Читаем без скачивания Рак излечим - Михаил Кутушов

Вернемся к нашим тотипотентным стволовым клеткам. Какая-то сила заставляет их принимать ту или иную форму, ту или иную специализацию. Сформированные и специализированные клетки выполняют свою функцию, делятся и ждут своего часа. Они находятся в «тисках» тканевой специализации и генетики. Стволовые клетки находятся только во власти формы организма и диссимметрии их внутреннего пространства. В них время и структура разделены… Для ГПК левое и правое не одно и то же, их нельзя поменять местами. Причем существует градация диссимметрии – от полностью гомохиральных структур, а именно самых главных – зародышевых ДНК и РНК, до полностью рацемичных, когда левое и правое представлено в равной степени. Причина связности времени и пространства, неразделенности и единства – свойство ГПК. Только в живом нельзя отделить время от пространства, их связность инициирована, подчинена единству структуры и функции, строения и движения. Наиболее ярко оно проявляется в понятии морфогенеза, то есть назначении структуры. Во всех остальных науках структуру от функции отделить более или менее просто, в биологии это невозможно. Только в живом функция подчиняет структуру, но в то же время она сама регулирует ее. Соответственно, внешнее и внутреннее пространства организма связаны и взаимозависимы… Все в природе подчинено геометродинамике и ее старшей сестре – симметрии. Понятия симметрии и противоположного ей свойства природы асимметрии являются одними из базовых понятий в современном естествознании. Качественный переход всех наук на новый уровень произойдет только тогда, когда мы раскроем тайны симметрии.

Луи Пастер, как мы уже знаем, разрешил загадку поляризации. Луи Пастер был не просто химиком, он счастливо сочетал в себе и химика, и кристаллографа, и оптика, и физика. Совсем молодым человеком Пастер работал в химической лаборатории своего учителя Био, который открыл множество веществ, обладающих оптической поляризацией, но природа самой оптической поляризации оставалась неясной. Решающий опыт Пастер поставил в 1848 году в работе над кристаллами паравинной кислоты (паратартратов). По своему химическому составу, свойствам и внешнему виду кристаллы паратартратов были похожи на кристаллы винной кислоты (тартраты). Они имели сходную форму и одинаковый скос на одной из граней (это т. н. гемиэдрия). Различие состояло только в том, что растворы паратартратов не вращали плоскость поляризации, иначе говоря, были оптически неактивны, а тартраты отклоняли поляризованный луч, то есть были оптически активны. Работая над проблемой сходства и различия этих веществ, Пастер обнаружил, что кристаллы паратартратов представляют собой смесь двух видов кристаллов: все они обладали гемиэдрией, но скос у них находился на разных гранях. Кристаллы являлись как бы зеркальным отражением друг друга. Значит, между гемиэдрией и вращательной оптической способностью кристаллов существует какая-то связь! Далее Пастер просто отделил кристаллы с правой гемиэдрией от кристаллов с левой гемиэдрией и по отдельности растворил их. Правые вращали плоскость света вправо, левые – влево. Смешав снова кристаллы и растворив их, Пастер получил раствор, который называется нейтральным, то есть не вращающим плоскость поляризации.

Итак, выяснилось, что паратартраты были смесью кристаллического вещества с двумя разновидностями гемиэдрии – правой и левой, а тартраты состояли из кристаллов одной разновидности. Первая смесь получила название рацемической смеси, или рацемата. Вторую, дающую поляризацию, Пастер назвал диссимметрической, а явление – диссимметрией. Термин означал, что вещество обладает как бы двойной несимметричностью, усугубленной асимметрией. Мало того, что сами по себе фигурки кристаллов асимметричны, но еще и возможный зеркальный двойник пропал, и они стали диссимметричными, то есть дважды «неправильными».

Таким образом, всего лишь один признак – отсутствие двойника с одной скошенной гранью при полностью идентичном строении и одинаковом химическом составе – создавал вещества с разными свойствами. Иначе говоря, различие зависело от пространства самого по себе, от пространственного направления, чего-то, казалось бы, эфемерного.

