Известно, что продолжительность жизни человека находится в прямой зависимости от фермента теломеразы. Учёные на протяжении многих лет ищут способ удлинить концевые участких хромосом, теломеры, и теперь, возможно, одной команде удалось достичь первых успехов.
Исследователи обнаружили "переключатель" теломеразы - фермента, который восстанавливает длину теломер. Потенциально это открытие поможет заставить клетки делиться до бесконечности, позволяя тем самым восстанавливать органы до самой глубокой старости. Соответственно, главной задачей биохимиков теперь становится поиск способа контролировать этот самый выключатель.
Но сложность заключается в том, что работать этот выключатель должен как квантовый выключатель.
Что это значит поможет представить следующая задача
Задача для Гарри Поттера:
Две прекрасные девушки Даша и Маша ответили Гарри Поттеру согласием провести вдвоём ночь. Две одинаково прекрасные девушки, обе не лишившиеся девственности, всё у них условно одинаково... абсолютно. Гарри Поттер - один. Девушек - две. Свечи, романтика, и т.п. Задача - описать как трахнуть обеих одновременно.
Гарри Поттер таки сделал это. Одновременно. Но, в каком порядке это произошло? Хотя произошло одновременно.
Тоже самое с теломерпзой - каждый раз, когда клетка делится (девушка раздевается), теломераза готовится к активизации (у Гарри Поттера - эрекция). Когда геном оказывается полностью дублирован (девушка заняла "боевую" позу), активизируются прежде отсутствовавшие молекулярные субъединицы теломеразы (назовём это Третий глаз Гарри Поттера (Третий глаз - это невидимый обычным зрением дополнительный, обычно не развивающийся сам по себе орган чувств)). Хотя это больше похоже на деятельность солитера, например, шаровой молнии. Т.е это нет... не второй хуй Гарри Поттера - это только форма первого и единственного - одиночная волна. Очень похоже просто на непериодическую волну, иногда наблюдающуюся на мелководье и имеющую только гребень, где заключена основная часть энергии и объема воды. Тоже самое - девятый вал. Субъединицы теломеразы (Третий глаз) формируют полностью активный комплекс фермента. Таким образом концевые участки хромосом, теломеры, обретают прежнюю длину, а клетки участвуют в здоровом делении
Мы привыкли к тому, что события происходят в определённом порядке и это привязано к времени. Будильник звенит или до того, как мы проснулись, или после, но не одновременно "до" и "после". Классические процессоры основаны на системе переключателей, которые могут находиться либо во включенном, либо в выключенном состоянии, представляя 1 и 0. В отличие от них квантовые компьютеры способны одновременно находиться в обоих положениях - так называемой суперпозиции. И поскольку речь идет об одновременности, то подразумевается, что времени нет.
Гарри Поттер в суперпозиции! Времени нет! Есть неопределенность порядка. Примером процесса из неопределенного причинного порядка является квантовый переключатель, в котором операции типа "черный ящик" выполняются в целевой системе, в то время как сам переключатель когерентно контролируется управляющей квантовой системой.
Нужен квантовый переключатель!
Вопрос, который сразу возникает в обычных головах , - можно ли в "лабораторных" условиях реализовать этот квантовый переключатель?
Но вопрос остается без ответа - какая девушка была первой? Даша или Маша?
Но все таки может ли Гарри Поттер в суперпозиции присунуть бабёнкам одновременно?
Возможно ли?
Понятно что данная задача коснулась лишь житейской поверхности некоторых аспектов такой сложной и запутанной науки как квантовая механика.
Поясним... Суперпозиция - это применение одной функции к результату другой.
То есть применение функции полового сношения с Дашей к результату сношения с Машей. Применение функции, которая ставит писю Гарри Поттера в соответствие писе Даше, но ломается при этом целочка Маши.
Задача кажется абсурдной, но ученый решают аналогичную, пытаясь создать квантовый компьтер.
Гарри же Поттер должен начать трахать Дашу, но первой кончить трахать Машу. Как он перескочил с одной красотки на другую - это не просто черный ящик, надо ответить как как сделать так, чтобы было невозможно определить, в каком порядке произошли события, размывая причинно-следственную связь.
