Глаз разума - Хофштадтер Даглас Р. - Страница 34

На самом деле, молекулу, способную самовоспроизводиться, вовсе не так уж трудно вообразить; кроме того, она должна была образоваться всего один раз. Представьте себе, что репликатор — это нечто вроде матрицы, шаблона. Представьте, что это большая молекула, состоящая из сложной цепи молекул, представляющих из себя различные строительные блоки. В бульоне, где плавает репликатор, полным-полно маленьких строительных блоков. Предположим, что каждый из строительных блоков тяготеет к блокам своего типа. Каждый раз, когда строительный блок из бульона попадает на репликатор вблизи от своего “родственника” скорее всего, он там и остается. Прилипающие таким образом блоки автоматически будут расположены в том же порядке, как и блоки самого репликатора. Этот процесс может продолжаться в виде нарастания, слой за слоем, новых блоков. Именно так формируются кристаллы. С другой стороны, две цепочки могут разделиться, и мы получим два репликатора, каждый из которых может продолжать производить собственные копии.

Еще более сложная возможность состоит в том, что каждый блок тяготеет не к собственному типу, а к какому-то иному типу блоков, а те отвечают “взаимностью”. В этом случае репликатор будет служить матрицей не для идентичной копии, а для собственного “негатива”, который, в свою очередь, произведет точную копию первоначального позитива. Для нас неважно, был ли первоначальный процесс репликации позитивно-позитивным или позитивно-негативным, хотя стоит заметить, что современные аналоги первого репликатора, молекулы ДНК, используют позитивно-негативную репликацию. Важно здесь то, что в мире внезапно появился новый тип “стабильности”. До этого в бульоне, скорее всего, не преобладал ни один из типов сложных молекул, поскольку каждый из них зависел от строительных блоков, случайно сложившихся в нужную устойчивую конфигурацию. Как только появился репликатор, он быстро наводнил своими копиями все моря. В результате меньшие строительные блоки стали редкостью и другие большие молекулы стали формироваться все реже и реже.

Итак, мы получили большое количество идентичных копий. Но теперь пора вспомнить о важном свойстве процесса самовоспроизводства: он не совершенен. В нем случаются ошибки. Я надеюсь, что в этой книге нет опечаток; однако, если вы как следует поищете, вы можете обнаружить одну или две. Скорее всего, они не сильно изменят значение предложения, поскольку будут ошибками “первого поколения”. Но вообразите, что происходило до изобретения книгопечатания, когда такие книги, как Евангелия, переписывались от руки. Какими бы аккуратными они ни были, все писцы обязательно делали по несколько ошибок, а некоторые из них не останавливались и перед небольшим сознательным “улучшением”. Если бы все они списывали с одного основного списка, значение не было бы серьезно искажено. Но если списки делались с других списков, а те, в свою очередь, с более ранних манускриптов, ошибки начинали накапливаться и становиться все более серьезными. Мы считаем, что неверное копирование — это плохо, и в случае с человеческими документами трудно придумать пример, в котором ошибка улучшала бы текст. Думаю, что ученые седьмого века по крайней мере положили начало чему-то великому, когда ошибочно перевели “молодая женщина” греческим термином, обозначавшим “девственница”. Результатом явился текст пророчества: “Девственница понесет и родит сына…” Так или иначе, мы увидим, что ошибочное копирование в биологическом самовоспроизводстве может привести к реальному улучшению; более того, для прогрессивной эволюции некоторое количество ошибок было просто необходимо. Мы не знаем, насколько аккуратными были копии первых репликаторов. Их современные потомки, молекулы ДНК, удивительно аккуратны по сравнению с самым лучшим из человеческих процессов воспроизводства, но даже они иногда допускают ошибки, и именно эти ошибки делают эволюцию возможной. Скорее всего, первоначальные репликаторы ошибались гораздо чаще, но в любом случае мы можем быть уверены в том, что ошибки были и что эти ошибки обладали свойством накапливаться.

