизни.

Став разумным существом, человек взял на себя и всю ответственность за сохранение на нашей планете самой жизни во всех формах ее проявления, заботу сделать ее вечной, не допустить ее гибели по вине человека. Выход человека в космос дал возможность приступить к реальному поиску тех планет, на которых возможно также существование жизни. Если она будет обнаружена, то в какой форме она там присутствует и на каком уровне развития находится сознание у инопланетян? Материя воистину неисчерпаема, но она познаваема; ее познание доступно только разуму человека.

Поступила 13.04.07

ЛИТЕРАТУРА

1. Бабичев С. А. рК1У^-плазмиды антибиотикорезистентност и у шигелл: Автореф. дис. канд. мед. наук. Ростов-на-Дону, 1988. 24 с.

2. Баев А. А., Венкстерн Т. В. Транспортные рибонуклеиновые кислоты. Структурные и функциональные аспекты // Молек. биол.

1977. Т. 11. С. 1220-1233.

3. Баев А. А., Венкстерн Т. В., Мирзабеков А. Д. Первичная структура валиновой транспортной РНК I пекарских дрожжей // Молек. биол. 1967. Т.1. С. 754-756.

4. Выродов И. П., Коротяев А. И. Общая схема построения математической модели функционирования оперонов на примере функционирования лактозного оперона // Молекулярная биология бактерий (науч. труды, том 57). Куб. мед. ин-т им. Красной Армии.

1978. С. 16-33.

5. Жакоб Ф., Вольман Э. Пол и генетика бактерии. М.: Изд-во иностр. лит. 1962. 476 с.

6. Жакоб Ф., Моно Ж. Детерминация и специфическая регуляция синтеза белков // V Международный биохимический конгресс, симпозиум I. М., 1961. Т. I. Сек. 3. С. 3.

7. Кондрашов А. П. Справочник необходимых знаний. М.: Рипол Классик. 2000. 768 с.

8. Корнберг А. Синтез ДНК. М.: Мир. 1977. 114 с.

9. Коротяев А. И. Жизнь в свете современных достижений биологических наук // Вопр. филос. 1965. № 8. С. 116-125.

10. Коротяев А. И. О неравновероятностной и равновероятностной транскрипции хромосомы E. coli // Управляемый биосинтез и биофизика популяций. Красноярск, 1969. С. 302-306.

11. Коротяев А. И. Механизмы саморегуляции бактериальной клетки. М.: Медицина. 1973. 272 с.

12. Коротяев А. И. Основы молекулярной биологии. Краснодар: Советская Кубань. 1974. 160 с.

13. Коротяев А. И., Бабичев С. А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. Санкт-Петербург: СпецЛит. 1998. 580 С.

13а. Те же. 2007. 4-е изд.

14. Коротяев А. И., Бабичев С. А. Философия жизни в свете современных достижений науки // Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии. Мат-лы XIV Междунар. конф. и дискусс. науч. клуба. Украина, Ялта -Гурзуф. С. 437-439.

15. Коротяев А. И., Выродов И. П., Орлов В. Г., Положинцев Б. И. Механизм функционирования бактериальных рибосом. Необходимость предварительного контролируемого отбора очередной аминоацил-тРНК перед поступлением ее на акцепторный тРНК-связывающий участок рибосомы // Молекулярная биология бактерий. Краснодар. 1978. С. 76-81.

16. Коротяев А. И., Лищенко Н. Н. Молекулярная биология и медицина. М.: Медицина. 1987. 288 с.

17. Коротяев А. И., Максимов В. Ф., Ширяева И. Н. Кинетика основных биосинтетических процессов и содержание рибосом у Escherichia coli K-12 на различных этапах синхронного роста // Доклады АН СССР. 1968. Т. 178. С. 1410-1414.

18. Коротяев А. И., Малышева Т. В. Биология R-плазмид // Успехи соврем. биол. 1982. Т. 93. № 2. С. 196-213.