Для этого то и надо иметь представление о солитонах.
Чтобы понять основные идеи, связанные с солитонами, и при этом обойтись практически без математики, придется поговорить в первую очередь об упоминавшейся уже нелинейности и о дисперсии - явлениях, лежащих в основе механизма образования солитонов. Но сначала расскажем о том, как и когда был обнаружен солитон. Он впервые явился человеку в "обличии" уединенной волны на воде.
...Это случилось в 1834 году. Джон Скотт Рассел, шотландский физик и талантливый инженер-изобретатель, получил предложение исследовать возможности навигации паровых судов по каналу, соединяющему Эдинбург и Глазго. В то время перевозки по каналу осуществлялись с помощью небольших барж, которые тащили лошади. Чтобы выяснить, как нужно переоборудовать баржи при замене конной тяги на паровую, Рассел начал вести наблюдения за баржами различной формы, движущимися с разными скоростями. И в ходе этих опытов он неожиданно столкнулся с совершенно необычным явлением. Вот как он описал его в своем "Докладе о волнах":
"Я следил за движением баржи, которую быстро тянула по узкому каналу пара лошадей, когда баржа неожиданно остановилась. Но масса воды, которую баржа привела в движение, собралась около носа судна в состоянии бешеного движения, затем неожиданно оставила его позади, катясь вперед с огромной скоростью и принимая форму большого одиночного возвышения - округлого, гладкого и четко выраженного водяного холма. Он продолжал свой путь вдоль канала, нисколько не меняя своей формы и не снижая скорости. Я последовал за ним верхом, и когда нагнал его, он по-прежнему катился вперед со скоростью примерно 8-9 миль в час, сохранив свой первоначальный профиль возвышения длиной около тридцати футов и высотой от фута до полутора футов. Его высота постепенно уменьшалась, и после одной или двух миль погони я потерял его в изгибах канала".
Рассел назвал обнаруженное им явление "уединенной волной трансляции".
Хотите верьте, хотите нет, но вот такая уединенная волна эрекции может реального трахнуть и выглядеть будет как непорочное зачатие. Ничего удивительного - обычно эрекция возвращается с помощью мануальной стимуляции (это вторая волна эрекции). А теперь допустите, что волны возвращаются как автоматная очередь... При их сложении возникает своего рода призрак - форма, объединяющая все складываемые волны - форма их. Это солитон хука Гарри Поттера. А вообще, солитоны представляются собой "уединенные" волны, распространяющиеся в среде с нелинейными характеристиками, из-за чего их поведение во многом соответствует поведению частиц.
Что такое нелинейность? Допустим нелинейная функция. Это функция, которая имеет два предела. Один в ряду значений этой функции, а другой - в ряду значений другой.
Давайте разберем другой пример (может станет легче и мы таки привыкнем к странностям квантовой ёбли, а подобные результаты не будут смущать наши умы, а станут сами собой разумеющимися):
Рецептор ацетилхолина предположительно одновременно выполняет две функции: участвует в активном транспорте ионов и катализирует ферментативный распад ацетилхолина. То есть имеем два события, но без квантового преключателя невозможно определить, в каком порядке они произошли?
А ни в каком. Ёб хуй Гарри Поттера и солитон Гарри Поттера. Групповик? Сто процентов!
Возможно? Точно также как шаровая молния или... Вот, кстати... Ученым-физикам удалось доказать факт существования магнитных солитонов и увидеть их воочию.
Магнитные солитоны, как следует из их названия, формируются в материалах, обладающих магнитными свойствами. Это происходит из-за неустойчивого баланса магнитных сил и эти волны, подобно волнам на поверхности воды, могут усиливаться, превращаясь в цунами. Как уже упоминалось выше, солитоны проявляют некоторые свойства, которые делают их похожими на частицы, однако, в отличие от последних, сталкиваясь и взаимодействуя друг с другом или другими возмущениями, солитоны продолжают движение, не изменяя своей структуры.
