20001011 Музыка живой клетки (для журнала "ЧП", н/п)

Наш журнал в статье Льва Мельникова (Ч и П, №3, 1995) писал о музыке цвета. Сотрудники МГТУ им. Баумана открыли музыку... живой клетки.

Сотрудники лаборатории "Наномир" при МГТУ им. Баумана, разрабатывая компьютерные модели процесса сборки белковых молекул, обнаружили, что ей сопутствует акустический эффект, который можно в буквальном смысле слова назвать музыкой. Живая клетка, как оказалось, не просто разговаривает на своем языке, но и генерирует мелодичные и гармоничные звучания.

Мелодия – это набор кратных собственных частот колебаний радикалов – составных частей аминокислот живой клетки, которыми аминокислоты различаются между собой. Зная массу атомов и длину радикалов, ученые-физики рассчитали собственные частоты колебаний радикалов по формуле Томпсона. Каково же было удивление физиков, когда рассчитанные компьютером частоты прозвучали фрагментом вальса Штрауса.

Активный центр молекулы – это сильно колеблющийся участок белковой молекулы или молекулы РНК (рибо-нуклеиновая кислота, входящая в состав гена). Тепловые колебания окружающих молекул воды раскачивают эту резонансную часть молекулы, подобно тому, как шум или крик воздействует на гитарные струны, вызывая резонансные звучания. Этот участок воздействует гиперзвуком (порядка 1011 Гц) на другие молекулы и заставляет их соединяться, выступая в роли катализатора. В этом, между прочим, заключается механизм действия биологических ферментов в организме. Таким образом, процесс катализа в живом организм управляется гиперзвуком, генерируемым его молекулами.

Большая часть молекулы несет функцию каркаса и не проявляет биологической активности. Ее можно назвать пассивной частью.

В модельном эксперименте можно наблюдать, как соединяются кольцевые магниты, моделирующие электроны, а компьютер позволяет рассчитать и услышать последовательность звуков, которые издают радикалы аминокислот в процессе сборки белковой молекулы. Любой может услышать эти звуки, скачав с нашего web-сайта программу, которая по имеющемуся у пользователя генетическому коду белка создает стандартный MIDI-файл.

В момент сборки белка аминокислоты выстраиваются в цепочку последовательно; этому сопутствует акустический процесс, вызванный радикалами, который мы назвали "перезвоном", так как при этом один звук следует за другим, звуки чередуются. В процессе же последующего функционирования готового белка тепловое движение окружающих молекул воды раскачивает те же радикалы одновременно. В этом случае звучит своего рода аккорд. Следовательно, живая молекула издает в одном случае мелодии, а в другом – гармонические аккорды.

Позднее в экспериментах мы выяснили, что гармоничное сочетание гиперзвуков позволяет необычно воздействовать на молекулы. Если одиночный синусоидальный гиперзвуковой сигнал действует на все части молекулы неодинаково, но в одном направлении, то сумма нескольких подобных частот действует уже на те или иные части молекул в разных направлениях, заставляя их поворачиваться. Это дает возможность целенаправленно управлять химическими реакциями в живой клетке воздействием на молекулы гармоничными гиперзвуками.

Первая музыкальная версия программы звучания живых клеток была написана Валентином Якимом в 1990 году на языке С. Более совершенная программа написана Евгением Неделько в 1999 году на языке Delphi. Обе программы реализуют модели построения белков из аминокислот в живой клетке, разработанные в лаборатории "Наномир".

Реально музыка живой клетки состоит из гиперзвуков частоты порядка 1011 Гц, что находится за пределами слышимости. Чтобы ее услышать, мы заставили компьютер поделить эти частоты в сотни тысяч раз. Именно пересчитанные и затем воспроизведенные компьютером частоты мы и услышали. Обнаружить гиперзвуки можно с помощью дорогой акустической аппаратуры, следовательно, это – дело завтрашнего дня.

Мы рассмотрели порядок объединения аминокислот в белковую молекулу. Пептидные группы аминокислот образуют ее ствол, а радикалы напоминают ветви. У каждой аминокислоты – одна ветвь. Всего их 23 разновидности. Некоторые из них перечислены в таблице.

В процессе построения белковой молекулы, когда вставляется очередная аминокислота, веточка-радикал благодаря упругим межатомным связям колеблется на собственной частоте, как бы отзванивая свою ноту, подобно камертону. Так и рождается на свет эта удивительная музыка живых клеток, когда в них происходит строительство белковых структур.

Таблица.

Название аминокислоты Частота (Гц) * Номер клавиши синтезатора **
Arg (аргинин) 591 62
Lys (лизин) 746 66
Met (метионин) 790 67
His (гистидин) 887 69
Asn (аспарагин) 995 71
Ile (изолейцин) 1054 72
Thr (треонин) 1328 76
Ser (серин) 1773 81

* Получена делением собственной частоты колебаний радикалов на постоянный коэффициент (109). Колебания образуются в процессе пристыковки очередной аминокислоты к строящейся белковой молекуле.

** Номер клавиши синтезатора в стандарте MIDI (Musical Instrument Digital Interface, Цифровой Интерфейс Музыкальных Инструментов).

Исследуя компьютерную музыку белков, мы убедились, что созданная человеком музыкальная гармония не случайна и отражает гармонию форм живой природы. Поэтому, если мы исправим фальшивую ноту в природной генетической программе, мы приведем ее к гармонии, то есть не будет ошибки и в построенной по этой программе форме белковой молекулы и траектории ее движения в соответствии с универсальным музыкальным языком природы.

Александр КУШЕЛЕВ, Сергей ПОЛИЩУК
Под редакцией Льва МЕЛЬНИКОВА

http://ftp.decsy.ru/nanoworld/index.htm