Современная биология рассматривает функционирование белков как основу жизнедеятельности и эволюции живого. С момента расшифровки Лайнусом Полингом структуры белка (в 1954 году он получил Нобелевскую премию по химии за изучение химической связи и структуры белка и кристаллов) в биологии прочно укрепилась парадигма "структура определяет функцию". Собственно, в крсталлографии тоже - в создании теории плотнейших шаровых упаковок, являющихся ключом к расшифровке структуры кристаллов, принадлежит Л.Полингу и Н.В.Белову (у последнего на кафедре в МНУ учился я сам).
Помню как всех нас преподы заебали моделями многогранников Полинга-Белова, называя их правда моделями Белова. С помощью этих моделей демонстрировалось внутреннее строение многих кристаллов. Соответственно, считалось, что размеры, симметрия и пространственная ориентация этих многогранников определяют особенности химических и физических свойств кристаллов.
Однако вот уже после окончания МГУ выясняется, что есть ии квазикристаллы, характеризующееся симметрией, запрещённой в классической кристаллографии, и наличием дальнего порядка и он обладают сверхсвойствами.
Математической моделью квазикристаллов являются апериодичные мозаики. Это непериодичное замощение с дополнительным свойством, что замощение не содержит бесконечно больших периодических кусков. Апериодичные мозаики служат математическими моделями для квазикристаллов, физических тел, которые открыты в 1982 году Даном Шехтманом, получившим в 2011 году Нобелевскую премию. Однако специфическая локальная структура этих материалов остаётся плохо понимаемой. Термин "апериодичная иерархическая мозаика" является удобным сокращением, означающим нечто вроде "набор плиток, допускающих только апериодичные мозаики с иерархической структурой". Короче, это мозаика, у которой нет нетривиального параллельного переноса. Хуя себе, конечно мозаика!.. То есть это мозаика, но не из единственной примитивной ячейки. Собственно, потому то не существует формального определения, описывающего, когда мозаика имеет иерархическую структуру. Какая нах иерархия, если примитивных ячеик несколько?! То есть на самом деле структура не одна, а несколько. Замощения, которые нельзя построить из единственной примитивной ячейки, называются непериодичными. Если данный набор плиток позволяет только непериодичное замощение, такой набор называется непериодичным.
Квазикристаллы, как и обычные кристаллы, имеют дальний порядок, но не имеют трансляционной симметрии. Квазикристаллы, как и обычные кристаллы, имеют дальний порядок, но не имеют трансляционной симметрии. Обычный кристалл состоит из одинаковых фрагментов, которые располагаются строго определенным образом. То есть, имея образец элементарной ячейки, можно построить целый кристалл. Квазикристаллы тоже состоят из простых ячеек, но их может быть две или три, они по-разному комбинируются и не имеют такой симметрии, как обычный кристалл. Особенная структура квазикристаллов определила их необычные свойства. Однако теория еще не в состоянии объяснить, почему квазипериодичность, не удовлетворяющая определению порядка, является источником специфичного поведения свойств.
А вообще... Квазипорядок удовлетворяет условиям рефлексивности и транґзитивности в математике. Он является обобщением эквивалентности (в определение не входит свойство симметричности) и нестрогого порядка (не обязательно свойство антисимметричности). И это значит, что в наличии отношение каждой части целого с собой, как и целого с собой, так и отношение частей с Третьим, что частью целого не является. И это Третье с которым установлены транзиитивные отношений. А транзитивность - это свойство бинарного отношения. Чтобы представить - представьте христианскую Троицу. Бог Отец является Источником воли и действия Святой Троицы, совершителем - Бог Сын, Который действует посредством Святого Духа. Так вот, транзитивность эта концепция, которая касается свойства отношений быть продолжаемыми в том смысле, что если Бог Проектировщик находится по отношению к Богу Посреднику, а тот находится по отношению к Богу Исполниителю, то все Боги - равны. Или, например, отношение равенства (а = b) транзитивно, так как из а = b и b = с вытекает а = с. Такой порядок, хоть и порядок, так как Бог Отец и Бог Сын, на самом то деле не равны, так как Бог Сын был временно очеловечен. Но оказывается, если Сыну Человеческому всё человеческое чуждо, то он обладает сверхсвойствами.
