Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной - Ричард Докинз

Одним из самых важных процессов, происходивших на ранних этапах эволюции, было увеличение числа генов, участвующих в подобных совместных предприятиях. Например, у бактерий намного меньше генов, чем у растений и у животных. Такое возрастание их количества могло осуществляться благодаря различным механизмам дупликации генов. Давайте вспомним о том, что ген — это всего лишь последовательность кодирующих символов, словно файл на жестком диске компьютера. Гены могут быть скопированы на различные участки хромосомы, точно так же как файлы — на разные участки диска. На жестком диске моего компьютера, содержащем и эту главу, находится в настоящий момент, формально говоря, всего три файла. Под “формально” я имею в виду то, что операционная система компьютера сообщает мне, что файлов всего три. Я могу попросить ее прочесть один из них, и тогда она выдаст мне линейную последовательность букв, в том числе и те буквы, что вы сейчас перед собой видите. Казалось бы, все аккуратно и упорядоченно. В действительности же текст расположен на диске как угодно, но только не упорядоченно и не аккуратно. Вы убедитесь в этом, если отбросите строгую дисциплину, которую вам навязывает операционная система вашего компьютера, и самостоятельно напишете программы, позволяющие расшифровать, что же на самом деле записано в каждом из блоков памяти диска. Оказывается, фрагменты всех трех моих файлов беспорядочно разбросаны, перемешаны друг с другом и с фрагментами старых, неиспользуемых файлов, которые я давным-давно стер и про которые уже успел забыть. Любой конкретный фрагмент может быть обнаружен — как полностью, в одном и том же виде, так и с незначительными отличиями — в полудюжине самых разных мест на диске.

Эта тема интересна нам и заслуживает того, чтобы мы отвлеклись на нее, поскольку тут можно провести хорошую аналогию с генетикой. Приказывая компьютеру удалить файл, вы думаете, что он вам повинуется. Однако на самом деле он не ликвидирует текст этого файла как таковой. Он удаляет только все ссылки на него. Это как если бы библиотекарь, которому поручили уничтожить “Любовника леди Чаттерлей”, просто убрал соответствующую карточку из каталога, а книгу оставил стоять на полке. Для компьютера действовать именно таким образом рациональнее всего, ведь, как только будут убраны все идентификаторы “удаленного” файла, пространство, занятое им, автоматически станет доступно для записи новых файлов. Специально заполнять это пространство пробелами было бы ненужной тратой времени. Старый файл не исчезнет окончательно до тех пор, пока все занимаемое им пространство не будет заполнено новыми файлами.

Однако повторное освоение этого пространства происходит по кусочкам. Новые файлы по размеру не идентичны старым. Пытаясь сохранить на диске новый файл, компьютер ищет первый попавшийся доступный для этого участок, записывает туда столько, сколько поместится, затем ищет другой подходящий участок, записывает еще немного и т. д., до тех пор пока весь файл не будет размещен где-нибудь на диске. Наша иллюзия, будто файл имеет целостное, упорядоченное устройство, связана с тем, что компьютер тщательно сохраняет ссылки, “указывающие” на местоположение всех разбросанных по диску фрагментов. Эти “указатели” напоминают часто используемые в “Нью-Йорк таймс” надписи типа “Продолжение см. на с. 94”. Что же касается вопроса, почему один и тот же фрагмент текста встречается на диске в виде многочисленных копий, то причина тут в следующем. Если данный текст (подобно всем главам моих книг) поправлялся и редактировался многие десятки раз, значит, в конце каждого редактирования он (почти в неизменном виде) сохранялся на компьютере заново. Это выглядело как сохранение того же самого файла. Однако, как мы знаем, в действительности текст каждый раз разбрасывался по свободным “лакунам” на диске. А значит, у отдельно взятого текстового фрагмента могут отыскиваться копии то там то сям на поверхности диска. Особенно если диск старый и многократно использованный.

Если же говорить о ДНК какого-либо вида, то ее операционная система очень-очень древняя, и есть доказательства, что в долгосрочном масштабе времени она ведет себя в какой-то мере так же, как компьютер по отношению к файлам на своем диске. Отчасти в пользу этого свидетельствует такое восхитительное явление, как “интроны” и “экзоны”. В течение последнего десятилетия было выяснено, что любой “единый” ген (единый — то есть представляющий собой непрерывный ДНК-текст) не хранится целиком в одном и том же месте. Если вы будете считывать кодовые символы в том порядке, в каком они действительно располагаются на хромосоме (то есть сделаете что-то аналогичное отказу от дисциплины “операционной системы”), то увидите, что “смысловые” участки, называемые экзонами, чередуются там с кусками “бессмыслицы”, или интронами. То, что с функциональной точки зрения является “геном”, на самом деле разбито на серию фрагментов, разделенных лишенными смысла интронами, как если бы каждый экзон оканчивался указателем: “Продолжение см. на с. 94”. В своем целостном виде ген собирается из полного комплекта экзонов, которые объединяются вместе только тогда, когда “формальная” операционная система считывает их, чтобы затем перевести в белок.

