Читать книгу "Что за безумное стремленье! - Фрэнсис Крик"

Вторая особенность большинства живых существ – их сложность, и в первую очередь высокоорганизованный характер этой сложности. Она так поражала наших предков, что они не могли представить себе, как столь хитроумные и слаженно работающие механизмы могли возникнуть без механика. Живи я на полтора века раньше, я бы наверняка был вынужден согласиться с подобным «аргументом от разумного замысла». Самым основательным и красноречивым его сторонником был преподобный Уильям Пейли, чья книга «Естественная теология, или Свидетельства бытия и признаков Божества, собранные по приметам природы» (Natural Theology – or Evidence of the Existences and Attributes of the Deity Collected from the Appearances of Nature) вышла в 1802 г. Представьте себе, рассуждал он, что вы идете через поле и находите на земле часы в рабочем состоянии. Их облик и поведение можно объяснить лишь тем, что их кто-то сделал. Аналогичным образом, утверждал он, сложный план устройства живых существ вынуждает нас признать, что их тоже создал Механик.

Этот неотразимый довод был вдребезги разбит Чарльзом Дарвином, который полагал, что видимость разумного замысла создается в процессе естественного отбора. Идея была выдвинута одновременно Дарвином и Альфредом Уоллесом, по сути, независимо друг от друга. Статьи обоих были представлены на чтениях в Линнеевском обществе 1 июля 1858 г., но не вызвали тогда сколько-нибудь заметной реакции. Президент общества в обзоре итогов года вообще написал, что прошедший год не ознаменовался примечательными открытиями. Дарвин изложил свои мысли в «сокращенной» версии (он планировал куда более пространный труд), озаглавленной «Происхождение видов». Книга вышла в 1859 г., немедленно выдержала несколько переизданий и безусловно произвела фурор. Неудивительно, поскольку в наши дни очевидно, что она выявила основную составляющую «тайны живого». Не хватало лишь законов генетики, которые впервые откроет Грегор Мендель в 1860-е гг., и ее молекулярных основ, которые будут открыты в нашем столетии, чтобы тайна предстала перед нами во всей ослепительной наготе. Тем более поразительно, что огромное большинство людей в наши дни не имеет обо всем этом представления. А из тех, кто имеет, многие (включая Рональда Рейгана) считают, что там есть какой-то подвох. Удивительно, сколько высокообразованных людей равнодушны к этим открытиям, а довольно громогласное меньшинство в западном обществе активно выступает против эволюционных идей.

Вернемся к естественному отбору. Вероятно, первый пункт, который необходимо понять, – что сложный организм или даже сложная часть организма, например глаз, не возникли за один эволюционный шаг. Скорее, они возникли в ходе серии мелких шажков. Насколько мелких – не всегда ясно с первого взгляда, потому что ростом организма управляет сложная программа, записанная в его генах. Иногда маленькое изменение в ключевом элементе программы может породить достаточно крупное отклонение. Например, у плодовой мухи-дрозофилы из-за изменения в одном определенном гене могут вырасти ноги на месте усиков.

Каждый шажок вызван случайным изменением в генетической инструкции. Многие из подобных случайных изменений ничего хорошего организму не несут (из-за них он может даже умереть, так и не родившись), но порой определенное удачное изменение может дать определенному организму преимущество при отборе. Это значит, что в конечном итоге организм оставит в среднем больше потомства, чем если бы этого изменения не было. Если это преимущество сохранится у его потомков, то тогда полезная мутация постепенно, через много поколений, распространится по всей популяции. В благоприятном случае каждая особь получит усовершенствованный вариант гена. Старый вариант вымрет. Таким образом, естественный отбор – прекрасный механизм для того, чтобы превращать редкие явления (если точнее, благоприятные редкие явления) в общераспространенные.

Теперь известно – впервые на это указал Р. А. Фишер, – что для функционирования этого механизма нужно, чтобы наследственность была дискретной, как впервые продемонстрировал Мендель, а не «смешивающейся». В модели наследственности как смешения свойства потомства представляют собой просто смесь свойств их родителей. В дискретной модели наследственности гены – носители наследственных признаков – являются дискретными элементами и не смешиваются. Как оказывается, разница существенна.

Например, согласно модели смешения, черное животное, спарившись с белым, обязательно даст детенышей, цвет которых будет смесью черного и белого, то есть каким-либо оттенком серого. И если их самих скрещивать между собой, все последующие поколения будут оставаться серыми. Дискретная же модель допускает разнообразные варианты. Например, все детеныши первого поколения могут действительно оказаться серыми. Но если их скрестить, во втором поколении мы получим в среднем четверть черных животных, половину серых и четверть белых. [Здесь мы исходим из допущения, что окрас в нашем случае – простой менделевский признак, без доминантности.] Гены, будучи дискретными, не смешиваются, даже если их проявления у данного животного смешаны, поэтому один белый элемент (ген) и один черный, действуя совместно в организме одного животного, дают серый цвет. Такое дискретное наследование сохраняет разнообразие (через два поколения у нас оказывается набор из черных, белых и серых особей, а не одних только серых), тогда как смешение снижало бы разнообразие. Если бы наследственные признаки смешивались, потомство от случки черного животного с белым производило бы бесконечную череду поколений серых. Но очевидно, что этого не происходит. На примере людей это видно с первого взгляда: люди не становятся все более и более похожими друг на друга в ходе смены поколений. Разнообразие сохраняется.

Дарвин, отличавшийся глубокой честностью и не боявшийся интеллектуальных затруднений, не знал о дискретной природе наследственности, и потому его весьма смущала критика со стороны шотландского инженера Флеминга Дженкина. Дженкин указал, что наследственность (которую Дарвин подспудно считал смешением) не позволила бы естественному отбору эффективно действовать. Поскольку мысли о дискретности наследования еще не возникало, это был убийственный аргумент.

Каковы же в таком случае основные условия, чтобы естественный отбор мог работать? Очевидно, нужен какой-то носитель «информации» – то есть инструкций. Важнейшее требование состоит в том, что нужна технология точного воспроизводства этой информации. В ходе любого процесса почти наверняка будут возникать ошибки, но они должны случаться достаточно редко, особенно если воспроизводимый элемент несет много информации. [Применительно к ДНК или РНК частота ошибок на реплицируемую пару оснований должна быть – в простейших случаях – намного ниже, чем обратная величина по отношению к количеству реплицируемых пар оснований[11].]

Второе условие: репликация должна давать «на выходе» элементы, тоже способные воспроизводиться через один или несколько процессов репликации. Репликация не должна выглядеть как работа обычной типографии, где с матрицы отпечатывается много экземпляров одного выпуска газеты, но каждый экземпляр неспособен самостоятельно растиражировать ни газету, ни тем более матрицу. [Технически выражаясь, репликация должна осуществляться в геометрической прогрессии, а не просто в арифметической.]