Мэтт Ридли - Эволюция всего
Однако я отвлекся. Вернемся к геному. Геном – цифровая компьютерная программа невероятной сложности. Малейшая ошибка может изменить характер или степень экспрессии 20 тыс. генов (у человека) или повлиять на взаимодействие сотен тысяч контрольных последовательностей, включающих и выключающих различные гены, и в результате привести к ужасным деформациям или вызвать болезнь. Но у большинства из нас эта компьютерная программа непостижимым образом работает практически без сбоев на протяжении 70 или 80 лет.
Только представьте себе, какие события ежесекундно происходят в нашем организме. Наше тело состоит примерно из 10 трлн клеток (не считая бактерий, составляющих значительную часть человеческого тела). В любой момент времени все эти клетки транскрибируют тысячи генов. В этом процессе задействованы сотни белков, взаимодействующих специфическим образом и катализирующих десятки химических реакций для каждого из миллиона оснований ДНК. На основании каждого транскрипта синтезируется молекула белка, состоящая из сотен или тысяч аминокислот. Происходит это на рибосомах – молекулярных машинах, состоящих из десятка движущихся частей и способных катализировать множество химических реакций. Далее белки распределяются по клеткам и за их пределами, чтобы ускорять реакции, переносить другие молекулы, передавать сигналы и осуществлять структурную функцию. Миллионы триллионов этих невероятно сложных событий ежесекундно происходят в нашем теле, поддерживая в нем жизнь, и лишь совсем немногие из них – неправильно. Это можно сравнить с мировой экономикой в миниатюре, только данный механизм гораздо сложнее.
Трудно избавиться от мысли, что компьютер может выполнять подобную программу только при помощи программиста. На начальных этапах реализации проекта по секвенированию генома человека генетики говорили о так называемых мастер-генах, отдающих команды подчиненным генам. Но никаких таких особых генов не существует, не говоря уже о разумном программисте. Вся эта система не только складывалась постепенно в ходе эволюции, но и действует по демократическому принципу. Каждый ген играет свою небольшую роль, и нет таких генов, которые «понимали» бы общий план действий. И все же в результате этого множества точных взаимодействий складывается невероятно сложная и упорядоченная картина. Трудно найти другую столь же яркую иллюстрацию справедливости идеи Просвещения: порядок может возникать самопроизвольно, без внешней помощи. Геном, теперь уже прочитанный, является выразительным доказательством того, что порядок и сложность могут существовать без внешнего руководства.
Кто главный?Допустим, я убедил вас в том, что эволюция не направляется свыше, а является самоорганизующимся и не имеющим цели процессом. Можно сказать, например, что кукушонок выталкивает из гнезда яйцо своих приемных родителей, чтобы монополизировать их внимание, но данная идея никогда не существовала в голове кукушонка или в голове его создателя. Она существует в голове у нас с вами, но только постфактум. Тело и его поведение имеют множество, казалось бы, бесполезных функций, которые не были запланированы заранее. Думаю, вы согласитесь, что такая модель применима и к человеческому геному. Гены, отвечающие за свертывание крови, нужны для синтеза белков системы свертывания крови, необходимой для заживления ран, но наличие данной функции не подразумевает наличия разумного создателя, предвидевшего необходимость свертывания крови.
Но я вынужден вам сообщить, что мы продвинулись недостаточно далеко. Бог – не единственный «небесный крюк». Даже атеистически настроенный ученый, анализируя детали устройства генома, начинает склоняться к мысли о контроле и регуляции. Вот пример такого размышления: гены – это рецепты, которые спокойно ожидают использования поваром, то есть телом. Гены должны служить общим нуждам всего организма в целом, и они покорно исполняют эту функцию. Данное допущение вы найдете в любом описании генетических процессов, включая те, что сделаны мной самим, однако такое утверждение ошибочно. Точнее говоря, оно перевернуто с ног на голову. Тело является игрушкой генов, их полем битвы не в меньшей степени, чем предметом их заботы. Когда кто-то спрашивает, для чего нужен тот или иной ген, он автоматически подразумевает, что вопрос касается нужд организма в целом: какова функция гена в реализации функции организма в целом? Но во множестве случаев ответ таков: для самого гена.