Если упростить, то транзитивным свойствами Духа обладают чёрное духовенство. Черное духовенство эти люди, которые принимают постриг, уходят из мира, посвящают жизнь Богу, им уже нельзя жениться, у них нет семьи, детей. Всё человеческое им чуждо. Можно сказать - нет у них человечьего порядка.
Есть и среди белков группа белков, которые тоже не имеют жесткой трехмерной структуры при функционировании. Такие молекулы называют внутренне-неупорядоченными белками.
И это уже наводит на мысль об универсальности. И, если ты не дурак, то сразу прикинешь, что всё что структурировано и является целым, оно содержит внутренне-неупорядоченные элементы, которые какиим-то образом обобщают идеальное и то, что есть.
Так вот... Что такое структура?
Структура (от лат. structura - строение, порядок) - совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность. Понятие это одно что для кристаллов, белков или любой вещи или процесса - - совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность. Хотите - социальная структура... Пожалуста - совокупность устойчивых и упорядоченных связей между элементами социальной системы, обусловленных отношениями социальных групп. Информационные структуры - совокупность СМИ и их внутренних подразделений. И т.д т.п. Однм словом - совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, и казалось бы сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях. Казалось бы...
И вот тут то оказывается, что внутренне-неупорядоченные белки не имеют жесткой трехмерной структуры, но зато могут принимать множество конформаций, обеспечивающих выполнение разных функций. Такие белки часто отвечают за "принятие решений" в процессе развития клеток, причем переходы между конформациями носят случайный характер.
Большинство белков имеют постоянную трехмерную структуру, которая и определяет их функции. Большинство, да не все: у тех, что фиксированное строение отсутствует (а точнее, оно постоянно меняется - внутренне-неупорядоченные белки). Оказывается, это не баг, а фича: благодаря своей пластичности такие белки могут взаимодействовать со множеством молекул-партнеров, оказываясь в ключевых точках важнейших процессов.
И тут полезной оказывается аналогия. Если совокупность всех белков живых организмов можно изобразить "белковой вселенной", причем эксперименты по моделированию ее эволюции показывают, что, подобно физическому аналогу, белковая вселенная также расширяется. Это происходит за счет возникновения новых белков - в результате дупликации генов и их последующей независимой эволюции. Та часть белков (внутренне-неупорядоченные белки_ представляет собой "темную материю". это не белки т.н мусорной ДНК. Ее представители играют огромную роль в функционировании живого и зачастую вовлечены в патогенез различных заболеваний. Продолжая аналогию с физикой, эта часть белковой вселенной не может быть исследована классическими методами структурной биологии и крсталлографии.
Внутренне-неупорядоченные белки (англ. Intrinsically disordered proteins) не имеют жесткой структуры в физиологических условиях, не могут быть рассмотрены в рамках классической парадигмы "структура определяет функцию" и требуют особых исследовательских подходов. Их конформационную подвижность можно рассматривать как совокупность движений на разных уровнях: от колебаний отдельных связей между атомами до движения крупных частей молекулы.
Эту "матрешечную" вложенность биофизики называют "иерархией времен". Внутренне-неупорядоченные белки вместо одной функциональной структуры имеют несколько (или даже много), существуя в форме конформационных ансамблей. Говоря физическим языком, гиперповерхность потенциальной энергии этих белков имеет несколько энергетических минимумов, что отличает их от нормально свернутых белков, имеющих лишь один энергетический минимум. Разные конформации внутренне-неупорядоченных белков могут взаимодействовать с разными молекулами-партнерами и исполнять разные функции. Это свойство позволяет им служить "переключателями" метаболизма и других физиологических процессов клетки, всегда находясь в центре событий. Внутренне-неупорядоченные белки вовлечены в регуляцию экспрессии генов, передачи сигналов, клеточного деления и др. Нарушения их работы могут привести к диабету, онкологическим и нейродегенеративным заболеваниям.
Для внутренне-неупорядоченных белков недавно было открыто явление конформационного шума, при котором молекула принимает разные функциональные конформации просто случайно. Внутренне-неупорядоченные белки являются основными кандидатами на роль "исполнителей", связывающих молекулярный шум и стохастичность на клеточном уровне .
