На протяжении 60 лет биологи знали только два правила «грамматики» ДНК. Теперь к ним прибавилось еще четыре.

Два основных правила, которым подчиняются «буквы» генетических молекул (это аденин, тимин, гуанин и цитозин), открыл австрийский биохимик Эрвин Чаргафф в середине прошлого века.

До него предполагалось, что количество разных букв в генетическом тексте примерно одинаково. Но Чаргафф все тщательно измерил и обнаружил, что, на самом деле выполняются следующие правила:

• во-первых, количество аденина и тимина а также гуанина и цитозина попарно одинаковы и,
• во-вторых (с меньшей степенью точности): A=T=30% и G=C=20%, где большими латинскими буквами обозначены количества соответствующих нуклеотидов.

Первое правило Чаргаффа значительно помогло Уотсону и Крику додуматься до модели двойной спирали. Объясняется оно очень просто: напротив каждого тимина расположен аденин, а напротив каждого цитозина – гуанин.

Объяснить второе правило оказалось делом куда более сложным. Окончательное решение этой задачи до сих пор не найдено.

Работающие в Бразилии ученые Майкл Ямагиши и Роберто Херай не стали искать объяснений второму правилу Чаргаффа, а вместо этого изучили следствия из них.

Как правило, в молекуле ДНК интересны не отдельные буквы, а слова – наборы нуклеотидов. Майкл и Роберто рассмотрели, каким закономерностям должны они удовлетворять, чтобы в сумме приводить к выполнению правила Чаргаффа. Для этого ученые воспользовались теорией множеств.

Оказалось, что полный набор множеств слов различной длины должен соответствовать определенным, напоминающим фракталы, законам, которые были описаны учеными в виде четырех уравнений. Чтобы проверить, так ли это на самом деле, исследователи протестировали расшифрованные геномы 32 видов.

Оказалось, что

для 30 видов (включая человека, растение арабидопсиса и бактерию E. coli) фрактально-подобные закономерности действительно верны, а вот два генома: вируса имунодифицита и бактерии-вредителя Xylella fastidiosa выбиваются из общей закономерности. Как объяснить такое поведение двух видов «маргиналов», пока непонятно.