WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 52 |
Вероятно, исходные репликаторы допускали гораздобольше ошибок, но в любом случае мы можем быть уверены, что ошибки совершалисьи что эти ошибки были кумулятивными.

По мере того, как возникали и множилисьошибки копирования, первобытный бульон наполнялся не идентичными репликами, ареплицирующимися молекулами нескольких разных типов, «происходивших» от одногои того же предка. Были ли некоторые типы более многочисленны, чем другие Почтинаверное да. Одни типы несомненно изначально обладали большей стабильностью,чем другие. Среди уже образовавшихся молекул вероятность распада для одних быланиже, чем для других. Молекул первого типа в бульоне становилось относительнобольше не только потому, что это логически следует из их большего «долголетия»,но также потому, что они располагали большим временем для самокопирования.Поэтому долгоживущие репликаторы оказывались более многочисленными и, припрочих равных условиях, в популяции макромолекул должно было возникнуть«эволюционное направление» в сторону большей продолжительностижизни.

Однако прочие условия, по всей вероятности,не были равными, и еще одним свойством одного из типов репликатора, котороедолжно было играть даже более важную роль в его распространении в популяции,оказалась скорость репликации, или «плодовитость». Если молекулы репликаторатипа А создают своисобственные копии в среднем один раз в неделю, а типа B — один раз в час, то нетруднопонять, что очень скоро число молекул типа В сильно превысит число молекул типаA, даже если молекулыА «живут» гораздо дольше,чем В. Поэтому в бульоне,по-видимому, существовало «эволюционное направление», ведущее к более высокой«плодовитости» молекул. Третий признак молекул-репликаторов, который должен былсохраняться отбором, — это точность репликации. Если молекулы типа X и типа Y выживают в течение некоторого времении реплицируются с постоянной скоростью, причем молекулы X совершают по одной ошибке при каждойдесятой репликации, а молекулы Y — прикаждой сотой, то очевидно, что численность молекул Y будет возрастать. Контингент молекулX в популяции теряет нетолько самих «заблудших детей», но и всех их фактических или потенциальныхпотомков.

Тем, кто уже знает кое-что об эволюции,последнее замечание может показаться несколько парадоксальным. Можем ли мыпримирить представление об ошибках копирования как о важной предпосылке,обеспечивающей возможность эволюции, с утверждением, что естественный отборблагоприятствует точности копирования Ответ состоит в том, что хотя мывоспринимаем, пусть не вполне четко, эволюцию как «что-то хорошее», тем более,что мы сами являемся ее продуктами, в действительности ничто на свете не«хочет» эволюционировать. Эволюция просто происходит, хотим мы этого или нехотим, несмотря на все усилия репликаторов (а в наши дни — генов) предотвратить ее. ЖакМона (Jacques Monad) очень четко сказал об этом в своей Спенсеровской лекции,предварительно саркастически заметив: «У эволюционной теории имеется еще одинлюбопытный аспект —каждый полагает, что он понимает ее».

Вернемся к первичному бульону. По-видимому,его стали заселять стабильные разновидности молекул: стабильные в том смысле,что отдельные молекулы либо сохранялись в течение длительного времени, либобыстро реплицировались, либо реплицировались очень точно. Эволюционныенаправления, ведущие к стабильности этих трех типов, выражались в следующем:если бы вы взяли пробы бульона в два разных момента времени, то вторая пробасодержала бы больше типов с высокими продолжительностью жизни, плодовитостью иточностью копирования. Это, в сущности, то, что имеет в виду биолог, говоря обэволюции применительно к живым организмам, и совершается она с помощью того жесамого механизма —естественного отбора.

Должны ли мы в таком случае называть этипервоначальные молекулы-репликаторы «живыми» Какое это имеет значение Вот явам скажу: «Величайшим из всех когда-либо живших на земле людей был Дарвин», авы возразите: «Нет, Ньютон», но я надеюсь, что наш спор на этом прекратится.Мысль моя заключается в том, что как бы ни разрешился наш спор, ни один важныйвывод от этого не изменится. В истории жизни и свершений Ньютона и Дарвина непроизойдет никаких изменений независимо от того, будем мы называть их«великими» или нет. Точно так же история молекул-репликаторов, возможно,протекала примерно так, как я это описываю, независимо от того, будем ли мыназывать их «живыми». Причина наших извечных мучений заключается внеспособности слишком многих из нас понять, что слова — это всего лишь орудия,существующие для того, чтобы ими пользоваться, и что если в словаре имеетсятакое слово, как «живой», то из этого вовсе не следует, что оно обозначаетнечто определенное в реальном мире. Будем мы называть первичные репликаторыживыми или нет, они были нашими предками; они были нашимиродоначальниками.

