Мы знаем из биологии, что у человека носителями наследственности служат 46 похожих на палочки хромосом. Если растянуть их двойные спирали, то получится лента длиной около метра. А так как атомы и молекулы очень малы (на одном сантиметре их помещается 100 млн ) то на протяжении одного метра оказывается возможным записать всю необходимую информацию. Хотя спирали и асимметричны, можно представить себе их зеркальные отражения. Так существует ли вероятность того, что в некой семье шявятся двое детей, из которых один ребенок окажется зеркальным отражением другого (будет «закручен в другую сторону»), ибо его генные спирали, пусть одинаковые со спиралями генов второго ребенка, зеркально симметричны по отношению к ним? Нет! Все витки ДНК всегда направлены в одну сторону - вправо как у обычного штопора. Поэтому в природе не существует зеркальных отражений с генными спиралями, закрученными в обратаую сторону. Благодаря абсолютной асимметрии и недопущению зеркального отражения вся заключенная в генах информация не может быть перепутана.
Вирусы - белковые соединения, стоящие на пороге живого, - тоже имеют правое направление вращения. Некоторые исключения обнаружены лишь у антибиотиков. Они «закручены» влево; на этом, очевидно, и основано их действие.
Вероятно, таков вообще признак жизни - ее стремление образовывав из симметричных молекул асимметричные и затем делать выбор в пользу одного из возможных видов асимметрии. Эта мысль по- видамому ведет свое начало от французского химика биолога и медика Луи Пастера (1822-1895). Уже из одного перечня его профессий видно, что он был человеком поистине универсальных знаний. Человечество обязано ему предохпа нительными прививками против бешенства и других заболеваний Ему принадлежит открытие, что кипячение убивает микробов К Пастеру восходят дезинфекция и методы стерилизации. Oн первым привел также весьма важное для философии и естествознания доказательство того, что живое возникает только из живого.
В молодости Пастер занимался винной кислотой - той самой, о которой мы уже рассказывали. Ему было известно, что наряду с винной кислотой существует химически тождественная ей виноградная кислота. Но обе эти кислоты различаются по их оптическим свойствам. Раствор винной кислоты оптически активен, он вращает поляризованный свет. Раствор виноградной кислоты, напротив, совсем не отклоняет света. Рассматривая кристаллы обеих кислот под микроскопом, Пастер обнаружил, что у винной кислоты они являются либо правыми, либо левыми, а у оптически нейтральной виноградной кислоты половина кристаллов - левые и половина - правые. Тогда он проделал весьма трудоемкую работу по сортировке кристаллов виноградной кислоты и перевел в раствор отдельно правые и левые кристаллы. Оба раствора, как и ожидалось, оказались оптически активными. Часть виноградной кислоты вращала световой луч влево, а часть - вправо.
Эти явления лишь 50 лет спустя объяснил Вант-Гофф. Однако и Пастер был уже весьма близок к их объяснению. Он продолжил свои эксперименты, помещая микробов в растворы виноградной кислоты. Выяснилось, что микробы способны различать левые и правые молекулы. Они избирательно поедали лишь один их вид. Измерить это оказалось очень просто: в ходе опыта по воздействию микробов на растворы нейтральная виноградная кислота становилась оптически активной. Пастер пришел к заключению, что живые существа, предпочитающие асимметричные молекулы, тоже должны быть асимметричными. Теперь мы знаем, что он был прав. Не только в спирали ДНК, но и всюду, где присутствуют белковые молекулы (а микробы - это высокомолекулярные органические белки), мы встречаемся со спиральным строением.
СПИРАЛИ В ЛЮБВИ
Возможно, это как-то связано со спиральной формой белковой молекулы, но только некоторым низшим животным присущи и внешние признаки спиралей с левым или правым направлением витков. Особенно бросаются в глаза спирали у раковин улиток. С доисторических времен до нас дошли окаменелости, сохранившие спиральные формы раковин. У большинства видов современных улиток раковины закручены вправо. Встречаются, однако, и раковины, завитые влево. Бывают, кроме того, виды улиток, которые строят свои домики, завивая их налево или направо в зависимости от условий окружающей среды.
Интересно, как создаются эти спирали? Ведь не только раковины улиток построены таким образом. Тот, кто предпочитает не дотрагиваться до улиток, испытывая к ним отвращение, пусть возьмет в руки хотя бы самую обыкновенную сосновую шишку. На первый взгляд она может показаться симметричной. Но внимательный глаз заметит, что чешуйки смещены относительно друг друга по спирали. Поскольку, обратившись к сосновой шишке, мы оказались в мире растений, посмотрим, как обстоит дело со спиралями в царстве флоры. Большинство вьющихся растений взбираются вверх, спирально обвиваясь вокруг опор. Одни
виды предпочитают правостороннюю завивку, другие - левостороннюю. Поэты нередко обращаются к вьющимся растениям, чтобы образно воспеть свои чувства. Так, Шекспир вкладывает в уста околдованной и влюбленной королевы эльфов Титании («Сон в летнюю ночь») следующие стихи:
(
Если не все знают выэщуюся жимолость, то уж плющ известен всем. Можно было бы предложить вам задание - при случае проверить, как растет плющ, то есть в какую сторону он завивается: вправо или влево. И вот тут окажется, что либо автор, либо его переводчики явно не в ладах с ботаникой. Плющ не вьющееся растение, как жимолость или вьюнок с их цветочными усиками, а лазающее. Он удерживается с помощью коротких корней-присосок и потому способен высоко подниматься не только по деревьям, но и по стенам.
Предложенные объяснения того, как в живой природе возникают спирали, довольно спорны. Откуда улитка «узнаёт», в какую сторону должен расти ее дом, и как удается сосновой шишке образовывать спиральный узор? В чисто геометрическом отношении построить восходящую спираль просто. На цилиндрическую поверхность наружной оболочки можно нанести узор, который будет восприниматься глазом и как горизонтальный, и как спиральный. Похоже, что улитка не осматривает свой домик снаружи, дабы заметить направление дальнейшего роста.
Здесь нам следует еще раз вспомнить об образовании из мельчайших капелек кристаллических зародышей. Чтобы «выжить» и вновь не улетучиться, капельки увеличивают свой радиус, распространяясь по уже имеющимся поверхностям. В предыдущих разделах мы проследили процесс до этого момента.
Если понаблюдать за каплей, растекшейся на твердой подложке, то обнаружатся два принципиально различных случая. Угол, который капля образует с подложкой, бывает либо больше, либо меньше 90°. Исследования показали, что жидкости, не смачивающие подложку, образуют краевой угол более 90°. Так, вода не смачивает жир (этот эффект используется в косметических средствах для защиты кожи). Если же, напротив, вещество смачивается жидкостью, то капля расплывается и краевой угол у нее меньше 90°. Таким образом, величина краевого угла зависит от жидкости и от смачиваемого вещества. Для одних и тех