Но чем больше Пастер экспериментировал с диссимметрией и чем глубже размышлял о ней, тем более загадочным становилось для него это явление. В конце жизни он считал именно диссимметрию самым важным из всех своих многочисленных открытий. Почему? Проблема диссимметрии связана со многими науками: с кристаллографией, химией, оптикой и даже (неожиданно!) с биологией, поскольку кристаллы принадлежали к органическим соединениям, продуктам винограда.

Это был такой период в истории науки, когда ученые стремились установить связь между строением веществ и их свойствами. Берцелиус открыл изометрию – явление различных свойств у веществ одного и того же химического состава; Дюма прибавил к этому концепцию молекулярной изометрии; в кристаллографии исследовались проблемы изоморфизма, то есть явления, когда разный химический состав, наоборот, дает одни те же свойства в силу одинакового строения и гемиэдрии. Диссимметрия Пастера представляла собой новый шаг в изучении связи свойств и веществ, их пространственного строения. Однако неясно было назначение диссимметрии. Она не относилась к чисто кристаллическому строению, поскольку способность вращать плоскость поляризации сохранялась в растворах на молекулярном уровне. В то же время она не являлась следствием химического, то есть именно молекулярного состава, поскольку один и тот же химический состав, одни и те же одинаково уложенные молекулы давали разные оптические свойства у веществ левого и правого строения. Необходимо было найти первопричины диссимметрии. К таким первопричинам Пастер отнес пространственное строение. В лекции «Низшие организмы и строение материи» он попытался разделить все вещества на два класса по этому признаку: те, которые можно совместить с их зеркально отображенной копией, и другие, зеркальные изображения которых совместить с оригиналом невозможно. И казалось, что он фактически провел границу между живым и неживым, потому что к первым относятся разнообразные, создающиеся человеком (то есть искусственные), тела и существующие в природе минеральные соединения, создающиеся неживым, а ко вторым – что самое важное – относятся вещества, составляющие биологические ткани: клетчатка, крахмал, камедь, сахара, винные, хинная, таниновая кислоты, морфин. Масса разнообразных веществ, которые мы получаем в результате жизнедеятельности живых существ, обладает диссимметрией. Причем есть множество веществ, которые образовались именно из диссимметрических, но утеряли диссимметрию, превратились в нейтральные. Это можно назвать деградирующей диссимметрией…

Таким образом, было обнаружено новое явление: в природе существует кардинальное разделение между живыми телами и продуктами их жизнедеятельности – диссимметричными и неживыми – рацемичными. «Но каким образом возникает диссимметрия?» – спрашивал себя Пастер. Почему возникает конкретная диссимметрия, а не противоположная ей? Вот одна из великих загадок. Пастер обнаружил, что дрожжи, например, питаются винной кислотой только правого типа. Он наливал в сосуд с дрожжами нейтральную винную кислоту, и начиналось брожение. Потом оно прекращалось, и оказывалось, что дрожжи переработали только правую винную кислоту. Бывшая нейтральная право-левая кислота начинала вращать плоскость поляризации влево. Он обнаружил также, что одно органическое вещество синтезируется организмами только в левом виде (например, кислоты), другое – только в правом (к последним относятся различные сахара). Причем правые кислоты и левый сахар ничуть не отличаются по своим лабораторным свойствам ни от своих естественно созданных антиподов, ни от их смеси. Зачем растениям и бактериям диссимметричный продукт? Ведь для этого нет, так сказать, никаких химических резонов. Однако они питаются одним изомером или только его и производят. У высших представителей данное свойство также ярко выражено, оно не зависит от уровня организации, и от размеров животного.

Факт оставался фактом, и он вызвал у Пастера, как человека широко мыслящего, недоумение. Загадка состояла в том, как вообще может существовать диссимметрия. В природе действие должно иметь противодействие. Как может быть левое без правого, верх без низа? Все эти свойства существуют не сами по себе, а только в оппозиции. Случаются однорукие люди, но они воспринимаются только как отклонение, а однорукость есть недостаток, неправильность и неполноценность; нормой является наличие обеих рук. Но вот для живых организмов нормой является диссимметрия – невозможное для природы в целом состояние.

Все эти необычные факты позволили Пастеру сделать очень важный вывод, что при всем химическом разнообразии мира диссимметрия есть «единственное, отчетливо выраженное различие, которое мы можем обнаружить между химией неживой природы и химией живой природы».