WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 52 |

Но сначала я должен обосновать своеубеждение, что эволюцию лучше всего рассматривать как результат отбора,происходящего на самом нижнем уровне. На это мое убеждение сильно повлиялазамечательная книга Дж. Уильямса (G.C.Williams) «Адаптация и естественныйотбор». Предвосхищением главной идеи, которой я воспользовался, была доктринаА. Вейсмана (А. Weismann), сформулированная им на пороге XX в., т.е. в догеннуюэпоху, — доктрина о«непрерывности зародышевой плазмы». Я буду настаивать, что основной единицейотбора, представляющей поэтому самостоятельный интерес, служит не вид, негруппа и даже, строго говоря, не индивидуум. Основная единица — это ген, единицанаследственности. Некоторым биологам в первый момент такое утверждениепокажется экстремальным. Я надеюсь, что, когда они поймут, какой я в неговкладываю смысл, они согласятся, что оно в сущности ортодоксально, хотя ивыражено необычным образом. Изложение моих представлений потребует времени, инам придется начать все с самого начала — с возникновения самойжизни.

Глава 2. Репликаторы.

Вначале была простота. Объяснить, каквозникла даже простая Вселенная, довольно трудно. Мне кажется, вряд ликто-нибудь станет возражать, что было бы еще труднее объяснить внезапноевозникновение во всей его полноте такого сложного упорядоченного феномена, какжизнь, или существа, способного создавать живое. Дарвиновская теория эволюциипутем естественного отбора убедительна, потому что она указывает нам, какимобразом простое могло превращаться в сложное, как неупорядоченные ансамблиатомов могли группироваться во все более сложные структуры, пока в конечномсчете это не привело к созданию человека. Дарвин нашел решение (единственноеприемлемое из предложенных до сих пор) фундаментальнейшей проблемы — нашего существования. Япопытаюсь объяснить эту великую теорию в более общем плане, чем это принято,начав с периода, предшествовавшего началу самой эволюции.

Дарвиновское «выживание наиболееприспособленных» —это на самом деле частный случай более общего закона выживания стабильного. Мирнаселен стабильными объектами. Стабильный объект — это совокупность атомов, котораядостаточно стабильна или обыкновенна, чтобы заслуживать собственного имени. Этоможет быть единственное в своем роде собрание атомов, как, например,Маттергорн, существующий достаточно давно, чтобы имело смысл дать ему название.Или это может быть некий класс объектов, таких как капли дождя, возникающие сдостаточно высокой скоростью, чтобы заслуживать общего названия, несмотря нато, что каждая отдельная капля живет очень недолго. Все объекты, которые мывидим вокруг себя и сущность которых нам хотелось бы объяснить, — горы, галактики, морские волны,— представляют собойв большей или меньшей степени стабильные атомные структуры. Мыльные пузыристремятся принять сферическую форму, так как это стабильная конфигурация длятонких пленок, наполненных газом. В космическом корабле стабильное состояниеводы — это такжесферические капли, но на Земле под действием гравитации вода в стабильномсостоянии образует плоскую горизонтальную поверхность. Кристаллы повареннойсоли стремятся принять кубическую форму, потому что при этом достигаетсястабильная упаковка ионов натрия вместе с ионами хлора. На Солнце самые простыеатомы — атомыводорода — сливаются,образуя атомы гелия, потому что в преобладающих там условиях гелий болеестабилен. Другие, еще более сложные атомы постоянно образуются в звездах повсей Вселенной; их образование происходило и в момент Большого взрыва, который,согласно господствующей теории, положил начало возникновению Вселенной. Именнотаков изначальный источник элементов, из которых построен наш мир.

Иногда при столкновении друг с другом атомысоединяются в результате химических реакций, образуя более или менее стабильныемолекулы. Такие молекулы могут иметь очень большие размеры. Кристалл, подобныйалмазу, можно считать отдельной молекулой, в данном случае вполне стабильной,но одновременно и очень простой, поскольку ее внутренняя атомная структураповторяется бесконечное число раз. У современных живых организмов имеютсядругие большие, чрезвычайно сложные молекулы, причем их сложность проявляетсяна нескольких разных уровнях.

Содержащийся в крови человека гемоглобинпредставляет собой типичную белковую молекулу. Она построена из цепей болеемелких молекул —аминокислот, каждая из которых состоит из нескольких десятков атомов,расположенных строго определенным образом. В молекуле гемоглобина содержится574 аминокислоты. Они собраны в четыре цепи, перекрученные между собой иобразующие невероятно сложную трехмерную глобулярную структуру. Модель молекулыгемоглобина сильно напоминает густой куст боярышника. Но в отличие отнастоящего боярышника такой «куст» имеет не какую-то случайную и не оченьчеткую, а строго определенную неизменную структуру, повторяющуюся в организмечеловека без всяких отклонений в среднем 6x1020 раз. Точная форма молекулы белка,такого, как гемоглобин, стабильна в том смысле, что две цепи, образованныеодними и теми же последовательностями аминокислот, всегда, подобно двумпружинам, будут принимать совершенно одинаковую трехмерную конфигурацию. Однигемоглобиновые «кусты» образуются в нашем организме в этой «предпочитаемой» имиформе со скоростью 4x1014 всекунду, а другие такие «кусты» столь же быстро разрушаются.