19. Коротяев А. И., Орлов В. Г. Содержание и кинетика биосинтеза рибосом (рибосомальная РНК у Escherichia coli) // Метаболизм микробов. Краснодар, 1971. С. 26-40.

20. Коротяев А. И., Орлов В. Г. Эффективный биосинтез белка рибосомами у Escherichia coli // Микробиология. 1969. № 38. С. 205-208.

21. Коротяев А. И., Пяткин К. Д. Молекулярная биология и прогресс медицины // Молекулярная биология бактерий. Краснодар, 1978. С. 3-15.

22. Крик Ф. К расшифровке генетического кода // Живая клетка. М.: Иностранная литература. 1962. С. 203-222.

23. Крик Ф. Генетический код (I) // Структура и функции клетки. М.: Мир. 1964. С. 9-23.

24. Крик Ф. Генетический код (III) // Молекулы и клетка. М.: Мир. 1968. С. 48-60.

25. Ленингер А. Превращение энергии в клетке // Живая клетка. М.: Иностранная литература. 1962. С. 31-50.

26. Мендель Г. Опыты над растительными гибридами. М.: Наука. 1965.

27. Ниренберг М. Генетический код (II) // Структура и функции клетки. М.: Мир. 1964. С. 24-41.

28. Опарин А. И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М., 1968. 173 с.

29. Пастер Луи. О самозарождении жизни // Избранные труды в 2-х т. Изд-во Академии наук СССР. 1960. Т. II. С. 123-144.

30. Спирин А.С., Гаврилова. Рибосома. М.: Наука. 1969. 199 с.

31. Стент Г., Кэлиндар Р. Молекулярная генетика. М.: Мир. 1981. 646 с.

32. Avery O. T., MacLeod C. M., McCarty M. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III // J. Exp. Med. 1944. Vol. 79. P. 137.

33. Fire A., Xu S., Montgomery M. K., Kostas S. A., Driver S. E., Mello C. C. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans // Nature. 1998. Vol. 391. P. 806-811.

34. Gnatt A. L., Cramer P., Fu J., Bushnell D. A., Kornberg R. D. Structural Basis of transcription: RNA polymerase II elongation complex at 3,3 A resolution // Science. 2001. Vol. 292. P. 1876-1882.

35. Jacob F., Monod J. Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins // J. Mol. Biol. 1961. Vol. 3. P. 318.

36. Okazaki R. T., Okazaki K., Sacabe K., Sugimoto K., Sugino A. Mechanism of DNA chain growth. I. Possible discontinuity and unusual secondary structure of newly synthesized chains // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1968. Vol. 59. P. 598.

37. Watson J. D., Crick F. H. C. A structure for deoxyribonucleic acid // Nature. 1953. Vol. 171. P. 737-738.

38. Watson J. D.,Crick F. H. C. Genetical implication of the structure of deoxyribonucleic acid // Nature. 1953. Vol. 171. P. 964-967.

A. I. KOROTYEV, S. A. BABICHEV

LIVING NATURE: UNBREAKABLE UNITY OF MATTER, ENERGY AND CONSCIOUSNESS

The fundamental processes laying on the base of life are discussed and viewed in this paper. Gene, its structure, its function, the means of genetic code, the mechanism of selfproduction (the system of biosynthesis DNA) are also analysed in that work. Protein, the topology of molecule of protein which determines its biological properties; the system of biosynthesis, its composition (and also its different fractions of RNA), structure of ribosome, mechanism of its own protein synthesis on ribosome — realization of the genetic information. The systems of mobilization of energy are chemosynthesis, photosynthesis, transfer of electrons. The main principles and mechanism of selfregulation of all biological processes are view in this paper.

New estimation of gene’s role as main carrier and keeper of the life on Earth are given in this in this work and also the characteristic of protein as the main creater of life are also described. The problem of appearance of the life on Earth is discussed.

New thesis about the appearance of the thinking human which is connected with the appearance of verbal code, - with the help of which the conciousness was formed, were discussed here. And then new form of life began: public, social with the laws which had strength only in this life.