Именно последнее свойство солитонов служит причиной повышенного внимании к ним со стороны ученых, которые видят в солитонах возможность реализации технологий передачи информации на большие расстояния, не подверженных помехам и искажениям.
Более того, передача информации при помощи солитонов будет требовать гораздо меньше энергии, нежели передача традиционным способом, при помощи движения носителей электрического заряда. Поскольку солитоны являются сверхстабильными образованиями, они перемещаются в пределах среды, практически не встречая сопротивления. В отличие от этого электроны, потоки которых используются в качестве носителей информации, при движении теряют часть энергии, которая превращается в тепло. Поэтому передача данных традиционным электронным методом и требует дополнительных затрат энергии, превращая чипы современных микропроцессоров в достаточно горячие "печки", требующие интенсивного охлаждения.
Ученые сделали открытие, используя рентгеновскую микроскопию при помощи источника рентгеновского излучения Stanford Synchrotron Radiation Lightsource. Полученные учеными данные продемонстрировали процессы возникновения магнитных волн с крутым фронтом, имеющих пространственную структуру, полностью соответствующей структуре уединенных магнитных волн, магнитных солитонов, которые до этого существовали только в теории.
Как вы понимаете, это открытие является захватывающим из-за того, что оно демонстрирует как маленькие магнитные волны, известные под названием спин-волн, могут объединяться, формируя одну большую волну, которая сохраняет свою форму и другие параметры неизменными во время ее распространения в среде материала.
Так вот - о возможности солитонов теломераз...
Это, разумеется гипотеза.
Но она то и позволяет представить механизм удлинения телоизомераз - реализация концепции молекулярных субъединиц теломераз из солитонов - уединенных волн, сохраняющих форму при движении и не рассеивающихся при взаимодействии друг с другом - уединенные и устойчивые колебания топологических фаз квантового перелючателя, срабатывающего или нет при репарации, представляющей собой особую функцию клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённых при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических реагентов. .
С математической точки зрения волны являются решениями ряда уравнений в частных производных, причем среди них как линейные, так и нелинейные. Необычное поведение солитонов во многом определяется свойством уравнений, решениями которых они являются, - интегрируемостью. В таком случае решения полностью сводятся к начальным условиям. Этим качеством, среди прочих, обладают уравнение Кортевега - де Фриза и нелинейное уравнение Шредингера. С помощью подобных математических выражений моделируют многие реальные феномены, такие как нелинейные оптические процессы, волны в мелкой воде и плазме, явления в физике конденсированного состояния.
В окружающем мире часто встречаются неинтегрируемые замкнутые волновые системы, для которых справедлива теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. В таком случае говорится о достижении термализованного состояния с максимальной энтропией. В случае интегрируемых систем, для которых характерно бесконечное количество сохраняющихся величин, динамика может быть намного сложнее и застывать на определенных поверхностях в фазовом пространстве.
Недавно, кстати, физики научились завязывать солитоны в квантовые узлы, а также впервые увидели "фотонные капли", которые в начальном состоянии являются солитоном, но затем могут изменяться. Короче, нет и большой проблемы завязывать топологический фазы субъединиц концевых участких хромосом.
Смотрите... Теломераза - фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК (TTAGGG у позвоночных) к 3'-концу цепи ДНК на участках теломер, которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках. Теломеры содержат уплотнённую ДНК и стабилизируют хромосомы. При этом теломераза является и обратной транскриптазой (то есть ферментом, создающим одноцепочечную ДНК на основе шаблонной одноцепочечной РНК), с которой связана особая молекула РНК, которая используется в качестве матрицы для обратной транскрипции во время удлинения теломер. Существование механизма, компенсирующего укорочение теломер (теломеразы), было предсказано в 1973 году А. М. Оловниковым - того ученого, кто открыл их.
Как сделать из топологических фаз злоебучий солитон Гарри Поттера?
Вообще говоря, мы должны понимать, что теломеры могут быть достаточно или недостаточно длинны для защиты конца хромосомы в узловой точке t-петли. Эти t-петли работают как дверные петли в прямом смысле. И задача создания механизма работы топологических фаз злоебучего солитона Гарри Поттера - это задача создания механизма противоснятия створки, который препятствует несанкционированному приподнятию двери.
