Даже грандиозные космические объекты отступают перед сложностью молекулы наследственности, ДНК. Фото Pixabay

Все (или почти все) клетки человеческого организма имеют идентичный геном. Общее число нуклеотидов (полимерных молекул, составляющих нашу ДНК) в 23 парах хромосом, примерно равно 3,2 млрд, то есть – 3 х 109.  Общее число клеток в человеческом организме составляет около  1014 (100 тыс. миллиардов). Таким образом, общее число нуклеотидных пар в человеческом организме по порядку величины составляет 1021 (100  млрд миллиардов).

Сколько нуклеотидов синтезируется в организме человека в секунду?  В году 31,5 млн секунд. Продолжительность жизни человека менее 100 лет. То есть человеческая жизнь длится не более 3,15 х 109 (3 млрд) секунд. Будем считать, что клетки в теле человека не обновляются. В действительности клетки рецепторов на поверхности языка, которые помогают различать вкусы пищи, обновляются каждые 10 дней; эритроциты обновляются в среднем за 120 дней; клетки печени – за 300–500 дней, а все клетки организма человека, по современной оценке, обновляются раз в семь лет.

Общая длина молекул ДНК в теле человека превышает расстояние от Земли до Солнца. Иллюстрация Depositphotos/PhotoXPress.ru

Но даже если считать, что клетки, будучи однажды созданными, не обновляются на протяжении жизни, получаем нижнюю оценку числа синтезируемых в секунду нуклеотидов в человеческом теле: 1021/(3 х 109) – более 1011 нуклеотидов в секунду! То есть число синтезируемых в секунду нуклеотидов в теле каждого человека – более 100 млрд!

А теперь учтем, что линейная длина одного нуклеотида в нуклеиновой кислоте lн = 0,34 нм = 3,4 ангстрем. Умножив этот показатель на число нуклеотидных пар в человеческом организме, получаем, что общая длина двуспиральной ДНК в живой клетке примерно 1 м. Поскольку каждая из цепей двуспиральной ДНК синтезируется независимо, в каждой клетке в среднем около 2 м нуклеотидов. Примем нижнюю оценку – 1,5 м.

Какова общая длина нуклеотидов в человеческом теле? Умножив 1,5 м на число клеток (1014), получаем, что общая длина ДНК в организме человека примерно 1011 км. Для сравнения: расстояние от Земли до Солнца – 150 млн км (1,5 х 108 км). Таким образом, общая длина нуклеотидов, синтезированных в теле человека, как минимум в 100 больше, чем расстояние от Земли до Солнца! Абсолютно грандиозная величина.

Поскольку ДНК выполняет крайне важные функции в организме, являясь, в частности, молекулой наследственности, передающей информацию для синтеза дочерних клеток от материнской, а в процессе полового акта отцовская и материнская ДНК соединяются, оценка общей длины ДНК у всех людей на Земле, несомненно, имеет смысл. Численность населения Земли сейчас несколько меньше 10 млрд человек, то есть по порядку величины 1010. Таким образом, все человечество содержит 1021 км ДНК.

Оценим, насколько это большая величина. Размер нашей Галактики,  Млечный Путь, от 100 тыс. до 200 тыс. световых лет. Световой год – расстояние, которое свет проходит за 365 дней, – это примерно 10 трлн км (1013 км). Таким образом, размер Галактики около 1018 км. Общая длина нитей ДНК человечества на два порядка величины (примерно в 100 раз) превышает размер Галактики! Другими словами, речь идет о том, что общее количество молекул наследственности, взаимодействующих друг с другом в процессе жизни биоценоза и развития организма, чудовищно велико.

Итак, запомним главные цифры:

– в человеческом организме синтезируется более 100 млрд (1011) молекул наследственности в секунду;

– общая длина молекул ДНК в теле одного человека не менее 1011 км, что в сотни раз превышает расстояние от Земли до Солнца;

– суммарный геном человечества содержит 1021 км ДНК, что в 100 раз больше размеров Млечного Пути;

– суммарная длина ДНК человечества увеличивается более чем на 10 млрд км в секунду, то есть суммарная скорость синтеза ДНК только человеческого генома (без включения в эту оценку синтеза ДНК других видов, участвующих в биоценозе Земли) в 10 тыс. раз больше скорости света.

Разумеется, речь не идет о путешествии с помощью молекулы наследственности со скоростью, перемещение с которой невозможно согласно теории относительности. Речь идет о том, насколько мощны процессы синтеза молекулы наследственности в биоценозе вообще и в человечестве в частности.

Нью-Йорк