Гемоглобин — одна из ныне существующихмолекул, использованная мной для иллюстрации принципа, согласно которому атомыобычно образуют стабильные структуры. Здесь важно указать, что до возникновенияжизни на Земле, возможно, происходила какая-то рудиментарная эволюция молекул спомощью обычных физических и химических процессов. Нет нужды придумыватькакую-то предначертанность, цель или направленность. Если группа атомов вприсутствии источника энергии образует некую стабильную структуру, то она имееттенденцию сохранять эту структуру. Самая ранняя форма естественного отборасостояла просто в отборе стабильных форм и отбрасывании нестабильных. В этомнет ничего таинственного. Это должно было произойти по определению.

Конечно, отсюда не следует, чтосуществование столь сложных объектов, как человек, можно объяснить на основеодних только таких принципов. Бесполезно, отсчитав в сосуд нужное число атомов,встряхивать их с помощью внешнего источника энергии до тех пор, пока они несложатся в нужную структуру и из сосуда не выпрыгнет Адам! Таким способом можнополучить молекулу, состоящую из нескольких десятков атомов, но организмчеловека содержит 1026атомов. Для того чтобы «изготовить» человека, вам пришлось бы поработать сосвоим биохимическим шейкером так долго, что возраст всей Вселенной показался былишь одним мгновением, и даже при этом вы не достигли бы успеха. Вот здесь-то иприходит на помощь теория Дарвина в самой простой ее форме. Эта теориявыступает на сцену в тот момент, когда медленное построение молекул со сценыуходит.

Представляемое здесь описание возникновенияжизни не может не быть спекулятивным; по определению, никто не мог видеть, какэто происходило. Существует несколько соперничающих теорий, но у всех у нихесть некоторые общие черты. описание, вероятно, не слишком далеко отистины.

Нам неизвестно, какое химическое сырьеимелось на Земле в изобилии до возникновения жизни, однако среди возможныххимических веществ, по всей вероятности, были вода, двуокись углерода, метан иаммиак — все этопростые соединения, имеющиеся по крайней мере на некоторых других планетахнашей Солнечной системы. Химики пытались имитировать химические условия,существовавшие на юной Земле. Они помещали эти простые соединения в сосуд иподавали энергию, например ультрафиолетовое излучение или электрическиеразряды, имитирующие молнии. После нескольких недель такого воздействия всосуде обычно обнаруживали нечто интересное: жидкий коричневатый бульон,содержащий множество молекул, более сложных, чем первоначально помещенные всосуд. В частности, в нем находили аминокислоты — блоки, из которых построеныбелки, составляющие один из двух главных классов биологических молекул. Допроведения этих экспериментов обнаружение природных аминокислот рассматривалоськак свидетельство присутствия жизни. Если бы аминокислоты были обнаружены,скажем, на Марсе, то наличие на этой планете жизни почти не вызывало бысомнений. Теперь, однако, их существование должно означать лишь содержание ватмосфере Марса нескольких простых газов, а также наличие на этой планетевулканической активности, солнечного света или грозовых разрядов.

Сравнительно недавно при воссоздании влабораторных условиях химического состояния Земли до возникновения на ней жизнибыли получены органические вещества, называемые пуринами и пиримидинами, изкоторых построена генетическая молекула — сама ДНК.

Процессы, аналогичные описанным, должныбыли дать начало «первичному бульону», из которого, как полагают биологи ихимики, состояли моря 3000-4000 млн. лет назад. Органические вещества сталиконцентрироваться в отдельных участках, вероятно в высыхающей пене по берегам,или же в крошечных суспендированных капельках. В результате дальнейшеговоздействия энергии, такой, как ультрафиолетовое излучение Солнца, ониобъединялись в более крупные молекулы. В наши дни большие органические молекулыне могли бы сохраняться достаточно долго, чтобы оказаться замеченными: они былибы быстро поглощены или разрушены бактериями или другими живыми существами. Нобактерии и прочие организмы появились гораздо позднее, а в то далекое времябольшие органические молекулы могли в целости и сохранности дрейфовать вгустеющем бульоне.