Следующее важное звено в нашихрассуждениях, на которое делал упор сам Дарвин (хотя он имел в виду растения иживотных), это конкуренция.Первичный бульон не мог обеспечить существование бесконечного числамолекул-репликаторов. Не говоря уже о конечных размерах Земли, важную рольдолжны были играть другие лимитирующие факторы. Описывая репликатор как матрицуили форму для отливки, мы предполагали, что он был погружен в бульон, богатыймелкими строительными блоками, т.е. молекулами, необходимыми для созданиякопий. Но с возрастанием численности репликаторов эти блоки сталииспользоваться с такой скоростью, что очень быстро оказались дефицитным идорогостоящим ресурсом. Репликаторы разных типов или штаммов конкурировали заних.

Мы рассматривали факторы, которые моглиучаствовать в увеличении численности репликаторов предпочтительных типов.Теперь мы видим, что репликаторы, которым отбор благоприятствовал в меньшейстепени, должны были действительно стать в результате отбора менеемногочисленными и в конечном счете многие их линии должны были вымереть. Междуразными типами репликаторов шла борьба за существование. Они не знали, что ониборются, и не беспокоились об этом; борьба происходила без недобрых чувств, даи в сущности вообще безо всяких чувств. Но они боролись в том смысле, что любаяошибка копирования, в результате которой создавался новый, более высокийуровень стабильности или новый способ, позволяющий снизить стабильностьпротивников, автоматически сохранялась и размножалась. Процесссовершенствования был кумулятивным. Способы повышения собственной стабильностиили снижения стабильности противников становились более изощренными и болееэффективными. Некоторые из репликаторов могли даже «открыть» химический способразрушения молекул противников и использовать освобождающиеся при этомстроительные блоки для создания собственных копий. Такие прото-хищникиодновременно получали пищу и устраняли своих конкурентов. Другие репликаторы,вероятно, открыли способ защитить себя химически или физически, отгородившисьбелковой стенкой. Возможно, именно таким образом возникли первые живые клетки.Репликаторы стали не просто существовать, но и строить для себя некиеконтейнеры, носители, обеспечивающие им непрерывное существование. При этомвыжили репликаторы, сумевшие построить для себя  машины выживания, в которыхможно было существовать. Первые машины выживания, вероятно, состояли всего лишьиз защитной оболочки. Однако обеспечивать себе возможность существованиястановилось все труднее, по мере того как появлялись новые противники,обладавшие более совершенными и более эффективными машинами выживания. Машиныувеличивались в размерах и совершенствовались, причем процесс этот носилкумулятивный и прогрессивный характер.

Должен ли был существовать какой-то пределпостепенному совершенствованию способов и материальных средств,использовавшихся репликаторами для продолжения собственного существования насвете Времени для совершенствования, очевидно, было предостаточно. А какиефантастические механизмы самосохранения принесут грядущие тысячелетия Каковасудьба древних репликаторов теперь, спустя 4x109 лет Они не вымерли, ибо они— непревзойденныемастера в искусстве выживания. Но не надо искать их в океане, они давноперестали свободно и непринужденно парить в его водах. Теперь они собраны вогромные колонии и находятся в полной безопасности в гигантских неуклюжихроботах, отгороженные от внешнего мира, общаясь с ним извилистыми непрямымипутями и воздействуя на него с помощью дистанционного управления. Ониприсутствуют в вас и во мне; они создали нас, наши души и тела; и единственныйсмысл нашего существования — их сохранение. Они прошли длинный путь, эти репликаторы. Теперьони существуют под названием генов, а мы служим для них машинамивыживания.

Глава 3. Бессмертныеспирали.

Мы представляем собой машины выживания, но«мы» — это не тольколюди. В это «мы» входят все животные, растения, бактерии и вирусы. Подсчитатьобщее число всех существующих на земном шаре машин выживания очень трудно; намнеизвестно даже общее число видов организмов. Согласно оценкам, число нынеживущих видов одних лишь насекомых достигает примерно трех миллионов, а числоотдельных особей, возможно, составляет 1018.

Разные типы машин выживания, по-видимому,сильно различаются как внешне, так и по внутреннему строению. Осьминог ничем непохож на мышь, а оба они сильно отличаются от дуба. Между тем по основномухимическому составу они довольно сходны; в частности, имеющиеся у нихрепликаторы, т.е. гены, представлены молекулами, которые в своей основеодинаковы у всех живых существ — от бактерий до слонов. Все мы служим машинами выживания длярепликаторов одного и того же типа — молекул вещества, называемогоДНК, но существует много различных способов жить в этом мире, и репликаторысоздали целый спектр машин выживания, позволяющих воспользоваться этимиспособами. Обезьяна служит машиной для сохранения генов на деревьях, рыба— для сохранения их вводе; существует даже маленький червячок, сохраняющий гены в кружочках,подставляемых в Германии под кружки с пивом. Пути ДНК неисповедимы.