Первым на это обратил внимание Ричард Докинз. Задолго до того, как все узнали о его атеистических взглядах, Докинз уже прославился благодаря идеям, изложенным в книге «Эгоистичный ген». «Мы всего лишь машины для выживания, самоходные транспортные средства, слепо запрограммированные на сохранение эгоистичных молекул, известных под названием генов. Эта истина все еще продолжает меня изумлять»[17]. Докинз заявил, что единственный способ понять функционирование организма заключается в том, чтобы рассматривать его в качестве смертного и временного носителя, необходимого для эффективного сохранения бессмертной цифровой информации, записанной в ДНК. Молодой олень рискует жизнью в схватке с другим самцом, олениха расходует запасы кальция на производство молока для детеныша – все это не для того, чтобы сохранить собственное тело, но чтобы передать гены следующему поколению. Таким образом, эта теория вовсе не проповедует эгоизм, а объясняет наш альтруизм: эгоизм генов позволяет живым существам быть бескорыстными. Пчела жалит животное, угрожающее улью, и погибает за родину (за улей), а гены продолжают жить – в данном случае они передаются не напрямую, а через королеву пчел. Гораздо логичнее рассматривать тело как устройство, обеспечивающее функцию генов, а не наоборот. Снизу вверх.
Один абзац из книги Докинза, на который сначала не обратили особого внимания, кажется мне весьма важным. Докинз пишет следующее:
«Половое размножение – не единственный кажущийся парадокс, который становится менее запутанным, как только мы подходим к нему с позиций эгоистичного гена. Кажется, например, что организмы содержат в себе гораздо больше ДНК, чем это им необходимо: значительная часть ДНК никогда не транслируется в белок. С точки зрения индивидуального организма это представляется парадоксальным. Если “предназначение” ДНК состоит в том, чтобы надзирать за построением организма, то очень странно, что значительная ее часть не принимает в этом участия. Биологи ломают себе голову, пытаясь понять, какую полезную функцию несет эта, казалось бы, избыточная ДНК. Однако с точки зрения самих эгоистичных генов в этом нет никакого парадокса. Истинное “предназначение” ДНК состоит в том, чтобы выжить – не больше и не меньше. Проще всего объяснить наличие избыточной ДНК, предположив, что это некий паразит или в лучшем случае неопасный, но бесполезный пассажир, попросивший подвезти его в машине выживания, созданной остальной ДНК».
Одним из тех, кто обратил внимание на это высказывание и начал его обдумывать, был химик из Института Солка в Калифорнии Лесли Оргел. Он сообщил об этом Фрэнсису Крику, а тот, в свою очередь, отразил эту информацию в статье об удивительном открытии «расщепленных генов»: большинство генов растений и животных содержат длинные последовательности ДНК (интроны), которые вырезаются после транскрипции. Затем Крик и Оргел написали статью, в которой объясняли роль избыточной ДНК в рамках теории эгоистичного гена. К аналогичному выводу в это же время пришли молекулярные биологи из Канады Форд Дулиттл и Кармен Сапиенца. Сапиенца, в частности, писала: «Последовательности, единственной “функцией” которых является самосохранение, неизбежно возникают и сохраняются [в геноме]». Эти две статьи были опубликованы одновременно в 1980 г.
Выходит, что Докинз был прав. Что же предсказывает его теория? Что избыточная ДНК обладает способностью удваиваться и встраиваться в хромосомы. Эврика! В человеческом геноме содержится ген обратной транскриптазы – фермента, в котором человеческий организм нуждается очень слабо или не нуждается вовсе и основная функция которого заключается в распространении ретровирусов. Однако в геноме содержится больше полных и частичных копий этого гена, чем всех остальных человеческих генов вместе взятых. Почему? Потому что обратная транскриптаза – важнейшая часть любой ДНК, которая может копировать саму себя и распространять свои копии по геному. Это паразитическая ДНК. Большинство из ее копий сегодня неактивны, а некоторые используются для благих дел – помогают в регуляции генов или связывании белков. Но они содержатся в геноме просто по той причине, что они там оказались.
«Небесный крюк» в данном случае – нечто вроде локковского способа мышления: благо для человека – это благо для человеческого тела. Проницательный Докинз продемонстрировал возможность мыслить иначе – с точки зрения того, как ведет себя ДНК, если ей это позволено. Примерно половину генома человека составляют так называемые подвижные элементы, использующие обратную транскриптазу. Вот самые известные из них: LINE (17 % генома), SINE (11 %) и LTR ретротранспозоны (8 %). «Настоящие» гены, напротив, составляют лишь 2 % генома. Транспозоны занимаются тем, что воспроизводят себя, и у нас не осталось ни капли сомнения в том, что это генетические паразиты (почти полностью инертные). Они находятся здесь совсем не из-за того, что нужны организму.
