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

Эффективность ДНК как средства для хранения информации просто поразительна. ДНК сберегает содержание своих записей намного лучше, чем каменные таблички. У коров и у гороха (так же как и у всех остальных, включая нас) имеется практически один и тот же ген, который кодирует белок H4. Это текст ДНК длиной 306 знаков. Мы не можем сказать, что у всех видов он занимает одни и те же адресные ячейки, поскольку сопоставлять адреса ячеек у разных видов бессмысленно. Но мы можем с полным правом констатировать, что у коров имеется последовательность из 306 знаков, практически идентичная некой 306-знаковой последовательности у гороха. Из всех этих 306 знаков у коров и гороха не совпадают только два. Как давно жил общий предок коров и гороха, точно не известно, но, судя по геологической летописи, можно заключить, что было это где-то между 1000 и 2000 млн лет назад. Сойдемся на полутора миллиардах. За столь невообразимо долгий (по человеческим меркам) период обе эти ветви эволюции, отделившиеся от далекого предка, сумели сохранить по 305 символов из 306 (это в среднем; возможно, кто-то сохранил все 306, а кто-то — только 304). Надписи, высеченные на каменных надгробиях, становятся неразборчивыми всего лишь через несколько столетий.

В каком-то смысле сохранность ДНК-документа “гистон H4” — это даже еще большее чудо, поскольку, в отличие от каменных плит, здесь текст не хранится постоянно на одном и том же физическом носителе, а многократно копируется из поколения в поколение подобно священным иудейским книгам, которые ритуально переписывали каждые 80 лет, дабы предотвратить их обветшание. Сколько раз этот документ переписывался в ряду поколений, соединяющем корову или горох с их общим предком, оценить трудно, но, вероятно, речь идет где-то о 20 млрд снятых одна с другой копий. Также трудно найти и адекватный эталон, с которым можно было бы сопоставить сохранность более чем 99 % информации после 20 млрд последовательных актов копирования. Давайте попробуем следующую версию игры в испорченный телефон. Представьте себе 20 млрд машинисток, сидящих в ряд. Этот ряд мог бы опоясать Землю 500 раз. Первая машинистка печатает страницу документа и передает ее своей соседке. Та перепечатывает и отдает следующей машинистке свою копию. Следующая снова перепечатывает, и т. д. Когда текст дойдет до конца, мы прочтем его (точнее, не мы, а наши прапрапра… 12 тыс. раз “пра”… правнуки, если исходить из допущения, что все машинистки печатают на хорошей, профессиональной скорости). Насколько он будет близок к оригиналу?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны получить представление о качестве работы наших машинисток. Давайте сформулируем его иначе. Насколько аккуратно должна работать машинистка, чтобы приблизиться по точности к ДНК? Ответ будет выглядеть почти что абсурдно. Как бы то ни было, он таков: машинистка долж на ошибаться не чаще одного раза на триллион знаков. Это значит перепечатать Библию целиком 250 тыс. раз подряд и допустить всего одну опечатку. В реальности хороший секретарь-машинист делает примерно одну опечатку на страницу, что где-то в полмиллиарда раз превышает частоту ошибок при копировании гена гистона H4. От нашего текста останется 99 % исходных печатных знаков, уже когда он попадет к 20-й машинистке из 20 млрд. А десятитысячная машинистка получит копию, содержащую менее 1 % от оригинала. Это практически полное уничтожение первоначального текста произойдет прежде, чем его увидят 99,9995 % машинисток.

Вся эта аналогия была слегка неправомерной, но в очень интересном и поучительном смысле. Я пытался создать впечатление, будто мы сравниваем скорость накопления ошибок при копировании. Однако документ “гистон H4”не только копировался, но и подвергался воздействию естественного отбора. Гистоны организму жизненно необходимы. Они используются при строительстве хромосом. Возможно, при копировании гена гистона H4 происходило намного больше опечаток, просто мутантные организмы не выживали или по меньшей мере не размножались. Чтобы метафора стала корректной, мы должны были добавить, что в кресло каждой из машинисток встроено ружье, причем оно подсоединено таким образом, что стоит только машинистке сделать ошибку, как она будет мгновенно застрелена и заменена на запасную (возможно, слабонервные читатели предпочли бы представить себе катапульту, легонько выбрасывающую провинившуюся машинистку из ряда, но ружье дает более ясные представления о естественном отборе).

Получается, что измеряя консервативность ДНК путем подсчета тех изменений, которые действительно произошли в течение геологических эпох, мы оцениваем сочетание собственно точности копирования с отфильтровывающим действием естественного отбора. Мы видим только последствия удачных опечаток. Те, которые приводили к смерти своих обладателей, до нас очевидным образом не дошли. Можем ли мы оценить истинную, рабочую точность копирования, до того как естественный отбор примется за новое поколение генов? Да, можем: это число будет обратным той величине, которая называется частотой мутаций и вполне подается измерению. Вероятность того, что при однократном снятии копии любая конкретная буква будет скопирована неправильно, составляет чуть больше единицы на миллиард. Разность между данной частотой мутаций и более низким уровнем тех изменений, которые ген гистона претерпел в ходе эволюции на самом деле, может служить мерой того, насколько бережно естественный отбор хранил этот старинный документ.

Консервативность этого гена, дошедшего до нас сквозь эоны, является по генетическим меркам исключительной. Другие гены меняются с большей скоростью — вероятно, потому что естественный отбор терпимее относится к их изменчивости. Так, например, скорость эволюционных изменений генов, кодирующих белки фибринопептиды, приближается к базовой частоте мутаций. Это может означать, что ошибки в частностях строения этих белков (вырабатываемых в процессе свертывания крови) не играют большой роли для организма. Гемоглобин по скорости изменения своих генов занимает промежуточное положение между гистонами и фибринопептидами. По-видимому, и степень терпимости естественного отбора к ошибкам в этом случае промежуточная. Гемоглобин в крови делает очень важное дело, и детали его структуры действительно имеют значение, но похоже, что несколько альтернативных вариантов этой структуры справляются со своими задачами одинаково хорошо.

Тут мы сталкиваемся с тем, что на первый взгляд может показаться парадоксом. Те молекулы, которые эволюционируют медленнее всего, — гистоны — оказываются наиболее подверженными действию естественного отбора. Фибринопептиды же эволюционируют с наибольшей скоростью, потому что естественный отбор почти полностью их игнорирует, и они вольны изменяться так часто, как часто происходят мутации. Парадоксальным это кажется по той причине, что мы очень много говорим о естественном отборе как о движущей силе эволюции. Следовательно, если бы не было естественного отбора, то, по идее, не было бы и эволюции. И наоборот, можно было бы подумать, что мощное “давление отбора” должно приводить к быстрым эволюционным преобразованиям. А вместо этого мы обнаруживаем, что естественный отбор эволюцию тормозит. Фоновая скорость эволюции — без естественного отбора, то есть эквивалентная частоте мутаций — является в то же время и максимально возможной.