WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 52 |

Однако этот парадокс покажется менеепарадоксальным, если в соответствии с приведенными в моей книге доводамирассматривать индивидуум как машину выживания, создаваемую короткоживущейконфедерацией долгоживущих генов. В этом случае «эффективность» с точки зренияиндивидуума в целом окажется несущественной. Половое размножение и егоальтернатива —размножение бесполое — будут рассматриваться как признак, контролируемый одним геном,подобно такому признаку, как цвет глаз (голубые или карие). Ген, «определяющий»половое размножение, манипулирует всеми остальными генами в своих эгоистичныхцелях. То же самое делает ген кроссинговера. Существуют даже особые гены,называемые мутаторами, которые управляют частотой ошибок, допускаемых прикопировании других генов.

По определению, ошибка при копированиинеблагоприятна для гена, который был неверно скопирован. Но если онаблагоприятна для индуцировавшего ее эгоистичного гена-мутатора, то этот мутаторможет распространиться в генофонде. Точно так же, если кроссинговер создаетпреимущество для гена кроссинговера, то этого достаточно для объяснениясуществования кроссинговера. А если половое размножение как противоположноебесполому благоприятно для гена, определяющего половое размножение, то этогодостаточно для объяснения существования последнего. Благоприятно ли оно длявсех остальных генов данного индивидуума, не очень важно.

С точки зрения эгоистичного гена половоеразмножение вовсе не такое уж странное явление.

Эти рассуждения угрожающе приближаются кпорочному кругу, поскольку существование полового размножения — непременное предварительноеусловие для целой цепи рассуждений, которые ведут к тому, чтобы считать генединицей отбора. Я полагаю, что этого порочного круга можно избежать, нонастоящая книга — неместо для дальнейшего обсуждения данного вопроса. Половое размножениесуществует. Уж это точно. Именно благодаря существованию полового размножения икроссинговера мелкая генетическая единица, или ген, может рассматриваться вкачестве наиболее вероятного кандидата на роль фундаментального независимогофактора эволюции.

Половое размножение — не единственный кажущийсяпарадокс, который становится менее запутанным, как только мы подходим к нему спозиций эгоистичного гена. Кажется, например, что организмы содержат в себегораздо больше ДНК, чем это им необходимо: значительная часть ДНК никогда нетранслируется в белок. С точки зрения индивидуального организма этопредставляется парадоксальным. Если «предназначение» ДНК состоит в том, чтобынадзирать за построением организмов, то очень странно, что значительная еечасть не принимает в этом участия. Биологи ломают себе голову, пытаясь понять,какую полезную функцию несет эта, казалось бы, избыточная ДНК. Однако с точкизрения самих эгоистичных генов в этом нет никакого парадокса. Истинное«предназначение» ДНК состоит в том, чтобы выжить — не больше и не меньше. Прощевсего объяснить наличие избыточной ДНК, предположив, что это некий паразит илив лучшем случае неопасный, но бесполезный пассажир, попросивший подвезти его вмашине выживания, созданной остальной ДНК.

Некоторые люди возражают против такогокрайне «геноцентрического», по их представлениям, взгляда на эволюцию. Вконечном счете, заявляют они, на самом деле живут или умирают целостныеиндивидуумы со всеми своими генами. Надеюсь, в этой главе я достаточно подробноразъяснил, что здесь на самом деле нет никаких разногласий. Точно так же, какгонку выигрывают или проигрывают целые лодки, выживают или умираютдействительно индивидуумы, и непосредственное проявление естественного отборапочти всегда наблюдается на уровне индивидуумов. Однако долговременныепоследствия неслучайных смерти и успеха размножения индивидуумов выражаются вформе изменяющихся частот генов в генофонде. С некоторыми оговорками, генофондиграет для современных репликаторов ту самую роль, которую первичный бульониграл для первых репликаторов. Половое размножение и кроссинговер как быобеспечивают сохранение современного эквивалента этого бульона в жидкомсостоянии. Благодаря половому процессу и кроссинговеру генофонд все времяхорошо перемешивается, а гены частично перетасовываются. Эволюция — процесс, с помощью которогочисло одних генов в генофонде возрастает, а число других уменьшается. Было быхорошо, если бы мы при попытке объяснить эволюцию какого-нибудь признака,например альтруистичного поведения, всякий раз просто спрашивали самих себя: «Акакое действие окажет этот признак на частоты генов в генофонде» Иногда языкгенов становится несколько нудным, и мы для краткости и живости будем прибегатьк метафорам. Но мы всегда будем придирчиво оценивать наши метафоры, чтобы вслучае необходимости можно было вновь вернуться к генному языку.

