28. Первый переводчик

Генрих Маттеи, молодой биохимик из Бонна, в мае 1961 года работал с вытяжкой из раздавленных кишечных палочек. Лаборатория была в той же Бетесде под Вашингтоном, где Анфинсен распускал и снова складывал свой фермент. Живых клеток в вытяжке не осталось, но машинки, которые собирают белок, ещё работали. Маттеи добавил туда искусственную РНК, одну и ту же букву без конца: У, У, У, У. Вытяжка начала сшивать белок и из двадцати аминокислот брала только одну, фенилаланин. Так прочли первое слово генетического кода: три буквы У подряд означают фенилаланин.

Текст, который подсунули вытяжке, был бессмыслицей. Его напечатал фермент, который сшивает буквы РНК вообще без образца, как пишущая машинка, которой никто не диктует. Ни одной клетке такой текст не нужен. Но аппарат перевёл его добросовестно, потому что ему безразлично, есть ли в тексте смысл. Код живёт не в тексте, а в том, кто читает.

Сюда сошлись две линии. Репликатор из прошлой главы умел копироваться, но одна и та же молекула у него была и записью, и работником, и оба дела делала посредственно. Белки, цепочки из двадцати сортов аминокислот, умеют сворачиваться и работать, но копировать себя не умеют. Здесь дерево не расходится, а срастается: запись остаётся за нуклеиновыми кислотами, работу берут белки, и дальше ствол жизни идёт одной ветвью.

В слове УУУ нет ничего от фенилаланина, как в слове «кот» нет ничего от кошки. Связь держат три участника. Первый — молекула-переходник, короткая РНК с двумя концами: на одном три буквы, которые прикладываются к слову записи, на другом аминокислота, и химически эти концы друг о друге ничего не знают. Второй — ферменты, по одному на каждую из двадцати аминокислот, которые решают, что прицепить к какому переходнику. В них и записан словарь. Третий — рибосома: она протягивает сквозь себя рабочую копию гена по три буквы за шаг и к каждой тройке подбирает переходник с подходящими буквами. Убери любого из трёх, и значение исчезнет.

Через год группа Липмана и Бензера самым грубым способом проверила, где живёт значение. Они взяли переходник, уже нагруженный цистеином, и прямо на нём химически превратили цистеин в аланин. Рибосома стала вставлять аланин туда, где по записи стоит цистеин, и ничего не заметила. Она как почтальон, который носит посылки по наклейке: переклей наклейку, и соседу придёт чужая посылка. Значение слова не лежит ни в слове, ни в аминокислоте, оно есть только у всей связки сразу. Так появилось то, чего не было у репликатора: запись отделилась от работы, а между ними встал перевод с четырёхбуквенного алфавита на двадцатибуквенный.

Слов в словаре шестьдесят четыре, а печатают ими двадцать один знак: двадцать аминокислот и точку. Лишние клавиши ушли на синонимы, у лейцина их шесть, а у триптофана всего одна. Рибосома бактерии пришивает полтора-два десятка аминокислот в секунду, и средний бактериальный белок собирается примерно за то время, пока ты читаешь этот абзац. Ошибается она в среднем раз на десять тысяч звеньев. Это одна опечатка на пять машинописных страниц, и корректуры после нет.

Большую половинку рибосомы впервые разглядели до отдельного атома на рубеже веков, и оказалось, что ближе, чем на шесть-семь молекул воды, к месту, где сшиваются аминокислоты, не подходит ни один белок. Белков в рибосоме десятки, но работу в её сердце делает РНК. Многие видят в этом след времён, когда РНК и хранила запись, и работала сама. Полного сценария, как оттуда пришли к нынешнему разделению труда, пока нет, так что это гипотеза.

Теоретики пытались вычислить код на бумаге с середины пятидесятых: физик Гамов, Крик, Бреннер. Их обошла пробирка. Лабораторией руководил Маршалл Ниренберг, тогда мало кому известный американский биохимик. Тем же летом он рассказал об опыте на биохимическом конгрессе в Москве. По воспоминаниям участников, доклад шёл пятнадцать минут в маленькой аудитории, и слушателей набралось примерно на школьный класс. Один из них, Мэтью Мезельсон, пересказал услышанное Крику, и Крик устроил Ниренбергу второй доклад, уже на большом симпозиуме, в полном зале. За следующие пять лет несколько групп дописали словарь до конца. Нобелевскую премию получили Ниренберг, Корана и Холли. Маттеи, который поставил тот самый опыт, её не получил.

Словарь почти одинаков у всего живого, от бактерии до нас, поэтому считают, что он был уже у последнего общего предка. Почти — потому что в митохондриях наших же клеток и у некоторых одноклеточных несколько слов значат другое. Как код возник, точно никто не знает, и объяснений несколько. То ли буквы химически тянулись к своим аминокислотам, то ли код разрастался по мере того, как из простых аминокислот получались новые и забирали часть слов у предшественниц. То ли отбор подгонял его так, чтобы опечатка чаще меняла аминокислоту на похожую. А может, в какой-то момент он просто застыл: когда по словарю собраны все белки клетки, поменять значение хоть одного слова значит испортить почти все разом, и Крик назвал это «замороженной случайностью». Скорее всего, сработало несколько причин сразу.

Насколько код — соглашение, а не закон химии, видно по бактерии, которую в 2025 году получили в Кембридже, в лаборатории Джейсона Чина. Из её языка вычеркнули семь слов из шестидесяти четырёх, а больше ста тысяч мест в геноме, где эти слова стояли, переписали синонимами. Бактерия живёт.

Перевод окупается, только если собранный белок достаётся той самой записи, которая его закодировала. В открытом растворе хорошим ферментом воспользуется любой соседний репликатор, и отбор не отличит того, кто фермент закодировал, от того, кто просто оказался рядом. Автору, переводчику и всему, что они напечатали, нужна одна комната со стенами.