ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ (КОПИРОВАНИЕ)

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 17Следующая ⇒

Изучение процесса эволюции — изучение процесса воспроизведения и «копирования». Репликатор — то, что воспроизводится или «копируется». В некоторых случаях репликатор не просто «копируется», а играет более активную роль: можно сказать, что он не столько «копируется», сколько «сам себя копирует». Это различие зависит от точки зрения. Иногда, как в случае деления клеток или репликации молекул ДНК, вполне естественно говорить о том, что репликатор «копируется». В других случаях более осмысленной представляется та точка зрения, согласно которой репликатор «копируется» чем-то другим, — так люди напевают популярный мотив, а идеи демократии распространяются по земному шару. В том и в другом случае происходит процесс «копирования» — именно то, что нужно для эволюции.

Репликатором называется любой копируемый объект вне зависимости от того, каков процесс копирования и был ли этот процесс преднамеренным или случайным.

Иногда в процессе эволюции совершаются ошибки. И это тоже — одно из необходимых условий эволюции. Если точность копий слишком высока, ничего не изменится. И напротив — если копии не точны вовсе, то мы не можем говорить о наличии репликатора: вскоре в процессе репликации благоприобретенные качества утрачиваются полностью (например: копия копии с копии докладной записки не поддается прочтению).

Существует два необходимых условия эволюции: репликация, сочетающаяся с определенной точностью копирования, а также мутация, сочетающаяся с определенной степенью неточности.

ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ

Безусловно, если репликатору удается оставить лишь одну или две своих копии, то для понимания процесса эволюции такой репликатор большого интереса представлять не будет. Нас интересуют такие репликаторы, которые оставляют большое число своих высокоточных копий, которые, в свою очередь, тоже становятся репликаторами, и возникает в этом процессе экспоненциальный рост количества копий. Затем мы поговорим о выживании наиболее приспособленных — под этим понятием мы подразумеваем выживание тех объектов, которым удалось наилучшим образом воспроизвести себя — путем производства собственных копий.

В эволюции понятие приспособляемости означает степень вероятности организма оставить свои копии. Чем выше степень приспособленности организма, тем больше у него шансов оставить свои копии.

Слово «приспособленный» в рамках нашей эволюционной модели означает только это. Когда мы его употребляем, мы не имеем в виду силу организма, его живучесть, долговечность или исключительный интеллект. Если репликатор обладает высокой приспособляемостью, то он хорошо воспроизводится. Больше ничего не имеется в виду.

Конечно, соблазнительно думать, что долговечный репликатор имеет ряд преимуществ перед тем, который существует более короткий период времени, что он может оставить большее число собственных копий. Однако нехитрый математический расчет показывает, что это не так. Представим двух репликаторов: Мафусаила, который прожил сто лет и каждый год «создавал» собственную копию, то есть в общей сложности — оставил 100 детей; и Громилу, который прожил только один год, но до смерти успел создать три собственные копии. На таблице показана общая численность копий каждого из них в расчете на год.

Итак, цифра 10³⁰ — единица с тридцатью нолями — может показаться «неплохим результатом» Мафусаила. Тем не менее, через сто лет мы смогли бы насчитать примерно в 1018 раз больше копий плодовитого Громилы, чем долговечного Мафусаила, — иными словами, 1 000 000 000 000 000 000 Громил на одного Мафусаила. И рано или поздно Громилы начали бы поедать Мафусаилов на обед.

Наиболее приспособленные репликаторы производят наибольшее число собственных копий, в результате чего распространяются шире, чем другие. Выражение «выживание наиболее приспособленных» отчасти способно ввести в заблуждение. Правильнее было бы сказать «преобладание наиболее приспособленных». Дело в том, что когда ресурсы ограничены, успех наиболее приспособленных репликаторов становится поражением тех, кто приспособлен хуже.

ЭГОИСТИЧНЫЙ ГЕН

Эти положения заставляют нас вспомнить понятие «эгоистичного гена», введенное Доукинсом. Теория «эгоистичного гена» позволила проникнуть в суть такого числа вопросов и загадок эволюции, что ее можно сравнить с открытием астрономов, после которого стало ясно, что Земля не является центром Вселенной.

Доукинс популяризовал теорию «эгоистичного гена» в своей книге, вышедшей в 1976 г. В ней он впервые употребил термин «мем». Однако сама концепция «эгоистичного гена» была разработана раньше — в 1963 г. она была изложена в работе английского биолога Уильяма Д. Гамильтона. До появления работы Гамильтона большая часть ученых полагала, что «центром» эволюции были «мы» — или отдельные особи того или иного вида. Дарвиновская теория заключалась в том, что движущей силой эволюции является выживание наиболее приспособленных особей, которые способны оставить наибольшее число своих подобий. Блестящая догадка Дарвина — эволюция видов путем естественного отбора — достаточно хорошо объясняла известные факты, и поэтому она господствовала в научной мысли на протяжении длительного периода. Но не следует забывать, что Дарвин ничего не знал о ДНК.