Если бы биохимики могли поставить дверь, то бы знали, что делается это с помощью накладной петли, получившей в обиходе название "петля-бабочка". Такая петля способна складываться до толщины одной карты (пластина петли, которая крепится к стоевому бруску дверного полотна) благодаря вырезу замысловатой формы, напоминающей крыло бабочки.
Крыло бабочки - это место связи двух функционирующих частей дверной петли: вертикального бруска дверной коробки (лутки) и дверного полотна. Если вы в курсе что такое интервал в в теории Минковского, то крыло бабочки - это он. В теории относительности, основанной на Теории Минковского часто используется понятие события. Событие определяется местом, где оно произошло, и временем, когда оно произошло. Таким образом, событие, произошедшее с некоторой материальной частицей, определяется тремя координатами этой частицы и моментом времени. Так вот момент времени задается интервалом. НО что такте момент количества времени? Это времениподобный вектор вращения, который работает как квартернион. А квартернион и работатет как солитон. Т.е задача создания злоебучего солитона Гарри Поттера - это задача, сводящаяся к тому, чтобы в узловой точке t-петли найти какая субъединица создает вектор вращения. Это будет т.н особая точка, через которую кривая функции деятельности фермента, который восстанавливает длину теломер, проходит дважды. Такая точка и называется узловой точкой. Механизм "противоснятия створки, который препятствует несанкционированному приподнятию двери" - это механизм перенормирования ориентации времениподобного вектора - "петли-бабочка".
А бабочка крылышками бяк-бяк-бяк-бяк
А за ней воробышек прыг-прыг-прыг-прыг
Он ее голубушку шмяк-шмяк-шмяк-шмяк
Ам-ням-ням-ням да и шмыг-шмыг-шмыг-шмыг
Всё. Такое явление можно назвать и самодействием "переключателя" теломеразы - фермента, который восстанавливает длину теломер, взаимодействием с полем, порождённым ею же самой (ее топологической фазы). Это самодействие и приводит к изменению динамических характеристик теломер, в частности, её длины.
Они (прибор Гарри Поттера и злоебучий солитон Гарри Поттера) ее голубушку шмяк-шмяк-шмяк-шмяк, Ам-ням-ням-ням (преобразование Морса - операция вырезания лишней нормы сокращения длины) да и шмыг-шмыг-шмыг-шмыг
Теперь кратко и по существу:
Теломеры - конечные участки хромосом, состоящие из специализированных ДНК-белковых структур, защищающие хромосомы и обеспечивающие их правильное удвоение в активно делящихся клетках. Найден переключатель - киназы Tel1ATM и Rad3ATR, которые стимулируют взаимодействие Ccq1-Est1 для поддержания теломер в делящихся клетках.
Этот комплекс, называемый " шелтерин" препятствует тому, чтобы киназы контрольных точек ATM и ATR полностью активировали ответы повреждения ДНК на теломерах. Эти киназы Tel1ATM и Rad3ATR также необходимы для поддержания теломер. Однако критический субстрат (ы) теломер Tel1ATM / Rad3ATR оставался до некоторых пор неизвестным. Но теперь - известен - Tel1ATM / Rad3ATR-зависимое фосфорилирование субъединицы шелтерина Ccq1 на Thr93. И он важен для ассоциации теломеразы с теломерами.
Ещё короче - субъединица теломеразы Est1 взаимодействует непосредственно с фосфорилированным Thr93 Ccq1 для обеспечения поддержания теломер. При этом субъединицы шелтерина Taz1, Rap1 и Poz1 (ранее установленные ингибиторы теломеразы) негативно регулируют фосфорилирование Ccq1. Негативно - значит сокращают длину теломера.
Тюе имеем квантовый переключатель. Квантовый он потому, что делает он квантификацию, т.е Однако как его использовать ученые не в зуб ногой, так как механизм вроде как топологический по своей природе, то есть в основе его безразмерные величины, тогда как шелтерин таки - это комплекс вполне мерный.