По мере того, как ошибки совершались и распространялись, первичный бульон наполнялся вариантами реплицирующихся молекул вместо их идентичных копий. Все они произошли от одного и того же “предка”. Были ли некоторые варианты более многочисленными, чем другие? Почти наверняка. Некоторые варианты были изначально устойчивее других. Определенные молекулы, однажды сформировавшись, распадались реже других. Эти типы должны были стать более многочисленными в бульоне, не только в результате прямого логического следствия их “долгожительства”, но также потому, что у них было больше времени на самовоспроизводство. Таким образом, долгоживущие репликаторы начинали преобладать в числе и, при прочих равных, составили бы “эволюционную тенденцию” к более долгому существованию в популяции молекул.

Однако остальные факторы были, скорее всего, не одинаковыми, и другой особенностью варианта репликатора, особенностью, которая должна была быть еще важнее в распространении его в популяции, была скорость репликации, или “плодовитость”. Если молекулы репликатора типа А воспроизводились со скоростью одна в неделю, а молекулы репликатора типа Б — со скоростью одна в час, то нетрудно увидеть, что вскоре молекулы типа Б стали бы преобладать над молекулами типа А, даже если те и жили бы намного дольше.

Таким образом, в супе по-видимому присутствовала “эволюционная тенденция” к большей “плодовитости” молекул. Третья характеристика молекул репликатора, которая была бы выбрана, это аккуратность воспроизводства. Если молекулы типа Х и типа У живут одно и то же время и воспроизводятся с одинаковой скоростью, но при этом Х ошибается в каждой десятой копии, в то время как У — только в каждой сотой, очевидно, что У будет более многочисленной. Х в популяции теряет не только своих ошибочных “детей” но и всех их потомков, как действительных, так и возможных.

Если вы уже знаете что-то об эволюции, вы можете увидеть в последнем пункте нечто слегка парадоксальное. Можно ли совместить идею о том, что ошибки копирования — необходимая предпосылка для возникновения и существования эволюции, с тем фактом, что естественный отбор предпочитает точное копирование? Ответ состоит в том, что хотя эволюция, в каком-то туманном смысле, кажется “хорошей штукой” в особенности потому, что ее продукт — это мы сами, на самом деле ничто не “желает” эволюционировать. Эволюция — это нечто, что происходит волей-неволей, вопреки стараниям репликаторов (и сейчас — генов) предотвратить ее. Жак Монод замечательно сказал об этом в своей лекции памяти Герберта Спенсера, после того, как он остроумно заметил: “Еще один интересный аспект эволюции состоит в том, что каждый считает, что понимает ее!”

Вернемся к первичному бульону; он должен был быть населен устойчивыми молекулами в том смысле, что либо индивидуальные молекулы долго существовали, либо они быстро или аккуратно размножались. Эволюционные тенденции к этим трем видам стабильности имели место в следующем смысле: если бы вы взяли две пробы бульона в разное время, более поздняя содержала бы большее количество долгоживущих-плодовитых-аккуратно воспроизводящихся вариантов. Примерно то же самое имеет в виду биолог, говорящий об эволюции живых существ. Принцип здесь один и тот же — естественный отбор.

Должны ли мы, в таком случае, называть первоначальные молекулы-репликаторы “живыми”? Это совершенно все равно. Я мог бы сказать вам: “Дарвин — величайший из когда-либо живших людей”, а вы могли бы ответить: “Нет, Ньютон!”, но я надеюсь, что этот спор не продлился бы долго. Дело в том, что каким бы образом он ни разрешился, это не затронет ничего существенного. Факты жизни и достижений Дарвина и Ньютона останутся совершенно неизменными вне зависимости от того, назовем ли мы их “великими” или нет. Подобно этому, история молекул-репликаторов, скорее всего, развивалась именно так, как я рассказываю, вне зависимости от того, назовем ли мы их “живыми”. То, что многие из нас не способны понять, что слова — лишь инструменты для нашего пользования, причинило немало страдания людям. Простое присутствие в словаре слова “живой” еще не означает, что оно с необходимостью должно относиться к чему-то определенному в реальном мире. Вне зависимости от того, назовем ли мы ранние репликаторы живыми, они были предками жизни, нашими отцами-основателями.