Теория эгоистичного гена вынудила ученых-эволюционистов сместить внимание с «наиболее приспособленных особей» на «наиболее приспособленные ДНК». Дело в том, что именно ДНК сохраняет всю информацию, которая передается из одного поколения в другое. Отдельные представители того или иного вида, проще говоря, не реплицируют самих себя, то есть не производят собственных копий. Родители не клонируют самих себя, и их дети не являются их точными копиями. Они лишь воспроизводят отдельные фрагменты молекул ДНК в новом индивиде. Те участки молекул ДНК, которым наилучшим образом «удается» быть воспроизведенными, становятся наиболее многочисленными, и именно они, — а не отдельные особи, — составляют основу «выживания наиболее приспособленных».

Те участки ДНК которым удается теми или иными средствами реплицироваться, называются генами. Тот факт, что центральным стержнем эволюции является не забота о нашем благополучии, а сохранение отдельных генов, заставляет исследователей говорить об эгоистичных генах.

Парадоксальным образом одним из подтверждений теории эгоистичного гена для ученых стало альтруистичное поведение некоторых видов животных. В ходе эволюции роль рабочих пчел определилась следующим образом: они должны трудиться всю свою жизнь для того, чтобы прокормить свою мать — плодную матку, или «королеву». Сами рабочие пчелы потомства не оставляют. По воле генетического каприза природы потомки плодной матки будут иметь больше общих участков ДНК с рабочими пчелами, чем собственные дети рабочих пчел — если бы они у них были. Иными словами, эгоистичным генам рабочих пчел более выгодно такое, а не иное поведение.

В животном мире самки могут пойти на серьезный риск, чтобы защитить своих детенышей. Допустим, к самке с двумя детенышами приближается хищник, от которого она может убежать (но не ее выводок). Если мать останется с выводком, то вероятность выживания всех троих будет составлять 50 %. Поскольку каждый детеныш наследует, по меньшей мере, половину ДНК своей матери[9], можно с помощью нехитрого подсчета показать, что решение самки остаться со своими детьми будет подкреплять «большее число ДНК», чем решение бросить собственное потомство и спасать «свою шкуру». Борьба с хищником в среднем позволяет сохранить для мира большее число генов, отвечающих за решение «защищать своих детей», тогда как бегство спасет меньшее число генов, отвечающих за решение «спасайся бегством».

Весь процесс биологической эволюции можно представить в виде борьбы между отдельными участками молекулы ДНК за право оставить наибольшее число собственных копий.

С точки зрения гена человек — лишь способ сделать большее число копий гена.

ИНАЯ ТОЧКА ЗРЕНИЯ

Чтобы глубже понять процесс генетической эволюции, посмотрим на нее с точки зрения отдельных участков молекулы ДНК, которые соперничают между собой за право на воспроизведение. Для этого же мы должны «посмотреть на жизнь» глазами какого-либо произвольно избранного репликатора ДНК, которого мы назовем Даном.

Процесс эволюции на основе эгоистичных генов.

1— В ДНК каждой оплодотворенной яйцеклетки заложена уникальная генетическая информация.

2 — Механизм, заложенный в яйцеклетку, «прочитывает» код ДНК и выполняет его команды. В результате, если не происходит ничего экстраординарного, из клетки развивается взрослый организм.

3 — Отличия в структуре ДНК влияют на такие факторы, например, как размер и окраска организма, а те, в свою очередь, сыграют немалую роль в процессе выживания и размножения данного организма.

4 — В приведенном на этом рисунке примере одна особь мужского пола обладает более крупными размерами, чем другие. Эта особь будет спариваться сразу с двумя самками. Коды ДНК — эгоистичные гены — благодаря которым его размеры превышают величину других особей, будут воспроизведены в потомках данной особи. А те ДНК, по причине которых размеры других особей оказались меньше, не будут воспроизведены вообще.

Гены, заложенные в молекуле ДНК, можно рассматривать в качестве компьютерной программы, «установленной» на «железе» отдельной клетки. Программа «выводит» отдельный организм, чья «задача» заключается в распространении копий своего ДНК путем спаривания с другими подобными организмами.

Когда я говорю о Дане и его точке зрения «на жизнь», то я опять же не допускаю мысли о том, что Дан обладает сознанием, глазами, душой или чем-нибудь в этом роде. Я лишь предлагаю нам, как мыслящим человеческим существам, взглянуть на такую модель эволюции, центром которой был бы этот Дан. Таким образом когда-то астрономы открыли, что гелиоцентрическая модель (планеты вращаются вокруг солнца) объясняет больше фактов, нежели система геоцентрическая (планеты вращаются вокруг земли).

