И вот еще что. Не всякий стресс — это плохо. Иногда все совершенно наоборот: именно стресс служит самой эффективной профилактикой депрессии. Это работает, если он контролируемый, не очень сильный и не вызван неприятными событиями. Стресс, напоминаю, первоначально предназначен для того, чтобы помочь нам драться или бежать. С точки зрения мозга, если вы куда-то бежите, то вы, наверное, удираете от тигра. Вам нужно помочь, запустив стрессорную реакцию: улучшить кровоснабжение мышц, поднять уровень сахара в крови и еще (самое главное для нашей задачи) повысить уровень эндорфинов, чтобы, если тигр все-таки откусит вам ногу, вы не умерли от болевого шока. А если вы на самом деле просто так бегаете в парке и тигр вас не догонит, то все эти невостребованные эндорфины расходуются на эйфорию — получается такой маленький и безопасный героиновый кайф.
Точно так же мозг на всякий случай выделяет эндорфины и в других стрессорных ситуациях: в бане, на американских горках, в проруби. А еще щедрая порция эндорфинов служит нам наградой за донорство крови — особенно в первые несколько раз, пока мозг еще не понял, что данная кровопотеря не вызвана травмой и обезболивать ее не обязательно. Конечно, интенсивность положительных эмоций от кроводачи у всех разная14. Кто-то прыгает и обнимается со всеми, кто-то потом весь день ходит в каске и улыбается, кто-то не испытывает ничего особенного (у меня есть не подкрепленное исследованиями подозрение, что это зависит от интенсивности контраста между предшествующим настроением и новой порцией эндорфинов — то есть несчастные люди получают от кроводачи гораздо более сильное подкрепление, чем счастливые). Но вот лично для меня, например, это самый эффективный способ стать на пару дней непрошибаемо счастливым человеком — и дело тут не в альтруистических побуждениях (хотя кровь сдавать, безусловно, надо, ее всегда не хватает), а в банальной и примитивной физиологии мозга.
Дело вообще всегда в ней.
Краткий курс биологии
Главная проблема любых попыток популяризации науки — это постоянные сбои в теории разума, theory of mind: неспособность поставить себя на место читателя или слушателя, чтобы понять, какие вещи кажутся ему самоочевидными и скучными, а какие кажутся непонятными и нуждаются в подробных объяснениях. Попытки прямого диалога между академическими учеными и широкой общественностью за редкими исключениями не пользуются популярностью, потому что в своих логических построениях ученые склонны перескакивать через два-три звена, абсолютно самоочевидных для профессионала, но непонятных без дополнительного объяснения нормальному человеку, который про ДНК последний раз слышал в школе и вообще у него голова совершенно другим занята.
Именно на этих сбоях в theory of mind и паразитирует вся научная журналистика. Успеха в этой профессии добиваются те люди, которые способны разговаривать на одном языке и с ученым, получившим новое знание в результате усилий всей своей жизни, и со зрителем, для которого это суперзнание — всего лишь сто шестьдесят четвертый за сутки элемент информационного шума. Трудность для журналиста в том, чтобы удерживать баланс между эмоциональной вовлеченностью в то, о чем он пишет (если я не люблю биологию, то мой читатель тем более не будет), и циничным равнодушием к тексту, которое позволяет помнить, что для читателя это вовсе не главное событие жизни и не главное событие дня, и поэтому он немедленно переключится на другой канал (закроет вкладку, отложит книжку), если объяснения будут недостаточно структурированными, логичными, внятными и последовательными. Главная задача научной журналистики, как мне кажется, в том, чтобы читатель чувствовал себя умным, а не глупым. Для этого, с одной стороны, нужно, чтобы все было понятно, а с другой — важно не зарыться слишком глубоко в объяснение базовых школьных вещей, чтобы читателю не показалось, что его держат за идиота. Оптимальный баланс найти совершенно невозможно. Даже если бы я была очень крутым научным журналистом и мне бы это удавалось, я все равно разбивала бы лоб о то, что все читатели разные. Но в этой книжке я решила попробовать вынести всю школьную программу в отдельный блок — на случай, если кому-то он будет интересен. Если не будет, то, я надеюсь, основной текст можно воспринять и без него.
ДНК, дезоксирибонуклеиновая кислота, — это та самая красивая двойная спираль, на которой закодирована вся информация о строении белков нашего тела. В каждой клетке хранится 46 длинных-длинных молекул ДНК — в свернутом виде они называются хромосомами. Если размотать хромосомы, то общая длина ДНК в каждой нашей клетке составит 2 метра — или 3,2 млрд нуклеотидных пар.