Для простоты я представляю дело так, будтонынешние гены в общем почти то же самое, что и первые репликаторы, возникшие впервобытном бульоне. На самом деле это может оказаться неверным, хотя в данномслучае оно неважно. Исходными репликаторами могли быть молекулы, родственныеДНК, или же молекулы совершенно иного типа. Во втором случае мы могли быдопустить, что на какой-то более поздней стадии ДНК захватила их машинывыживания. Если — этотак, то исходные репликаторы, очевидно, были полностью уничтожены, поскольку всовременных машинах выживания никаких следов от них не сохранилось. Продолжаяразвивать это направление, А. Кэрнз-Смит (А.G. Cairns-Smith) высказал занятноепредположение, что наши предки — первые репликаторы — были, возможно, не органическими молекулами, а неорганическимикристаллами-минералами, кусочками глины. ДНК, была ли она узурпатором или нет,сегодня, несомненно, находится у власти, если только, как я предположительнозаметил в гл. 11, в настоящее время не начинается новый захватвласти.

Молекула ДНК представляет собой длиннуюцепь из строительных блоков, которыми служат небольшие молекулы — нуклеотиды. Подобно тому, какбелковые молекулы —это цепи из аминокислот, ДНК — это цепи из нуклеотидов. Молекула ДНК слишком мала, чтобы ееможно было увидеть, но ее точная структура была установлена с помощьюостроумных косвенных методов. Она состоит из пары нуклеотидных цепей, свернутыхвместе в изящную спираль — ту самую «двойную спираль», «бессмертную спираль». Нуклеотидныестроительные блоки бывают только четырех типов, сокращенно обозначаемых буквамиА, Т, Ц и Г. Они одинаковы у всех животных и растений. Различна лишь ихпоследовательность. Блок Ц из ДНК человека ничем не отличается от блока Цулитки. Но последовательность строительных блоков у данного человека отличаетсяне только от их последовательности у улитки. Она отличается также, хотя и вменьшей степени, от последовательности блоков у любого другого человека (заисключением особого случая — однояйцовых близнецов).

Наша ДНК обитает в нашем теле. Она несконцентрирована в какой-то одной части тела, но распределена между всемиклетками. Тело человека состоит в среднем из 1015 клеток и, за известными исключениями,которыми мы можем пренебречь, каждая из этих клеток содержит полную копию ДНК,свойственной данному телу. Эту ДНК можно рассматривать как набор инструкций,записанных с помощью нуклеотидного А, Т, Ц, Г — алфавита и указывающих, какдолжно строиться тело. Представим себе громадное здание, где в каждой комнатестоит шкаф, содержащий созданные архитектором чертежи, по которым это зданиестроилось. В клетке таким «шкафом» служит ядро. «Чертежи» для человеческоготела составляют 46 томов; у других видов число томов иное. Эти «тома»называются хромосомами. Под микроскопом они имеют вид длинных нитей, в которыхв определенном порядке расположены гены. Нелегко, да и, вероятно, дажебессмысленно, решать, где кончается один ген и начинается другой. К счастью,как мы вскоре увидим, здесь это не имеет значения.

Я воспользуюсь аналогией с чертежами,свободно чередуя язык метафоры со словами, обозначающими реально существующиеобъекты. «Том» будет фигурировать в тексте попеременно с хромосомой. «Лист»условно используется наравне с геном, хотя гены разделены менее четко, чемстраницы книги. С этой метафорой мы пойдем достаточно далеко. Когда она,наконец, перестанет срабатывать, я введу другие метафоры. Между прочим,никакого «архитектора», конечно, не было. Содержащиеся в ДНК инструкции былисобраны естественным отбором.

Молекулы ДНК несут две важные функции.Во-первых, они реплицируются, т.е. создают копии самих себя. Такоесамокопирование происходило непрерывно с тех пор как возникла жизнь, и надосказать, что молекулы ДНК достигли в этом совершенства. Взрослый человексостоит из 1015 клеток, нов момент зачатия он представлял собой всего одну клетку, наделенную однойисходной копией «чертежей». Эта клетка разделилась на две, причем каждая извозникших двух клеток получила свою собственную копию чертежей. В результатепоследовательных делений число клеток увеличивается до 4, 8, 16, 32 и т.д. домиллиардов. При каждом делении содержащиеся в ДНК чертежи точно копируются,практически без ошибок.

Говорить о дупликации ДНК — это полдела. Но если ДНКдействительно представляют собой чертежи для построения организма, то как этипланы реализуются Как они переводятся в ткани организма Это подводит меня ковторой важной функции ДНК. Она косвенно контролирует изготовление молекулдругого вещества —белка. Гемоглобин, упоминавшийся в гл. 2, — всего одна из огромногомножества белковых молекул; закодированная в ДНК информация, записанная спомощью четырехбуквенного нуклеотидного алфавита, переводится простыммеханическим способом на другой, аминокислотный, алфавит, которым записываетсясостав белковых молекул.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 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.