«Жизненная ситуация» нашего Дана во многом напоминает положение университетского профессора: публикуйся или пропадешь. В случае Дана, правда, он «публикует» копии сочинений лишь на любимую для всех тему: о самом себе. Волнует ли Дана эта проблема — «публиковаться или погибнуть»? Только в некотором символическом и метафизическом смысле. Дан — всего лишь комочек углерода, клубок аминокислот. Было бы не совсем справедливо говорить о том, что «что-то его беспокоит». Это мы можем о нем беспокоиться, ведь мы дошли до того, что начали его выделять среди прочих и помнить о нем, мы даже дали ему имя. Однако в действительности уход Дана в мир иной означает перестройку порядка расположения атомов этой вселенной, и очень незначительную. Механизм воспроизведения ДНК продолжил бы свою работу, создавая копии Дона, Дианы, Денниса, Дага и Артура. Жизнь шла бы своим чередом.

Однако давайте исходить из того, что наш Дан является тем участком молекулы ДНК, который реплицировался на протяжении всей истории человечества. Иными словами, представим, что в каждом человеке можно обнаружить нашего Дана, не говоря уже о шимпанзе, павианах и прочих обезьянах. Более того, если мы подробнее рассмотрим историю нашего Дана, то мы смогли бы обнаружить его присутствие в самых первых видах млекопитающих, и даже в рыбах. Дан, наверное, отвечает за какую-то важную функцию, не правда ли? Может быть, это генетический «рецепт» позвоночника, кровотока или центральной нервной системы? Как же иначе Дану удалось бы сохраниться на протяжении столь долгого времени, если не быть геном, отвечающим за одну из крайне важных функций для нашего выживания?

Стоп. Вернемся на шаг назад. Я рассказывал о Дане со своей точки зрения. Я могу простить себе это отступление. Для человека это простительно, но давайте все же вернемся к точке зрения Дана. И тут выясняется, что Дан делает только одно — производит ферменты, которые обеспечивают наличие в нитях ДНК большего числа копий Дана. И все. Все, что Дан делает, — это защищает свои функции. (В этом пункте схожесть Дана с университетскими профессорами будет случайной.)

Дан вовсе не «является» геном, отвечающим за одну из функций, повышающих наши шансы на выживание. Существование Дана — случайность, без него можно обойтись с тем же успехом, с каким Солнце продолжало бы светить без людей. Дан попросту живет на фабрике ДНК и обладает всем необходимым для размножения в данной среде. Последние открытия ученых показывают, что крупные участки молекул ДНК в наших хромосомах, похоже, никоим образом не влияют на наше развитие. Это удивительный факт, если мы считаем себя «ключевым стержнем» эволюции. Однако с точки зрения Дана это не более сверхъестественно, чем то, что большая часть человеческих начинаний никоим образом не влияет на продолжение существования нашей планеты.

Дан — всего лишь участок молекулы ДНК, у которого удачно получается воспроизводиться в своей среде. Эта среда состоит из следующих составляющих:

/ Клеток нашего тела и всех механизмов, действующих в этих клетках и предназначенных для репликации ДНК.

/ Других участков ДНК — соседей Дана по клетке. Отдельные фрагменты ДНК отвечают за развитие и воспроизводство нашего тела, нашего мозга, и без них мы погибли бы вместе с Даном.

/ Нас самих, нашу жизнь и стремления. Хотя срок нашей жизни меньше, чем у слонов, в клетках которых присутствует Дан, мы размножаемся быстрее, и вообще мы очень радушные хозяева, пока не найдем лекарства против рака — одно из самых больших удовольствий Дана, ведь рак с сумасшедшей скоростью производит огромное количество его копий.

/ Нашей собственной среды. Дану неплохо жилось у динозавров, пока с ними что-то не случилось. К счастью, Дан подстраховался и в то же время «разместил акции» в других организмах. Кстати, отдельные его генетические товарищи, которые держали слишком много яиц в одной корзине, исчезли вместе с динозаврами. Совокупность всех этих факторов создает подходящую среду для Дана. В действительности средой Дана является весь мир, его приспособляемость в качестве репликатора более или менее зависит от всего сущего. Как сказал поэт Джон Донн, ни одного человека не назвать островом (как нельзя назвать островом и ген вроде Дана, добавим мы).

Здесь мы прощаемся с Даном, одним из прекрасно приспособившихся репликаторов. Эволюция обошлась с ним неплохо. Однако прежде чем мы закроем тему генетической эволюции, давайте зададим себе один вопрос: куда именно направлена наша эволюция?

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