В той мере, в какой это касается отдельногогена, генофонд — этотот бульон, в котором протекает жизнь гена. Единственное изменение состоит втом, что нынче он обеспечивает свое существование, кооперируясь со сменяющимиодна другую группами компаньонов, которых он черпает из генофонда, создаваяодну за другой смертные машины выживания. Этим машинам выживания и тому, вкаком смысле можно говорить, что гены контролируют их поведение, посвящена гл.4.

Глава 4. Генная машина.

Вначале машины выживания служили всего лишьпассивными вместилищами для генов, предоставляя им только стены для защиты отхимических средств нападения их соперников и от случайных бомбардировококружающими молекулами. В этот ранний период они «кормились» на органическихмолекулах, в изобилии содержавшихся в первичном бульоне. Беззаботной жизнипришел конец, когда запасы органической пищи, медленно создававшейся впервичном бульоне в течение многих веков под действием солнечного света, былиисчерпаны. Одна из главных ветвей машин выживания, которые мы теперь называемрастениями, начала сама непосредственно использовать солнечный свет дляпостроения из простых молекул более сложных, вновь введя в действие процессысинтеза, протекавшие в первичном бульоне, однако теперь эти процессыпроисходили гораздо быстрее. Другая ветвь, называемая теперь животными,«открыла» для себя возможность эксплуатировать растения, поедая либонепосредственно плоды их биохимической деятельности, либо других животных. Впроцессе эволюции обе главные ветви машин выживания создавали все более и болеезамысловатые способы повышения своей эффективности в соответствии со своимиразличными образами жизни, непрерывно расширяя круг доступных ниш иместообитаний. Главные ветви делились на ветки и веточки, каждая из которыхдостигала совершенства в приспособлении к тому или иному специализированномуобразу жизни: в море, на земле, в воздухе, под землей, на деревьях, в телахдругих организмов. В результате такого ветвления возникало огромноеразнообразие животных и растений, так поражающее нас сегодня.

Как у животных, так и у растений врезультате эволюции возникли многоклеточные тела, причем каждая клетка получилаполные копии всех генов, положенных данному виду. Мы не знаем, когда, почему исколько раз это происходило. Некоторые авторы прибегают к метафоре, описываятело как колонию клеток. Я предпочитаю представлять тело как колонию генов, аклетку — как удобнуюрабочую единицу для химической деятельности генов.

Но даже будучи колониями генов тела в своемповедении несомненно обрели некую индивидуальность. Животное движется каксогласованное целое. Субъективно я воспринимаю себя как нечто единое, а не какколонию. Это естественно. Отбор благоприятствовал генам, способным сотрудничатьс другими генами. В отчаянной конкуренции за скудные ресурсы, в непрерывнойборьбе за поедание других машин выживания и в стремлении избежать того, чтобыбыть съеденным самому, центральная координация активности этой «коммуны»несомненно давала преимущество по сравнению с анархией. В наши дни сложнейшаявзаимная коэволюция генов достигла такого уровня, что этот «коммунальный»характер отдельной машины выживания буквально невозможно разглядеть. Многиебиологи в самом деле не признают его и не согласятся со мной.

К счастью, несогласие это носит, всущности, академический характер и не помешает книге в остальном, как сказалибы журналисты, «заслуживать доверия». Подобно тому, как не имеет смыслаговорить о квантах и элементарных частицах, если речь идет о работе автомобиля,ни к чему все время упоминать гены, обсуждая поведение машинвыживания.

На практике бывает удобно рассматриватьотдельное тело как фактор, который «старается» увеличить число всех своих геновв последующих поколениях. Я буду пользоваться этим удобным языком. Выражения«альтруистичное поведение» и «эгоистичное поведение» всегда означают поведениеодного животного тела по отношению к другому, если только нет специальныхоговорок.

Эта глава посвящена поведению — умению быстро двигаться, котороешироко используется животной ветвью машин выживания. Животные стали активнымипредприимчивыми носителями для генов — генными машинами. Характернаячерта поведения в том смысле, какой вкладывают в этот термин биологи, этобыстрота. Растения двигаются, но очень медленно. В кинофильме, полученномметодом цейтраферной съемки, лазающие растения выглядят, как активные животные.Но на самом деле движение растений представляет собой главным образомнеобратимый рост. В отличие от этого у животных в процессе эволюции возниклиприспособления, обеспечивающие в сотни тысяч раз более быстрое движение. Крометого, движения, совершаемые животными, обратимы и их можно повторятьбесчисленное множество раз.

