Дэниэл Деннет - Опасная идея Дарвина: Эволюция и смысл жизни

Кэрнс-Смит формулирует сложные аргументы, чтобы показать, как фрагменты белка и РНК, которые естественным образом облепляют поверхность этих кристаллов словно множество блох, могут в конце концов быть использованы силикатными кристаллами в качестве «орудий», облегчающих процесс репликации. Согласно этой гипотезе (которая подобно всем по-настоящему плодотворным идеям имеет множество вариаций, любая из которых может в конечном счете победить), элементы, из которых слагаются живые организмы, начали путь как своего рода квазипаразиты, липнувшие к самовоспроизводящимся частицам глины и становившиеся все сложнее, чтобы иметь возможность удовлетворять «потребности» этих частиц; в конечном счете они достигли той стадии развития, на которой уже могли сами о себе позаботиться. Никакого небесного крюка – лишь лестница, которую можно отбросить, – как сказал в иных обстоятельствах Витгенштейн, – когда подъем завершен.

Но даже если все так и обстоит, история далека от завершения. Предположим, что короткие самовоспроизводящиеся спирали РНК появились в результате такого низкотехнологичного процесса. Кэрнс-Смит называет подобные полностью замкнутые на себя репликаторы «голыми генами», ибо они не предназначены ни для чего, кроме самовоспроизведения, происходящего без всякой внешней помощи. Перед нами все еще стоит сложный вопрос: как одеть эти голые гены? Как эти эгоистические самовоспроизводящиеся сущности смогут когда-нибудь начать кодировать конкретные белки, крохотные механизмы-энзимы, из которых слагаются большие комплексы, передающие современные гены от организма к организму? Но вопрос еще сложнее, ибо эти белки не просто формируют комплексы; как только спираль РНК или ДНК приобретает достаточную длину, они становятся необходимы для самого процесса самовоспроизводства. Хотя короткие цепи РНК могут реплицироваться без помощи энзимов, более длинные нуждаются в свите помощников, и чтобы кодировать их , нужна очень длинная последовательность – длиннее той, что может быть воспроизведена с достаточной точностью до появления этих же самых энзимов. Кажется, мы вновь столкнулись с парадоксом, порочным кругом, лаконично описанным Джоном Мэйнардом Смитом: «Точная репликация невозможна, если цепочка РНК короче, скажем, 2000 пар нуклеотидов, а без точной репликации подобная длина РНК недостижима» 201.

Манфред Эйген является одним из ведущих исследователей этого периода истории эволюции. В своей чудесной книжечке «Шаги на пути к жизни» 202(ее чтение – превосходный способ продолжить изучение этих идей) он показывает, как макросы постепенно создают то, что он называет «молекулярным инструментарием», который живые клетки используют для самовоссоздания, одновременно также выстраивая вокруг себя структуры, которые с ходом времени превращаются в защитные мембраны первых прокариотических клеток. Этот долгий период доклеточной эволюции не оставил ископаемых останков, но зато множество исторических свидетельств о нем сохранилось в «текстах», переданных нам его потомками, включая, разумеется, кишащие вокруг нас сегодня вирусы. Изучая существующие тексты, дошедшие до наших дней, конкретные последовательности A , C , G и T в ДНК высших организмов и A , C , G и U в РНК-геномах, исследователи могут многое узнать о том, как именно выглядели первые самовоспроизводящиеся тексты, используя усовершенствованные версии тех методов, с помощью которых филологи реконструировали слова, написанные самим Платоном. Некоторые последовательности в нашей собственной ДНК являются по-настоящему древними: их даже можно возвести (переведя на более ранний язык РНК) к последовательностям, составленным в давние дни эволюции макросов!

Давайте вернемся к временам, когда основания нуклеотидов ( A , C , G , T и U ) иногда появлялись тут и там в различных количествах: возможно, накапливаясь на некоторых кристаллах глинного минерала Кэрнса-Смита. Двадцать разнообразных аминокислот – кирпичики, из которых слагаются все белки, также с некоторой периодичностью возникают при весьма разнообразных неорганических условиях, так что на их присутствие тоже можно рассчитывать. Более того, Сидней Фокс показал 203, что отдельные аминокислоты могут при сгущении образовывать «протеиноиды» – подобные белкам вещества с весьма скромными каталитическими свойствами 204. Это – небольшой, но важный шаг вперед, ибо каталитические свойства – способность ускорять химические реакции – важнейший талант любого белка.