Молекула ДНК — это цепочка из нуклеотидов. Их обозначают четырьмя буквами — A, G, T, C (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Именно последовательность этих букв (AAGGGTCAAGGAACCATC и так далее) определяет, могут ли ферменты прочитать данный участок ДНК и построить на его основе что-нибудь полезное: сначала молекулу-посредник, РНК, а потом, если повезет, и белок, — а если да, то какое именно. Если такое прочтение возможно, то данный участок ДНК называется ген. У человека примерно 25 тыс. генов, кодирующих белки, и каждый из них представлен в двух копиях, полученных от мамы и от папы, так что на каждую отдельную хромосому в среднем приходится чуть больше тысячи генов.
Самое ценное свойство нуклеотидов — это комплементарность, или распределение на парочки. Аденин с большим удовольствием формирует водородные связи с тимином, а гуанин — с цитозином. Двойная спираль образуется именно за счет того, что в двух цепочках ДНК напротив друг друга всегда находятся предсказуемые нуклеотиды: A-T, C-G, T-A, G-C. Именно благодаря этому свойству клетка способна удваивать ДНК: в этот момент двойная спираль расплетается, и ферменты приставляют напротив каждого аденина тимин, а напротив каждого цитозина — гуанин. В итоге получаются две новых двойных спирали, в каждой одна старая нить и одна свежедостроенная по принципу комплементарности. Их можно будет теперь свернуть в плотно упакованные хромосомы и разнести по двум новым дочерним клеткам. Это же замечательное свойство делает наш генетический материал относительно устойчивым к мутациям: если испортилась только одна нить ДНК, то ферменты всегда смогут починить ее, используя вторую в качестве справочного материала.
Комплементарность необходима и для считывания информации. В этом случае фермент ползет вдоль какого-нибудь гена и строит молекулу РНК, рибонуклеиновой кислоты. Она устроена примерно так же, как ДНК, но только она (как правило) одноцепочечная, а вместо тимина там другой нуклеотид, урацил. Но строится она именно благодаря комплементарности: напротив цитозина из ДНК ферменты ставят в новую РНК гуанин, напротив тимина — аденин, напротив гуанина — цитозин, ну а напротив аденина, что же делать, урацил. И тоже получается какая-нибудь осмысленная последовательность букв, например, из приведенного двумя абзацами выше участка ДНК ферменты построят UUCCCAGUUCCUUGGUAG. После того как РНК построена, она может выйти из ядра и сама начать делать что-нибудь полезное в клетке. Вообще сейчас считается, что именно РНК были самыми первыми сложными молекулами в живой природе и какое-то время они сами и хранили информацию, и выполняли функции белков, но потом придумали, как построить ДНК в качестве надежной библиотеки данных и как построить белки в качестве разнообразных эффективных помощников во всем клеточном домашнем хозяйстве. Но сегодня ключевой функцией РНК стал перенос информации, нужной для синтеза белков, от ДНК в цитоплазму клетки, где они будут построены.
Белки — это длинные цепочки аминокислот. От того, в какой последовательности аминокислоты соединены друг с другом, зависит, какую форму примет готовый белок, как будут распределены заряды по его поверхности и, соответственно, что он сможет делать: переносить кислород, заставлять мышцы сокращаться, уничтожать бактерии, пропускать ионы через мембрану клетки, воспринимать свет или превращать целлюлозу в сахар. В принципе любая задача, возникающая в клетке, может быть решена с помощью какого-нибудь белкового комплекса. Если бы это зачем-то понадобилось в эволюции, клетка могла бы производить белки в виде Эйфелевой башни, или белки, способные превращать газированную воду в вино, или, допустим, белки, которые превращались бы в страшный яд под воздействием гормонов стресса (если ты такой нервный, то зачем тебе жить).
Именно последовательность аминокислот и закодирована в генах. После того как из ДНК информация была переписана на РНК, начинается трансляция — строительство белка. При этом букв-нуклеотидов в РНК всего четыре, а базовых аминокислот — 20, и поэтому каждая аминокислота кодируется последовательностью из трех нуклеотидов. Этот язык расшифрован, словарик есть в каждом школьном учебнике, так что, зная последовательность нуклеотидов, можно предсказать, какой будет по следовательность аминокислот (обратная операция намного сложнее, потому что одна и та же аминокислота может кодироваться разными наборами нуклеотидов). Например, из кусочка РНК, который мы тут уже рассматривали, — UUC CCA GUU CCU UGG UAG — получится пептидная цепочка «фенилаланин — пролин — валин — пролин — триптофан». На этом синтез оборвется, потому что последние три нуклеотида — UAG — не кодируют никакую аминокислоту, это знак препинания, он означает «конец белка».
