парадокс Левинталя

Двадцатый век был веком физики, а двадцать первый станет веком биологии.
Припомним родителю атомную бомбу и займёмся своим делом.

Всем известно, что «жизнь – это форма существования белковых тел».
Сейчас пишут, что это плохое определение.
Возможно, но все иные кажутся мне менее понятными.

Наверное, это – так, потому что в 16 лет вообще всё понятно.
Лично моя понятливость нарастала до возраста, приблизительно лет 18, а потом начала убывать. Сегодня с точки зрения понятливости я нахожусь где-то на уровне 12-ти летнего ребёнка.

Но мне очень захотелось понять парадокс Левинталя.
Не будем гадать о причинах столь странного поведения ребёнка – чем бы дитя ни тешилось…

Читая о парадоксе Левинталя, прежде всего, поражаешься количеству незнакомых слов.

Спасает знаменитая бокрёная бокра, которая, как известно, бокранула бокрёнка.

То есть – способность отличать глаголы, существительные и прилагательные друг от друга.

Это не дело, господа биологи. Давайте будем выводить вас на чистую воду.
Недопустимо, чтобы широкие массы общественности были лишены столь важной информации.

Белок это очень длинная молекула (полимер).

Очень неточно эта молекула состоит из разных аминокислот.

Теоретически все эти аминокислоты могут соединиться в белок в клетке живого организма огромным количеством способов.

Количество этих способов есть величина невообразимая. Она равна 10 в степени 100, то есть 10 со ста нулями.

Это в десять раз больше, чем число гугол, которое равно единице со ста нулями.
Число гугол, в свою очередь, больше числа атомов в обозримой части Вселенной.

Кстати, известное всем нам и любимое название компании Google является искажённым написанием слова «гугол» («googol»).

Вернёмся к биологии.

Аминокислоты могут соединиться в белок 10-тью в сотой степени способами, но только одна комбинация нужна для продолжения жизни.

Как аминокислоты «узнаЮт» нужную для жизни комбинацию? - с точки зрения физики и химии все комбинации равноценны.

Если аминокислоты будут каждый раз перебирать все возможные варианты соединения в белок, то это займёт каждый раз значительно больше времени, чем существует наша Вселенная.
На самом деле аминокислоты соединяются в белок за несколько минут и сразу в нужной комбинации.

Ни один закон физики и химии сегодня не в состоянии этого объяснить.

В этом и заключается парадокс Левинталя.

Если мы точно знаем, что это происходит, но не можем этого объяснить – то в жизни это называется загадка, а в науке - парадокс.
Если, предположим, первым об этом сказал Левинталь, то это будет парадокс Левинталя.

У парадокса Левинталя есть и другая сторона – ещё один парадокс внутри парадокса.

Скорость, с которой аминокислоты соединяются в белок не просто большая – она ещё и возрастает в процессе соединения.

Как будто аминокислоты не просто знают, чего они хотят.
К ним аппетит как бы приходит во время еды.
Начинают нехотя, а потом как с ума сошли – бегут как на пожар.

Этого тоже физика и химия объяснить пока не в силах.

Увеличение скорости химической реакции означает поступление в реактор энергии извне или расход катализатора внутри.

Пока не удаётся обнаружить вовне источник энергии или катализатор внутри клетки.

Измерения показали, что ни один из кандидатов не подошёл на эти роли.

Физика и химия пыталась объяснить парадокс Левинталя четырьмя способами.
Но со временем, каждый из этих способов был опровергнут.

Человек может синтезировать белок, но человек для этого должен соединять аминокислоты последовательно по одной в нужных местах.

У человека это занимает около недели.

При этом, человек часто ошибается.

А живая клетка – живой химический реактор имеет все аминокислоты сразу, которые вдруг, как по команде, бросаются в одно место и соединяются в молекулу белка.

Причём безошибочно точно.

Мы можем считать, что наряду с фундаментальными законами физики существует закон соединения аминокислот в молекулу белка.

Но такой подход означает для науки праздновать труса.

Празднуем, пока, Левинталя.

Конечно, пытливый читатель тут же скажет: «Так вот он Бог. Чего ж гадать!».
Пожалуй, отвечу ему так: Бог, он, везде, а не только в аминокислотах – на то он и Бог.
Хочется понять какую форму и какое участие Бог принимает в синтезе белка.
Хочется назвать эту форму и это участие новыми словами.

Подробности здесь:
http://phys.protres.ru/lectures/protein_physics/l17.html

На фото:
модели молекулы белка: левая структурная, средняя - ближе к реальности, крайняя справа – модели молекул аминокислот.