А теперь предположим, что некоторые из этих оснований начинают формировать пары: C и G , A и U – и составляют мельчайшие комплементарные последовательности РНК (меньше сотни пар оснований), которые могут неточно воспроизводиться без помощи энзимов. Если вернуться к метафоре Вавилонской библиотеки, то в нашем распоряжении окажется печатный станок и переплетная мастерская, но вот книги будут слишком короткими, чтобы сгодиться на что-нибудь помимо копирования со множеством опечаток. И это не будут книги о чем-то. Может показаться, что мы вернулись ровно к тому, с чего начинали – или даже отступили назад. Спустившись на уровень молекулярных строительных элементов, мы сталкиваемся с инженерной задачей, больше похожей на сборку конструктора, чем постепенную лепку из пластилина. Подчиняясь непреложным законам физики, атомы либо образуют устойчивые сочетания, либо нет.

К счастью для нас – и к счастью для всех живых организмов, – в Чрезвычайно обширном пространстве возможных белков существуют белковые конструкции, которые (если их отыскать) позволяют жизни возникнуть. Как их найти? Нам как-то нужно согнать их вместе с помощью «охотников на белки», фрагментов самовоспроизводящихся цепочек нуклеотидов, которые в конце концов начнут кодировать их в образованных ими макросах. Эйген показывает, как порочный круг преисполнится добродетели, если расширить его, превратив в «гиперцикл», состоящий больше чем из двух элементов 205. Это – сложная техническая концепция, но лежащая в ее основании идея достаточно проста: представьте себе условие, при котором фрагменты типа A могут увеличить шансы значительных частей B, которые в свою очередь обеспечивают благополучие порций С, которые – завершим круг – создают условие для воспроизводства большего числа фрагментов А, и так далее во взаимоусиливающем взаимодействии элементов до того момента, когда сможет запуститься весь процесс, создающий среды, обычно обеспечивающие воспроизведение все более и более длинных цепочек генетического материала 206.

Но даже если это в принципе возможно, как может начаться гиперцикл? Если допустить, что все возможные белки и все возможные нуклеотидные «тексты» по-настоящему равновероятны, то непонятно, как такой процесс вообще можно запустить. Каким-то образом примитивная и пестрая смесь ингредиентов должна образовать некую структуру, сводя вместе немногих кандидатов, у которых есть «шансы на успех», и тем самым дополнительно повышая эти шансы. Помните соревнования по бросанию монеты из второй главы? Кто-то должен выиграть, но победитель выигрывает не из‐за своих способностей, а просто в силу стечения обстоятельств. Он не больше, не сильнее и не лучше других участников соревнования – и тем не менее он победитель. Кажется, что нечто подобное – с дарвиновским сюжетным поворотом – произошло в ходе добиологической молекулярной эволюции: победители начали в следующем раунде производить больше собственных копий, так что без какого-либо отбора «с указанием мотивов» (как говорят, отсеивая потенциальных присяжных) начинают возникать династии, проявляющие лишь выдающиеся репродуктивные способности. Если начать с совершенно случайных «участников соревнования», выбранных из множества самовоспроизводящихся фрагментов, даже если изначально они неотличимы друг от друга с точки зрения их репродуктивной способности, те, которым выпадет на долю победить в первых раундах, в последующих раундах будут встречаться чаще, заполняя пространство следами в высшей степени похожих друг на друга (коротких) текстов, тем не менее оставляющих Чрезвычайно обширные гиперобъемы пространства абсолютно пустыми и навеки недоступными. Самые первые нити протожизни могут возникать до всяких различий в навыках, становясь той самой действительностью, из которой благодаря состязанию в обладании разнообразными навыками может затем вырасти Древо Жизни. Как пишет об этом коллега Эйгена Бернд-Олаф Кюпперс, «теория предсказывает, что биологические структуры существуют , но не какие именно» 207. Этого довольно, чтобы с самого начала в пространстве вероятных событий появилось более чем достаточно фрагментов разнородности.