Город Перестановок

Она приблизила её к себе, не желая делать поспешные выводы. То было маленькое скопление выживших бактерий, быстрорастущее, – но это ещё ничего не доказывало. Некоторые штаммы всегда держались дольше прочих, то есть, если говорить формально, какой-то «естественный отбор» происходил. Однако эволюционный триумф, которого добивалась Мария, вовсе не походил на честь оказаться динозавром, который вымрет последним.

Она вызвала гистограмму, демонстрирующую соотношение разных форм эпимеразы, – этот фермент, как она надеялась, должен был стать орудием, превращающим мутозу обратно в нутрозу. Но ничего экстраординарного схема не показала: обычный диапазон короткоживущих неудачных мутаций. Ни намёка на то, чем этот штамм отличался от его вымерших родственников.

Так почему же он процветает?

Мария «пометила» часть молекул мутозы в питательной среде, дала задание множеству копий «Демона Максвелла» отслеживать их перемещения и сделала весь процесс видимым, – для «Автоверсума» то был аналог используемой биохимиками реального мира технологии радиоактивных меток в сочетании с чем-то вроде ядерного магнитного резонанса, поскольку демоны не только указывали местонахождение, но и были готовы просигналить о любых химических изменениях. Она ещё увеличила масштаб, заполнив рабочее пространство одной из выживших клеток, окрашенной теперь в нейтральный серый цвет, и смотрела, как рой фосфоресцирующих зелёных точек проникает сквозь клеточную мембрану и мельтешит по протоплазме в суете броуновского движения.

Одна за другой часть меток превратились из зелёных в красные. Это означало, что они прошли первый этап метаболического пути – присоединение высокоэнергетической группы атомов, более или менее эквивалентной фосфатной группе. Но в этом не было ничего нового: на первых трёх стадиях процесса ферменты, работавшие с нутрозой, расходовали на самозванку энергию, как на настоящее питательное вещество.

Строго говоря, эти красные точки уже не были больше мутозой, но Мария дала демонам указание окраситься в хорошо различимый фиолетовый цвет не только в присутствии собственно нутрозы, но и в том случае, если наблюдаемые молекулы вернутся к классическим формам на более поздних стадиях превращений, – будут, так сказать, спасены в процессе переваривания. Она, конечно, сомневалась, чтобы такое могло произойти при неизменённой эпимеразе, но ведь почему-то бактерия процветала.

Молекулы с красными метками беспорядочно бродили по клетке, частично переваренные свободно смешивались с нетронутыми. Аккуратные схемы метаболических процессов – пути Эмбдена – Мейергофа[3] в реальном мире или пути Ламберта в «Автоверсуме» – всегда создают впечатление упорядоченного конвейера по обработке молекул, но, говоря по правде, любую из живых систем на глубинном уровне движет энергия случайных столкновений.

Несколько красных меток окрасились оранжевым. Вторая стадия: фермент превратил шестиугольное кольцо молекулы в пятиугольник, а освободившееся звено стало ответвлением, более доступным и легче вступающим в реакции, чем раньше.

По-прежнему ничего нового. И ни следа фиолетового.

Ничего интересного не происходило так долго, что Мария бросила взгляд на часы и произнесла: «Глобус», – чтобы посмотреть, не вышел ли недавно в онлайн на дневную работу какой-нибудь крупный населённый центр. Однако картинка с подлинным видом Земли из космоса чертовски ясно показывала, что рассвет сейчас посреди Тихого океана. Калифорния приступила к делам ещё до того, как Мария вернулась домой.

Несколько оранжевых точек пожелтели. Третья стадия пути Ламберта, как и первая, заключалась в присоединении к сахару богатой энергией группы атомов. Когда это происходило с нутрозой, затраты окупались: «заряженными» в конечном счёте оказывались в два раза больше молекул-поставщиков энергии, чем было «разряжено». Мутоза же на четвёртой стадии – расщепление кольца на две части меньшего размера – необратимо тормозила всю биохимическую механику…

Но тут жёлтая искорка на глазах у Марии разделилась на две, и обе были окрашены в фиолетовый цвет.