Еще одним доказательством в пользу нашей метафоры является тот факт, что хромосомы усеяны старыми генетическими текстами, которые больше не используются, но содержание которых все еще можно разобрать. Характер распределения этих “генетических ископаемых” способен поразить любого программиста сверхъестественным сходством с расположением информации на старом компьютерном диске, много использовавшемся для редактирования текстов. У большинства животных значительная часть от общего числа генов на самом деле никогда не считываются. Эти последовательности ДНК представляют собой либо полную белиберду, либо устаревшие, “ископаемые гены”.

Изредка таким ископаемым текстам снова доводится вступить в свои права, с чем мне пришлось столкнуться при написании этой книги. Из-за ошибки компьютера (впрочем, если говорить начистоту, то это могла быть и ошибка человека) диск, на котором была записана глава 3, случайно оказался “вытерт”. Разумеется, текст не был в буквальном смысле слова уничтожен. Удалены были лишь ссылки на начало и конец каждого “экзона”. “Формально” операционная система ничего не могла прочитать, но “неофициально” я мог выступить в роли генного инженера и исследовать содержимое диска полностью. То, что я увидел, было замысловатым пазлом из кусочков текста: некоторые из них были совсем недавними, а некоторые — устаревшими “ископаемыми”. Методом подборки фрагментов этого пазла мне удалось восстановить главу. Но в большинстве случаев я не знал, где были отрывки окончательного варианта, а где “ископаемые”. Это не стало проблемой, поскольку, не считая незначительных деталей, потребовавших кое-какой дополнительной правки, они были одинаковыми. По крайней мере некоторые из “ископаемых”, прежде выступавшие в качестве “интронов”, снова вернулись в строй. Они выручили меня из затруднения и избавили от необходимости заново переписывать целую главу.

У живых организмов тоже известны случаи, когда “ископаемые гены” возвращаются к активной жизни после спячки, длившейся миллионы лет. Не буду сейчас вдаваться в подробности: это увело бы нас слишком далеко в сторону, а мы, как вы помните, и так уже отклонились от основной темы данной главы. Здесь важен сам факт: “генетическая емкость” вида может увеличиваться за счет дупликации генов. Одним из способов, которыми это происходит, является повторное использование “ископаемых” копий существующих генов. Существуют и другие, более прямые пути переноса копий генов на рассредоточенные в пространстве участки хромосом. Это напоминает многократное сохранение файла на разных частях диска или на разных дисках.

У человека имеется восемь отдельных генов, называемых глобинами, которые используются в числе прочего для образования гемоглобина и располагаются на разных хромосомах. Считается несомненным, что все восемь происходят в конечном итоге от одного предкового глобинового гена. Примерно 1100 млн лет назад исходный глобин дуплицировался, и генов стало два. Датировать это событие нам позволяют независимые данные о том, с какой скоростью глобины обычно эволюционируют (см. главы 5 и 11). Один ген из пары, получившейся в результате этой первоначальной дупликации, стал предком всех тех генов, что производят гемоглобин у позвоночных. Другой стал предком миоглобинов — родственного гемоглобинам семейства белков, функционирующих в мышцах. Ряд последующих дупликаций привел к возникновению так называемых альфа-, бета-, гамма-, дельта-, эпсилон— и дзета-глобинов. Потрясает то, что мы можем нарисовать полное генеалогическое древо глобиновых генов и даже поставить дату возле каждой точки ветвления (к примеру, дельта-глобин и бета-глобин разошлись около 40 млн лет назад, а эпсилон-глобин и гамма-глобин — 100 млн лет назад). Однако все восемь глобинов, давным-давно возникшие у наших далеких предков, по-прежнему присутствуют все вместе внутри каждого из нас. Они разбрелись по различным участкам хромосом наших предков, и мы тоже унаследовали их в составе разных своих хромосом. Молекулы делят один и тот же организм со своими дальними молекулярными родственниками! Доподлинно известно, что повсюду в хромосомах произошло множество таких дупликаций за время эволюции. И это одна из тех важнейших особенностей реальной живой природы, которые делают ее более сложной по сравнению с биоморфами из главы 3. У всех биоморф было по девять генов. Эволюция шла у них только за счет изменения этих генов, и никогда — за счет увеличения их числа до десяти. Даже у реальных животных подобные дупликации достаточно редки, так что мое утверждение, что ДНК всех представителей одного вида имеет общую “систему адресации”, по-прежнему остается в силе.