Собственно, и Святой Дух (Бог Дух) играет ту же роль. И эту роль можно сравнить с аттрактором.
В теории динамических систем аттрактором называют состояние, к которому стремится система из различных начальных состояний.
Вот и стабильное фенотипическое состояние клетки может быть рассмотрено как аттрактор. Странный аттрактор!
В математическом моделировании сложных систем известен так называемый "странный аттрактор". Впервые этот термин был предложен Лоренцем для описания погодных явлений (конвекции в атмосфере). "Странность" этого аттрактора состоит в том, что небольшие изменения исходных значений приводят к радикальным отличиям в результате (феномен, известный как "эффект бабочки"). Конформационная динамика внутренне-неупорядоченных белков удивительным образом напоминает динамику аттрактора Лоренца (рис. 3). Исследователи пока размышляют о возможностях моделирования поведения таких белков с использованием странного аттрактора.
Поведение внутренне-неупорядоченных белков может быть также "разложено на множители" детерминистской и стохастической компоненты. Такой подход оказывается весьма полезным для моделирования динамики данных белков и предсказания возможных воздействий на них, что важно для разработки лекарств.
Приикиньте себе такую модель - у неё два конца. Оба идеальных. Но у одного нет дефектов, потому что он от природы идеальный, а другой идеальный потому, единственный дефект, который мог бы быть перенесен не переносится, потому что он - мозаика (человеческих частей), у которой нет нетривиального параллельного переноса.
Почему на Хртста не распространяется Первородный грех?
Потому что он не был зачат человеческим путем. Он был зачат Святым Духом. Т.е транзитивно (от лат. transitivus - переходный)!
Транзитивность - свойство бинарного отношения. Чтобы представиить себе наглядно, то вот другое определение:
Транзитивность в дифференциальной геометрии - свойство преобразования переводить любую точку в любую другую.
По сути - это свойство функции принимать все возможные значения. Для значениий степеней это число конечно.
Теперь самое главное.
Вот выше я упоминул, что "для внутренне-неупорядоченных белков недавно было открыто явление конформационного шума, при котором молекула принимает разные функциональные конформации просто случайно. Кажется, что молекулярный шум не должен отражаться на макроскопическом функционировании клетки. Однако радикальные изменения фенотипа, которые происходят при дифференцировке клеток или злокачественной трансформации также на уровне одной клетки имеют стохастический характер. Внутренне-неупорядоченные белки являются основными кандидатами на роль "исполнителей", связывающих молекулярный шум (всех возможных структур) и стохастичность (случайность) на клеточном уровне. То есть между двумя структурами есть то, что меняет структуру одного типа на другой и оное не просто Дух, а вполне себе белки - внутренне-неупорядоченные белки. И ежели ты разберешься как они сделали из Бога Отца - Бога Сына Человеческого, чичтого как слеза комсомолки, а заодно и с тем, что в т.н особых точках существует обратимая функция, а это функция, которая принимает каждое своё значение в единственной точке области определения (т.е соответствует определению "транзитивная"), то почему бы не превратить квазикристал в обычный, точно также как некоторые кристалля можно превращать в квазикристаллы? А дефектные, мутантные, патологические клетки многоклеточного организма, являющиеся частью доброкачественной или злокачественной опухоли - в нормальные. У нас в организме есть стволовые раковые клетки с рождениия. И онии нам не мешают, наоброт - обеспечивают противораковый иммунитет, до тех пор пока не активированы больше чем надо. По сути это своего рода "первородный грех".
Первородный (прародительский) грех - христианский богословский термин, означающий первый грех в человеческом роде, совершенный в Эдеме прародителями Адамом и Евой. В формальном понимании грех заключается в ослушании Божьей воли, нарушении запрета "от дерева познания добра и зла не ешь" (Быт. 2:17).
Так вот, первородный грех - это не только баг, но и фича: благодаря своей пластичности такие грехи позволяют взаимодействовать со множеством подобных, оказываясь в ключевых точках важнейших процессов. Почему? Потому что на ошибках учатся. Потому, что ошибки в ошибках исправляют ошибки. Точно также мутации могут быть хорошими или плохими . Хотя многие генетические изменения приводят к пагубным нарушениям функций организма, мутации в конечном итоге также являются источником всех адаптивных вариаций.