Читать книгу "Онтогенез. От клетки до человека - Джейми Дейвис"

Указания на то, что постоянная коммуникация между компонентами системы может устранить необходимость во внешнем строителе или организаторе, встречаются и в повседневной жизни. Инопланетянин, наблюдающий за покупателями на Оксфорд-стрит в Лондоне, за танцующими парами в заполненном зале или за фанатами на концерте под открытым небом, мог бы предположить, что всеми этими людьми управляет невидимый организатор, следящий за тем, чтобы они не сталкивались и не устраивали давку. Мы же знаем, что каждый участник просто руководствуется тем, что видит и слышит, и хотя ни один конкретный человек не может оценить общую картину, толпа самоорганизуется достаточно безопасным и разумным способом.[371] На более высоком уровне это проявляется в основных механизмах возникновения цивилизации, таких как развитие языка, экономические законы, способы распределения пищи и даже методы научных исследований. Они появились в результате взаимодействия очень многих людей, которые не видели глобальной перспективы (это прерогатива внешнего наблюдателя) и действовали на основании весьма ограниченных и сугубо локальных знаний. Тем не менее, несмотря на периодические экономические потрясения, цивилизация организована достаточно устойчиво и в целом не так уж плохо. Более того, те достаточно редкие ситуации, когда кто-либо пытался в одиночку придумать язык или планировать экономику, свидетельствуют о том, что это гораздо менее эффективный способ, чем традиционная самоорганизация многих людей, каждый из которых действует на свой манер. При образовании групп – от семьи до общества в целом – мы активно общаемся, и так же ведут себя термиты, муравьи и пчелы, образующие социальные колонии. Какой бы неточной ни была эта аналогия, она полезна для понимания того, как взаимодействующие клетки могут создавать организованные сообщества, значительно большие, чем они сами.

Удивительной особенностью механизмов развития является их структура, имеющая несколько уровней «вложения»: более поздние механизмы включают в себя более ранние, и эти более ранние механизмы нужны для протекания процессов более мелкого масштаба. Чтобы сформировалась нормально функционирующая сенсорная нервная система, нужно подстроить силу нервных соединений, а это происходит за счет использования положительной обратной связи при обучении (глава 15). Для того чтобы сложились петли положительной обратной связи, нужно, чтобы сначала образовалось очень много нервных соединений, что происходит за счет миграции клеток нервного гребня и их отростков при помощи навигационных подсказок (глава 13). Возможность связать навигацию с движением клеток зависит от самоорганизующихся петель обратной связи на ведущем крае клеток (глава 8), а эти петли, в свою очередь, зависят от простых реакций самосборки белковых единиц в микрофиламенты (глава 1). «Вложенная» структура прослеживается и за пределами уровня отдельного организма, а именно в человеческом обществе, хотя, конечно, не нужно доводить эту аналогию до абсурда. Общественная организация породила принципиально новые возможности, такие как передача приобретенных знаний из поколения в поколение, которые не имеют явных аналогов в организме, а организмы имеют свои особенности, которых нет в большинстве человеческих сообществ, например обновление за счет клеток зародышевой линии (хотя в колониях некоторых муравьев и пчел размножение является уделом определенных особей, которые, по сути, служат «зародышевой линией» колонии).

Как соотносится только что изложенная теория развития человека на основе клеточной коммуникации с превалирующим подходом, ставящим во главу угла гены? Если вспомнить, что белковые «машины», лежащие в основе коммуникативной модели развития, построены в соответствии с генетической информацией, станет понятно, что они не противоречат друг другу (глава 1). Белки регулируют экспрессию генов, а гены определяют синтез белков. Если корректно сформулировать эти две точки зрения на развитие, они никоим образом не войдут в конфликт. Это две стороны одной медали. Тем не менее на практике конфликт иногда возникает, и связано это с небрежной формулировкой геноцентрической точки зрения. Я думаю, что причина кроется в непонимании научного жаргона, покинувшего стены лабораторий и породившего путаницу даже среди студентов-биологов, не говоря уже о широкой публике. Это должно послужить предостережением всем ученым: нужно аккуратнее обращаться с терминологией, даже когда кажется, что «это и так всем понятно». В данном случае фраза «ген такого-то признака» породила представление, что конкретные гены напрямую определяют конкретные признаки организма на самом высоком уровне организации, например длину носа, силу рук или IQ.

Классическая генетика прежде всего занимается изучением корреляций, в частности корреляций между мутацией гена и ее заметным воздействием на организм. В контексте развития открытие какой-то корреляции означает, что ген можно описать как «ген, определенная мутация которого приводит к неправильному формированию такой-то структуры тела». Ни один нормальный докладчик не станет по сто раз повторять эту фразу во время пятиминутного выступления, и она быстро превращается в выражение «ген такой-то структуры тела». Когда гену наконец присваивается название, оно нередко сохраняет след былого обозначения: например, wingless («бескрылый»), thick vein («толстая жилка») или small eye («маленький глаз»). Пока все помнят, что стоит за тем или иным названием, никакой проблемы нет. Однако если смысл забылся, то, услышав такую фразу, можно подумать, что функция гена заключается в создании определенной части тела или даже что между этим геном и развитием данной части тела есть жесткое соответствие. Это очень распространенное заблуждение. Вся проблема в направленном характере причинности, которую прекрасно иллюстрирует известный детский стишок (возможно, основанный на событиях, стоивших жизни английскому королю Ричарду III):

Не было гвоздя – подкова пропала, Не было подковы – лошадь захромала, Лошадь захромала – командир убит, Конница разбита, армия бежит. Враг вступает в город, пленных не щадя, Потому что в кузнице не было гвоздя (пер. С. Маршака).

В стишке устанавливается четкая причинная связь между отсутствием конкретного предмета и драматической развязкой. Однако никакому здравомыслящему человеку не придет в голову рассматривать гвоздь как причину победы в Войне роз. Функция гвоздя – закреплять подкову лошади, и учитель, который станет говорит о «гвозде правления Тюдоров», привьет ученикам весьма неортодоксальное понимание истории. Считать, что функция немутантной формы гена wingless плодовой мушки – это создание крыльев, означает впасть в ошибку того же рода. Функция этого гена вовсе не в этом, а в том, чтобы производить сигнальный белок (мушиный эквивалент знакомых нам человеческих белков WNT). У плодовой мушки этот сигнальный белок выполняет несколько функций, одна из которых важна для образования крыльев. При определенных мутациях этого гена крылья отсутствуют, но в остальном плодовая мушка развивается нормально. Отсутствие крыльев и позволило впервые обнаружить этот ген.