Почему сердце находится слева, а стрелки часов движутся вправо. Тайны асимметричности мира - Крис Макманус

«Могут ли быть как-то связаны асимметрия ядерного распада, асимметрия живых молекул и отличие левого и правого, по-видимому, лежащее в основе морфологической асимметрии животных и людей, включая межполушарную асимметрию человеческого мозга? Мы этого не знаем».

В своей Нобелевской речи физик Янг Чжэньнин завуалированно предположил наличие связи между молекулами и морфологией, когда он рассматривал «зеркального человека, у которого сердце справа, все внутренние органы с противоположной стороны по сравнению с нашими, и… все молекулы его тела – например молекулы сахаров, зеркальны по отношению к нашим». Другие ученые были гораздо более догматичными. Как мы видели в главе 6, Джон Холдейн, Лесли Оргел и Мюррей Гелл-Манн утверждали, что только случайность отвечает за то, что наши тела состоят из L-, а не D-аминокислот; и если это так, то первое звено причинной цепи, соединяющей физику элементарных частиц с биологией и мозгом, будет разорвано. Этот аргумент, однако, не может считаться удовлетворительным, поскольку он апеллирует к случайности для объяснения определенного события. Конечно, сегодня немало физиков отвергли бы такую позицию[560].

Авторы научно-популярных книг говорят о другом. Айзек Азимов, например, не принял идею, что хиральность аминокислот можно объяснить случайностью из-за того, что она не устраивала его эмоционально:

«Конечно, эта постулируемая связь между несохранением четности и асимметрией жизни пока весьма условна, но меня эмоционально тянет к ней. Я твердо верю, что все во Вселенной взаимосвязано, что знание едино; и мне кажется совершенно правильным, что открытие несохранения закона четности, касающееся, казалось бы, сфер умозрительных и далеких, служит для объяснения чего-то столь фундаментального в отношении жизни, человека, нас с вами».

Мартин Гарднер в книге «Этот правый, левый мир» также рад был согласиться с тем, что слабое взаимодействие может быть причиной левосторонности наших аминокислот, но на очередном звене в цепи столкнулся с, казалось бы, непреодолимой проблемой: «Наше сердце расположено в левой половине тела. Опять-таки это вовсе не предполагает фундаментальной асимметрии в законах природы: левое положение сердца человека – случайность в развитии жизни на нашей планете»[561].

Сердце – камень преткновения для многих биологов, которые готовы согласиться с тем, что слабое взаимодействие может означать, что наши сахара и аминокислоты асимметричны, но не понимают, как это может быть связано с асимметрией тела. Биологически от молекул до органов огромное расстояние. Сотни или тысячи аминокислот связаны в цепочки, которые сворачиваются, образуя белки, миллионы копий которых образуют клетки. Миллионы и миллионы этих клеток, их бесчисленных различных типов составляют ткани, которые в свою очередь образуют органы нашего тела. Как крошечная асимметрия аминокислот в начале этого процесса может быть связана с асимметрией на уровне тела? С этой проблемой столкнулись участники знаковой конференции Ciba по биологической асимметрии и хиральности в 1991 году (о ней упоминалось в конце главы 1). Биохимик Сайрус Чотиа представил доклад, в котором говорилось об асимметрии белковых молекул, которые обычно плотно свернуты и очень асимметричны. Асимметрия белка зависит от последовательности составляющих его аминокислот, но у белков нет общей тенденции сворачиваться в левую, а не в правую сторону, несмотря на то что они состоят из левосторонних аминокислот. Низкоуровневая асимметрия аминокислот, похоже, не способна совершить скачок от аминокислот к белкам. Льюис Вулперт, подводя итоги симпозиума Ciba, назвал проблему «пропастью Чотии», и в то время она казалась непреодолимой бездной[562].

Однако непреодолимые пути обычно удается пройти, если двигаться не так, как предполагалось изначально. Так может произойти и с «пропастью Чотии». В среднем хиральность белков действительно случайна, так что если бы хиральность тел зависела от совокупной хиральности большого числа белков, то тела и их внутренние органы также имели бы случайную хиральность. В целом это, несомненно, так, но это не обязательно относится к органу, который особенно занимает нас в этой истории – сердцу. Из главы 5 мы знаем, что расположение органа вполне может определяться тем, что малые количества жидкости неравномерно омывают гензеновский узелок растущего эмбриона, количество химических веществ, поступающих к разным его сторонам, отличается, и сердце начинает развиваться на какой-то одной стороне. Таким образом, положение сердца зависит не от распределения огромного количества белков по всему телу и даже не от тех белков, которые составляют само сердце, а от очень небольшого их количества, которое заставляет реснички гензеновского узелка вращаться в определенном направлении. Если бы можно было устроить так, чтобы организм полностью состоял только из L-аминокислот, за исключением немногих D-аминокислот, из которых были бы построены реснички в гензеновском узелке, тогда эти реснички, несомненно, вращались бы в противоположном направлении. В результате ток жидкости в гензеновском узелке был бы обратным, и сердце оказалось бы справа, а не слева. Причинная цепь теперь очень похожа на показанную ранее, но с той важной разницей, что L-аминокислоты отвечают за хиральность только одного ключевого белка, влияющего на хиральность ресничек, которые одним махом меняют положение органов во всем организме. Итак, существует прямая цепь причин от слабого взаимодействия через L-аминокислоты к сердцу с левой стороны.

Объяснение асимметрии сердца должно было стать настоящим вызовом для любой теории, связывающей физические и химические асимметрии с макроскопическими асимметриями сердца, и реснички гензеновского узелка обеспечивают эту связь наилучшим образом. Следующий шаг должен быть намного проще, поскольку человеческий мозг оказывается в теле, которое и так уже сильно асимметрично из-за сердца – говоря словами Роберта Браунинга, «во власти сердца мозг, и оба правят рукой». Как было показано в главе 9, разумно предположить, что мозг стал асимметричным под действием механизма, аналогичного тому, что привел к асимметрии сердца – и что, возможно, существуют и еще какие-то отдельные реснитчатые клетки, переносящие различные химические вещества от одной стороны тела к другой, из-за чего наш мозг становится асимметричным. Не вникая в детали, отметим главное: если существует способ связать асимметрию сердца с асимметрией L-аминокислот или даже со слабым взаимодействием, то легко также предположить, что асимметрия мозга может быть определена аналогичной цепочкой причин[563].

Можно ли пойти дальше? За асимметриями тела и мозга следуют асимметрии человеческой культуры. Могут ли они каким-то реальным образом быть связаны с асимметрией слабого взаимодействия? Одни, возможно, ответят «да», другие, несомненно, «нет». Когда мы смотрим на проезжающие по шоссе машины, мы не считаем, что движение по правой или левой стороне как-то связано с асимметрией на уровне физики или аминокислот. Однако когда мы смотрим на педали в автомобилях – акселератор всегда справа, а тормоз – слева, – то обнаруживаем явную связь с праворукостью и асимметрией мозга. Оттуда мы можем перейти прямо