Мария, опешив, не поверила своим глазам. Потом увидела, как это случилось снова. А потом в третий раз.

Потребовалась минута, чтобы всё продумать и понять, что это значит. Бактерия не восстанавливала первоначальную структуру сахара, превращая мутозу обратно в нутрозу, и не проделывала аналогичный фокус ни с одним из метаболитов. Вместо этого она, по-видимому, видоизменила фермент, разрезающий кольцо, создав такой его вариант, который мог работать непосредственно с метаболитом мутозы.

Мария остановила процесс, приблизила изображение и включила повтор на молекулярном уровне. Подозреваемый фермент состоял из тысяч атомов, было невозможно определить разницу на глаз, но в том, что он делал, сомневаться не приходилось. Двухатомная сине-красная веточка на сахаре, которую она переставила, так и не сдвинулась обратно, на «правильное» место, зато фермент теперь идеально управлялся с изменившейся геометрией.

Она вызвала старую и новую версии фермента, подсветила места, в которых третичная структура различалась, и прощупала их кончиками пальцев, удостоверившись на ощупь, что впадинки гигантской молекулы, в которых как раз происходила реакция, изменили форму.

А что после разрезания кольца? Половинки были одинаковыми, независимо от того, представлял исходный сахар собой нутрозу или мутозу. Далее путь Ламберта протекал как ни в чём не бывало.

Мария пребывала в восторге и некотором ошеломлении. Многие люди пытались добиться такой спонтанной адаптации уже шестнадцать лет. Она даже не знала, почему в конце концов добилась успеха, – ведь сама пять лет возилась с механизмами коррекции ошибок A. lamberti, пытаясь заставить бактерию мутировать не то чтобы быстрее, но беспорядочнее. Каждый раз получался штамм, который – как и у самого Ламберта, и у других пытавшихся – снова и снова претерпевал один и тот же скудный набор бесполезных, предсказуемых мутаций, будто где-то в недрах самой механики «Автоверсума» было нечто, исключавшее пышное разнообразие, которое без всяких усилий расцветало в биологии реального мира. Кэлвин с соавторами выдвинули предположение, что, поскольку физика «Автоверсума» исключает принципиальную неопределённость квантовой механики реального мира, из-за отсутствия этого жизненно важного потока «истинной непредсказуемости», аналогичного богатства явлений нельзя от неё ожидать ни на каком уровне.

Но это же всегда было нелепостью, а теперь она доказала, что это нелепость.

На мгновение Мария задумалась, не позвонить ли Адену или Франческе? Но Аден не поймёт и ограничится вежливым кивком, а будить мать в такой час не стоит.

Мария поднялась на ноги и немного побродила по тесной спаленке, слишком возбуждённая, чтобы сидеть смирно. Надо послать письмо в «Автоверсум ревью» (у неё была полная подписка, семьдесят три доллара в год), приложив к нему полный геном штамма, с которого она начала работу, чтобы любой мог попробовать повторить эксперимент…

Снова села и принялась сочинять письмо, развернув ворд-процессор в передней части рабочего пространства; потом решила, что ещё рано, – слишком много предстоит сделать, чтобы сформировать основу хотя бы для краткого отчёта.

Она склонировала небольшую колонию нового штамма и посмотрела, как он постепенно растёт на среде с чистой мутозой. Оно и понятно, но проверить стоило.

Затем сделала то же самое уже с чистой нутрозой, и колония, конечно, сразу вымерла. Изначальная форма фермента, разрезающего кольцо, была утрачена, и мутоза с нутрозой поменялись ролями яда и пищи.

Мария это обдумала. A. lamberti адаптировалась, но адаптировалась не так, как она ожидала. Почему бы ей не найти способ потреблять оба сахара, вместо того чтобы обменять один тип эксклюзивного потребления на другой? Такая стратегия была бы намного удачнее. Именно так поступила бы бактерия реального мира.

3

Полное название: путь Эмбдена – Мейергофа – Парнаса, или гликолиз. Процесс расщепления глюкозы с образованием пировиноградной кислоты. Один из самых распространённых процессов метаболизма, свойственный большинству живых организмов.