Приспособление, возникшее у животных впроцессе эволюции для ускорения движения, — это мышца. Мышцы — это двигатели, которые, подобнопаровому двигателю и двигателю внутреннего сгорания, расходуют энергию,запасенную в химическом топливе, для совершения механической работы. Различиемежду ними состоит в том, что непосредственная механическая сила данной мышцыимеет форму напряжения, а не давления газа, как в паровом двигателе и двигателевнутреннего сгорания. Но мышцы подобны двигателям в том смысле, что их усилиечасто прилагается к канатам и рычагам с шарнирами. В наших телах рычаги— это кости, канаты— сухожилия, ашарниры — суставы.Нам известно очень многое о тех процессах на молекулярном уровне, которыепроисходят при работе мышцы, но меня больше интересует вопрос о ритме мышечныхсокращений. Приходилось ли вам наблюдать за работой какого-либо сложногоискусственного механизма — вязальной или швейной машины, ткацкого станка, автоматическойразливочной линии или пресса-подборщика сена Поражает хитроумная слаженностьвсех операций. Клапаны открываются и закрываются в нужном порядке, стальныепальцы ловко завязывают узел на веревке, стягивающий кипу сена, а затем именнов нужный момент выскакивает нож и обрезает веревку. Во многих машинах,созданных человеком, согласование операций во времени осуществляется при помощиблестящего изобретения — кулачкового механизма. Этот механизм преобразует простоевращательное движение в сложную периодическую последовательность операций припомощи эксцентрика или колеса специальной формы. На сходном принципе основана иработа музыкальной шкатулки. В других инструментах, таких, как орган и пианола,используются бумажные ленты или карты с дырочками, расположенными определеннымобразом. В последнее время эти простые механические таймеры стали заменятьэлектронными. Цифровые вычислительные машины служат примерами больших иразнообразных электронных устройств, которые можно использовать длягенерирования сложных движений, происходящих в строго определенном ритме.Основным элементом современной электронной машины, такой, как компьютер, служитполупроводник, одна из разновидностей которого — транзистор — хорошо нам знакома.

Машины выживания далеко обошли кулачки иперфокарты. Аппарат, который они используют для согласования во времени своихдвижений, имеет больше общего с ЭВМ, хотя его действие основано на совершенноиных принципах. Главная единица биологического компьютера — нервная клетка, или нейрон,— по своемувнутреннему устройству совсем не похожа на транзистор. Конечно, код, с помощьюкоторого нейроны обмениваются информацией, напоминает код, основанный напоследовательности импульсов, который используется в цифровых вычислительныхмашинах, однако отдельный нейрон гораздо более хитроумная единица дляпереработки информации, чем транзистор. Вместо всего-навсего трех связей сдругими компонентами у одного нейрона их может быть десятки тысяч. Нейрондействует медленнее, чем транзистор, но он достиг гораздо большего внаправлении миниатюризации, которой на протяжении двух последних десятилетийуделялось главное внимание в электронной промышленности. В этом нетрудноубедиться уже по одному тому, что в головном мозгу человека имеется примерно1010 нейронов, тогда кактранзисторов черепная коробка могла бы вместить всего несколькосотен.

Растениям нейроны не нужны, потому что онимогут обеспечить свое существование, не сходя с места; однако у преобладающегобольшинства животных нейроны имеются. Возможно, нейрон был «открыт» на раннихстадиях эволюции животных и унаследован всеми их группами, но не исключено, чтоего «открытие» происходило независимо несколько раз.

В своей основе нейроны — это просто клетки; подобнодругим клеткам они содержат ядро и хромосомы. Но их клеточные стенки вытянуты ввиде длинных тонких отростков, похожих на провода. Часто у нейрона имеется одинособенно длинный «провод», называемый аксоном. Хотя в ширину аксон имеетмикроскопические размеры, в длину он может достигать нескольких метров:например, у жирафа есть аксоны, которые тянутся во всю длину его шеи. Аксоныобычно собраны в пучки, образуя толстые многожильные кабели, называемыенервами. Нервы тянутся от одной части тела к другой, передавая информацию,подобно магистральным телефонным кабелям. У других нейронов аксоны короткие ине выходят за пределы плотных скоплений нервной ткани, называемых ганглиями, ав тех случаях, когда они очень большие — мозгом. В функциональном планемозг можно рассматривать как аналог компьютера. Мозг и компьютер аналогичны,поскольку как тот, так и другой после анализа поступающей извне сложнойинформации и сопоставления ее с информацией, хранящейся в памяти, генерируют навыходе комплексную информацию.

Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 52 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.