14.3.1. Первая аксиома

Мы знаем, что каждому живому организму присуща неповто­римая для других организмов специфичная структура белковых молекул. Первая аксиома, раскрытие смысла которой затянулись на более чем две тысячи лет, определяет условия, при которых возможно воспроизведение этой специфичной организации мо­лекул.

Используя идеи самоорганизации сложных систем, роли ин­формации в эволюции живого и кибернетики как математиче­ского аппарата теории информации и управления мы приходим к выводу, что в основе развития любого живого организма должны обязательно иметь место две программы, инструкции, что делать: описание, из чего состоит эта структура, и описание, как ее воспроизвести, т.е. сделать. Таким образом, весь процесс размножения и развития организма состоит из двух раздельных операций: копирование наследственной программы (генотипа — в терминах §13.2) и собственно изготовление самого организма, реализующееся в фенотипе. В этом смысл первой аксиомы биологии:

• Все живые организмы представляют собой единство феноти­па и генотипа — программы для его построения, передающейся из поколения в поколение.

Это положение лежит в основе всей живой материи. Жизнь на основе только одного генотипа или фенотипа невозможна, поскольку тогда нельзя создать условия ни для самовоспроизве- • дения, ни для ее построения и самоподдержания. Такая форму­лировка первой аксиомы является функциональной для нашего понимания жизни во Вселенной. В земных условиях основа ге­нотипа — нуклеиновые кислоты, фенотипа — белки. Возможное разнообразие жизни во Вселенной может иметь другое структур­ное воплощение, но принцип раздельного копирования при единстве генотипа и фенотипа является, по-видимому, единым и незыблемым для всего Универсума.

Конечно, первая аксиома не снимает многих других важных для биологии вопросов. Например, сколько нужно информации, содержащейся в генотипе, для создания фенотипа? Сколько во­обще ее потребуется для описания и генотипа, и фенотипа? Как реализуется генетическая программа в развитии организма и т.д. Ответы на них надо искать в следующих аксиомах.

14.3.2. Вторая аксиома

Эта аксиома была сформулирована русским биологом Н.К. Кольцовым в 1927 г.:

• «Наследственные молекулы» синтезируются матричным пу­тем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего по­коления, используется ген предыдущего поколения.

Н.К. Кольцов в своей аксиоме как бы логично продолжил цепь рассуждений биологов предыдущих поколений. Вспомним прин­цип Ф. Реди: «Отпе vivum ex vivo» (все живое из живого), Вирхова: «Omnis cellula ex cellula (каждая клетка из клетки). Кольцов справедливо добавляет: «Omnis molecula ex molecula» (каждая «на­следственная молекула» из «наследственной молекулы»).

Как отмечалось, Криком и Уотсоном была расшифрована структура этой «наследственной молекулы». «Веществом наслед­ственности» оказались молекулы ДНК. Заметим, что мы здесь рассматриваем аксиомы, т.е. они должны распространяться на более широкий круг явлений. Согласно первой аксиоме по наследству передается не сама структура, а описание и инструк­ция по ее изготовлению; главное же во второй аксиоме — это не материальный субстрат, а матричный принцип. В земных усло­виях белки оказались плохими матрицами, а нуклеиновые кис­лоты — хорошими. Но отсюда не должно следовать, что в других частях Вселенной это обязательно будет выполняться: гены там могут состоять из других комбинаций. Однако мы предполагаем, что согласно второй аксиоме Кольцова они будут размножаться также матричным способом.

Вторая аксиома биологии постулирует широкое распростране­ние матричного копирования в жизненных процессах. Новая ДНК копируется на матрице старой, мРНК — на матрице ДНК, полипептидная цепь, образующая белок, — на матрице мРНК. По существу, вся жизнь — это матричное копирование с после­дующей самосборкой копий.

Заметим, что понятие матриц широко используется в математике и физике как определенной связи чисел в некоторой структуре — матрице, а принцип мат­ричного копирования известен уже тысячи лет, например использование отти­сков с печатей в Древнем Египте и Месопотамии.

Матрицы до сих пор используются в практической деятель­ности человека для массового копирования сложных структур с закодированной в них информацией: классическое книгопечата­ние (есть даже такой термин — газетные матрицы), чеканка мо­нет, изготовление фотоснимков и т.д. Можно в шутку для на­глядности сказать, что лежащее в основе жизни матричное копи­рование есть «книгопечатание» в мире молекул.

Итак, первая и вторая аксиомы биологии описывают в целом статические закономерности, но не описывают динамику жизни, например механизм изменения наследственных матриц. Это тре­бует введения дополнительных аксиом.