Но это не проблема для настоящих солитонов Гарри Поттеров, т.к волшебство - это такое фазовое состояние, во время которого волшебник обладает свойствами квазипорядка, что означает рефлексивное транзитивное отношение между двумя своими состояниями - в начале и в конце превращения. То есть если рассматривать это соединение как жидкий кристалл, то и париться ни к чему о безразмерности, так как она относится только к фазе состояния. А она как векторное поле над физическим - никому жить не мешает и более того определяет по сути алгоритм поведения физического, наподобии того как образ Фурье, что тоже есть солитон переносит по мобильной связи всё что "бабочка крылышками бяк-бяк-бяк-бяк", а мы "бла-бла-бла" в трубку телефона.
Итого есть 6-протеиновый комплекс "шелтерин" (TIN2, TPP1 и POT1, TRF1, TRF2, RAP1), который задает степени ассоциативности концевых участков хромосом (теломер) с другими хромосомами или их фрагментами. И есть механизьма, которая может перенормировать степени, возвращая их в начальное состояние, которое имеет тенденцию сокращаться, но допускает это с разными скоростями, ускорениями и темпами.
1.TIN2 - препятствует присоединение теломераз к теломере
2.TPP1 - образуя гетеродимер с POT1, присоединяется к однонитевой теломерной ДZD, защищая я ее от повреждений).
3.POT1 - защищает G-богатую нить ДНК, прептствуя слиянию теломер конец в конец
4.TRF2 - поддерживает целостность теломер, защищая от слияния друг с другом
5.TRF2 - отрицательный регулятор длины, не допускающий теломеразу к теломере
6.RAP1 - с С-концом этого белка связывается белок (белки) RIF1 и RIF2 (relaxing insulin - like factors, теломеразы. Он удерживает Т-петлю, образуя поперечные сшивки с теломерной ДНК.
Буквально такой комплекс работает как два 3-протеиновых комплекса с одного конца и с другого конца. И между этими концами "болтается" солитоном две субъединицы Tel1ATM/Rad3ATR, перенормирования то один конец, то другой.
Полипептидная цепь обладает векторностью, направление цепи от N-конца (начало цепи) к C-концу (конец цепи), N-конец - это конец, на котором находится свободная a-аминогруппа. Таким образом, полипептидные цепочки заканчиваются свободной карбоксильной группой - C-концом, а начинаются с аминогруппы - N-конца.
Cтоит "полететь" солитону Tel1ATM/Rad3ATR к N- концу - перенормируется соединение теломеразы к теломере в начале единицы времени, к С-концу - перенормируется соединение теломеразы к теломере в конце единицы времени, при этом единица времени будет являться нулем, т.к всё происходит в особой точке t-петли, а особая точка - это точка в которой, функция либо не задана, либо не дифференцируема, т.е функция интервала между функционирующими частями теломеразы и теломере равна нулю, ибо солитон состоит из функции с двумя пределами - один активизирует работу фермента, другой - ингибирует. Вместе они сводят работу к нулю, типа как оставляют машину с работающим двигателем на месте, выключив привод на оси вращения колес машины.
Вопрос как управлять Tel1ATM/Rad3ATR, если они от природы своей стремятся к сокращению степени своей активности?
Дело в том, что хоть они и солитон, но в нем есть 2 поверхности волны - внутренняя и внешняя. И если меняется степень активности одной, то меняется и степень активности другой, нельзя изменить сокращение активности, т.к это базовый механизм деления, но что можно - можно изменять не скорость сокращения, а ускорение или темп этого сокращения с помощью небольших петель обратной положительной связи - они будут вырезать лишнии нормы активности - если охватить правильно выбранной положительной обратной связью, образуется схема с гистерезисом, называемая триггером Шмитта. Он - механизм устранения состояния "неопределённости". В этом случае петлевой коэффициент усиления (авторегулирования) будет поддерживается равным 1. То есть тендем члена и злоебучего солитона Гарри Поттера Tel1ATM/Rad3ATR будет пристраиваться к писям Даши и Маши одновременно начиная с одной и кончая с другой.