В какой-то момент случайно образоваласьособенно замечательная молекула. Мы назовем ее Репликатором. Это не обязательно быласамая большая или самая сложная из всех существовавших тогда молекул, но онаобладала необыкновенным свойством — способностью создавать копии самой себя. Может показаться, чтотакое событие вряд ли могло произойти. И в самом деле, оно было крайнемаловероятным. В масштабах времени, отпущенного каждому человеку, события,вероятность которых так мала, следует считать практически невозможными. Именнопоэтому вам никогда не удастся получить большой выигрыш в футбольной лотерее.Но мы, люди, в своих оценках вероятного и невероятного не привыкли оперироватьсотнями миллионов лет. Если бы вы заполняли карточки спортлото еженедельно напротяжении ста миллионов лет, вы, по всей вероятности, сорвали бы несколькобольших кушей.

На самом деле вообразить молекулу, котораясоздает собственные копии, вовсе не так трудно, как это кажется сначала, да ивозникнуть она должна всего один раз. Представьте себе репликатор как форму дляотливки или матрицу; как большую молекулу, состоящую из сложной цепи разногорода более мелких молекул, играющих роль строительных блоков. Эти блоки визобилии содержались в бульоне, окружавшем репликатор. Допустим теперь, чтокаждый строительный блок обладал сродством к другим блокам одного с ним рода. Втаком случае всякий раз, когда какой-нибудь строительный блок, находившийся вбульоне, оказывался подле той части репликатора, к которому у него былосродство, он там и оставался. Прикрепляющиеся таким образом строительные блокиавтоматически располагались в той же последовательности, что и блокирепликатора. Поэтому легко представить себе, что они соединялись друг с другом,образуя стабильную цепь, подобно тому, как это происходило при образованиисамого репликатора. Этот процесс может продолжаться в форме постепенногоналожения одного слоя на другой. Именно так образуются кристаллы. Но две цепимогут также и разойтись, и в таком случае получатся два репликатора, каждый изкоторых будет продолжать создавать дальнейшие копии.

*Рисунок Станислава

Более сложная возможность заключается втом, что каждый строительный блок обладает сродством не к таким же, а к другогорода блокам, причем это сродство взаимно. В таком случае репликатор выступает вкачестве матрицы для образования не идентичной копии, а некоего «негатива»,который в свою очередь вновь создает копию исходного позитива. Для наших целейне имеет значения, относился ли первоначальный процесс репликации к типу«позитив-негатив» или «позитив-позитив», хотя следует отметить, что современныеэквиваленты первого репликатора — молекулы ДНК — реплицируются по типу «позитив-негатив». Важно то, что в мирвнезапно пришла новая форма «стабильности». Прежде особого обилия сложныхмолекул какого-то одного типа в бульоне, по всей вероятности, не было, потомучто образование молекул каждого типа зависело от случайного соединениястроительных блоков в ту или иную определенную конфигурацию. С возникновениемрепликатора его копии, вероятно, быстро распространялись по морям, пока запасымолекул, составляющих мелкие строительные блоки, не начали истощаться иобразование других крупных молекул не стало происходить все реже и реже. Итак,мы, кажется, получили обширную популяцию идентичных копий. Однако теперьследует сказать об одном важном свойстве любого процесса копирования: ононесовершенно. Случаются ошибки. Я надеюсь, что в этой книге нет опечаток, нопри внимательном чтении одну-две вы, возможно, обнаружите. Они, вероятно, неприводят к серьезным искажениям текста, потому что это ошибки «первогопоколения». Представьте себе, однако, что происходило в те времена, когдакнигопечатания еще не было и такие книги, как Библия, просто переписывали отруки. Все переписчики, как бы они ни были внимательны, неизбежно делалисколько-то ошибок, а некоторые даже были склонны сознательно вносить небольшие«улучшения». Если бы все они переписывали с одного основного оригинала, тоискажения смысла были бы незначительными. Но как только копии начинают делать сдругих копий, которые в свое время также были сделаны с копий, ошибкинакапливаются, и дело принимает серьезный оборот. Мы считаем, что ошибки прикопировании — этоплохо, и, если речь идет об исторических документах, трудно представить себепримеры, когда ошибки можно было бы назвать улучшениями. Однако, когда припереводе Септуагинты ученые неверно перевели еврейское слово, означающее«молодая женщина», греческим словом, означающим «девственница», в результатечего получилось пророчество «Се Дева во чреве примет и родит Сына», то можно поменьшей мере сказать, что это положило начало чему-то великому. Во всякомслучае, как мы увидим, ошибки, допускаемые биологическими репликаторами прикопировании, могут привести к реальным улучшениям, и для прогрессивной эволюциижизни возникновение некоторого количества ошибок имело существенное значение.Мы не знаем, насколько точно исходные молекулы репликатора создавали своикопии. Их современные потомки, молекулы ДНК, удивительно добросовестны посравнению с большинством точнейших механизмов копирования, созданных человеком,но даже они время от времени допускают ошибки, и в итоге именно эти ошибкиделают возможной эволюцию.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 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.