История этого логического парадокса берет свое начало еще с античных времен и насчитывает более двух тысяч лет. Работы классических философов Древней Греции показывают нам, что уже тогда этот вопрос широко обсуждался. Аристотель, Плутарх, Макробий. Известно, что Аристотель, к примеру, считал, что ничто из них не первично, а появилось одновременно. Удивительно, но дебаты на эту тему продолжаются по сей день. Можно понять древних греков, ведь у них не было ни эволюционной биологии, ни эволюционной генетики, но у нас-то в 21 веке теорию эволюции преподают в общем виде уже в средней школе на уроках биологии. Поэтому давайте сейчас поставим точку в этом вопросе, и перейдем к настоящим парадоксам, которыми нас щедро одаривает молекулярная биология.

Итак, яйцо или курица? Надо сказать, что древние философы ставили проблему несколько иначе – «яйцо или птица?», но сути это не меняет и даже упрощает ответ, т.к., если мы придерживаемся эволюционной парадигмы, то очевидно, что яйцо, как способ размножения появилось значительно раньше птиц. Эволюционные предки птиц – рептилии, и предки рептилий – амфибии, уже много миллионов лет размножаются с помощью яиц с твердой скорлупой. Предлагаю не спускаться дальше по эволюционной лестнице до предков амфибий – кистеперых рыб, которые размножались икрой (те же яйца, но без твердой скорлупы), так как ответ очевиден – яйцо появилась намного раньше птиц, и тому есть множество палеонтологических подтверждений. Таким же будет наш ответ и на вариацию вопроса с курицей – яйцо эволюционного предка курицы, некой «пра-курицы» конечно же было раньше, чем сама курица. В общем, все просто и очевидно для любого эволюциониста. И только при искусственном усложнении данного вопроса, например таким образом: «курица или куриное яйцо», задача не имеет решения.

С этим разобрались, теперь перейдем к настоящим парадоксам. Я хотел бы проблему перефразировать следующим образом: «Что было раньше – ДНК, или РНК-полимераза?»

Напомню, что ДНК является основой жизни на Земле, т.к. несет закодированную информацию о структуре различных видов РНК и белков. Она отвечает за передачу генетической информации из поколения в поколение, и в то же время сама является этой информацией! Она обеспечивает хранение и реализацию генетических программ развития и функционирования организмов. Информация, закодированная в ДНК, реализуется в процессе транскрипции – синтеза молекул РНК на матрице ДНК, и трансляции – синтеза белков на матрице РНК.

Ограничимся в данной статье рассмотрением процесса транскрипции, происходящего во всех живых клетках. Его суть – переписывание данных с ДНК на РНК, и осуществляется он с помощью единственно возможного для всех организмов инструмента – фермента РНК-полимеразы. Этот фермент, как и все ферменты, строго специфичен, и предназначен он только для одной работы – транскрипции, т.е. наращивания полимера РНК на матрице ДНК. Переписывание происходит в три этапа – инициация, элонгация и терминация. Каждый из этапов – это сложный биомолекулярный процесс, в котором кроме фермента полимеразы участвуют и другие белковые молекулы –факторы транскрипции. Процесс транскрипции выглядит как последовательное движение РНК-полимеразы по нити ДНК-матрицы, в результате чего параллельно образуется новая нить РНК, готовая к синтезу белков.

Но вернемся к нашим курам. В этой истории курицей будет ДНК, а РНК-полимераза – яйцом. В чем суть проблемы? Внимательный читатель, возможно, уже заметил, что сама по себе ДНК не способна совершить ни одного действия без участия белковых молекул – фермента и факторов транскрипции, но, как мы помним, вся информация о структуре РНК и белков заключена в ДНК. Иными словами, для того, чтобы реализовать программу, нужен инструмент, а информация о сборке инструмента заключена в самой программе! Чем вам не курица и яйцо! И что же из них появилось раньше?

Этот принцип так же применим и к остальным процессам, связанным с ДНК и РНК – удвоение нити (репликация), синтез белков в рибосоме (трансляция), раскручивание двойной спирали ДНК в процессе транскрипции, и скручивание ее обратно в двойную спираль, а так же восстановление поврежденных участков. Каждый из этих процессов невозможен без специфичных ферментов, каждый из которых сконструирован таким образом, что бы выполнять свою задачу. Иначе говоря, сколько операций нужно совершить, столько нужно и строго специфичных инструментов, без которых задача не выполнима. А если она не выполняется, то это приводит либо к смерти, либо к болезни данного организма.

Добавлю так же, что на каждом из трех этапов транскрипции участвуют особые белковые молекулы, т.е., на этапе инициации одни белки обеспечивают присоединение РНК-полимеразы к строго определенному участку ДНК, другие факторы инициации раскручивают спираль ДНК перед РНК-полимеразой; в процессе элонгации белковые факторы элонгации обеспечивают продвижение полимеразы вдоль транскрибируемого участка ДНК, а с помощью фактора терминации от матрицы отделяется фермент полимераза и вновь собранная РНК. Каждый из белков выполняет свою работу и, естественно, имеет свою специфичную структуру. Кроме того, сама РНК-полимераза имеет сложную структуру и состоит из нескольких белковых субъединиц.

Нужно иметь в виду, что это крайне упрощенное описание, в реальности эти процессы гораздо сложнее, и они ежесекундно происходят в каждой из живых клеток на Земле – от бактерий до человека. К тому же, для примера был взят только процесс транскрипции, а это лишь небольшой эпизод той неимоверно сложной истории, происходящей в нуклеоплазме наших клеток!

И все таки, что же было раньше? Возможно ли ответить на этот вопрос? Можно ли представить себе ДНК, независимо существующую от механизмов реализации ее программ? Или представить описанные выше инструменты без информации об их структуре? На мой взгляд, и то, и другое бессмысленно, и представляет собой единый и неразрывный комплекс. ДНК не существует сама по себе во внешней среде, для жизни и передачи информации в будущее ей необходима клетка, а клетка управляется программами, заключенными в ДНК. Такая вот диалектика. Самое время вспомнить Аристотеля, который утверждал, что курица и яйцо появились одновременно -- парадокс.