До конца времен. Сознание, материя и поиск смысла в меняющейся Вселенной - читать онлайн книгу. Автор: Брайан Грин cтр.№ 109

18. Гейзенберг В. Физика и философия. — М.: Наука, 1989.

19. Борн М. Квантовая механика процессов столкновений. — Успехи физических наук. 1977. Вып. 122. С. 632–651. В первоначальном варианте статьи Борн связал квантовые волновые функции непосредственно с вероятностями, но в добавленном позже примечании он ввел поправку, так что соотношение стало включать квадрат нормы волновой функции.

20. Принцип запрета Вольфганга Паули, о котором мы будем говорить в главе 9, также важен для определения разрешенных квантовых орбиталей электронов вокруг ядра. Принцип запрета устанавливает, что никакие два электрона (в более общем варианте — никакие две частицы вещества одного вида) не могут пребывать в одном и том же квантовом состоянии. Вследствие этого отдельные квантовые орбитали, определяемые уравнением Шредингера, могут вместить в себя максимум один электрон каждая (или, учитывая степень свободы, связанную со спином, два электрона). Многие из этих орбиталей имеют одинаковую энергию, которая в нашей аналогии соответствует местам, расположенным на одном уровне квантового амфитеатра. Но когда каждое из этих мест оказывается занятым — когда каждая квантовая орбиталь заполнена, этот уровень уже не может принять дополнительных электронов.

21. Вспомнив школьную химию, вы поймете, что я несколько упростил ситуацию. В более подробном описании я отметил бы, что (благодаря квантовой механике) атомы организуют ярусы своего амфитеатра в различные подъярусы с разными значениями момента импульса. Иногда более высокий ярус с меньшим моментом импульса обладает меньшей энергией, чем более низкий ярус с большим моментом импульса. В этом случае электроны займут сначала такой подъярус более высокого яруса и лишь затем завершат заполнение более низкого яруса.

22. Точнее говоря, стабильность достигается, когда заполнена внешняя подоболочка атома (его валентная оболочка). Вы, возможно, помните из школьной программы «правило октетов», согласно которому атомам обычно нужны в валентной оболочке восемь электронов, в результате чего они, чтобы получить именно это число, готовы отдавать, получать или делить электроны с другими атомами.

23. Albert Szent-Gyorgyi, "Biology and Pathology of Water," Perspectives in Biology and Medicine 14, no. 2 (1971): 239.

24. Главным объектом нашего внимания в этой главе будут растения и животные, состоящие из эукариотических клеток (клеток, имеющих ядро). Исследователи говорят, что их родословные сходятся на «последнем общем предке эукариот», или LECA. В более общем плане, если мы рассмотрим также бактерии и археи, то родословные сойдутся дальше в прошлом на «последнем универсальном общем предке», или LUCA.

25. A. Auton, L. Brooks, R. Durbin, et al., "A global reference for human genetic variation," Nature 526, no. 7571 (October 2015): 68.

26. Ученые разработали несколько вариантов сравнения ДНК разных биологических видов. При одном подходе сравниваются пары оснований для тех генов, которые у этих видов общие (такой метод дает примерно 1 % генетических различий между человеком и шимпанзе), тогда как при другом сравниваются геномы целиком (здесь генетическая разница между человеком и шимпанзе получается несколько больше).

27. Точнее, исследователи описывают код, о котором говорится в следующем абзаце, как «почти» универсальный, имея в виду тот факт, что в некоторых особых случаях все же были обнаружены вариации.

Тем не менее даже эти скромные модификации обладают такой же базовой структурой кода, как та, что описана в этой главе.

28. При трехбуквенных кодах и четырех различных буквах существует 64 возможные комбинации. Но поскольку эти последовательности кодируют только 20 аминокислот, одну и ту же аминокислоту могут обозначать — и действительно обозначают — несколько различных комбинаций. Исторически среди первых работ по расшифровке генетического кода можно назвать: F. H. C. Crick, Leslie Barnett, S. Brenner, and R. J. Watts-Tobin, "General nature of the genetic code for proteins", Nature 192 (1961): 1227-32; J. Heinrich Matthaei, Oliver W.

Jones, Robert G. Martin, and Marshall W. Nirenberg, "Characteristics and Composition of Coding Units", Proceedings of the National Academy of Sciences 48, no. 4 (1962): 666-77. К середине 1960-х гг. усилиями множества исследователей, в первую очередь Маршалла Ниренберга, Роберта Холли и Хара Гобинда Хораны, расшифровка была завершена, за что эти три ведущих исследователя в 1968 г. были удостоены Нобелевской премии.

29. Точное определение гена до сих пор является предметом дебатов. Помимо информации, кодирующей белок, ген содержит вспомогательные последовательности (не обязательно прилегающие к кодирующей области), способные влиять на конкретный способ использования клеткой кодирующих данных (к примеру, увеличивающие или уменьшающие скорость производства заданного белка, а также выполняющие другие регуляторные функции).

30. Ключевую гипотезу о протонных электрических токах, обеспечивающих синтез АТФ, предложил британский биохимик Питер Митчелл, который в 1978 г. был удостоен за это Нобелевской премии (P. Mitchell, "Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemiosmotic type of mechanism," Nature 191 [1961]: 144-48.) Хотя некоторые детали гипотезы Митчелла требовали дальнейшей доработки, Нобелевская премия была присуждена ему за проникновение в механизм «переноса биологической энергии». Митчелл был необычным ученым. Наевшись досыта различных пустопорожних качеств научного мира (в чем я его вполне понимаю), он основал независимую благотворительную компанию Glynn Research, где он сам вместе с различными коллегами и наемными работниками числом до десяти проводил биохимические исследования. Захватывающие подробности его жизни можно найти в книге: John Prebble and Bruce Weber, Wandering in the Gardens of the Mind: Peter Mitchell and the Making of Glynn (Oxford: Oxford University Press, 2003). Подробности современного представления об извлечении энергии и ее переносе в пределах клетки см., к примеру: Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Д. и др. Молекулярная биология клетки. — М., Ижевск: ИКИ, 2013. Информированный читатель отметит одну особенность, характеризующую универсальность этого процесса: извлечение энергии путем ферментации (процесс извлечения энергии без использования кислорода).

31. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. — М.: Тайдекс Кё, 2003.

32. В этой аналогии я представляю себе компанию, пошагово разрабатывающую свой продукт путем случайных проб и ошибок. Но существуют и другие способы, в которые метод проб и ошибок может быть включен более эффективно. К примеру, при разработке различных вычислительных алгоритмов компьютерщики начинают с некоторого алгоритма, модифицируют его случайным образом, отбрасывают те модификации, при которых скорость расчетов снижается, а затем дальше модифицируют те, что остались (модифицированные алгоритмы, при которых скорость расчетов повышается). Выполняя эту процедуру методом последовательных приближений, мы получаем подход, подобный естественному отбору, который позволяет опробовать огромное множество возможных вариантов и дает в результате более быстрые вычислительные процедуры. Разумеется, изучить модифицированные алгоритмы на компьютере намного дешевле, чем попробовать продать случайным образом модифицированный продукт на рынке. Таким образом, слепой метод проб и ошибок может быть полезной стратегией в различных задачах при условии, что цена его как по времени, так и по ресурсам, невелика и позволяет гонять случайные модификации круг за кругом (или если множество модификаций можно проверять одновременно).