Эволюция всего - Мэтт Ридли

Ник Лейн утверждает, что эукариоты возникли в результате того, что группа бактерий поселилась внутри клетки археи (микроба особого типа). Позднее потомки этих бактерий превратились в митохондрии, производящие необходимую клетке энергию. Каждую секунду тысячи триллионов митохондрий человеческого организма перекачивают через свои мембраны миллиард триллионов протонов, накапливая электрическую энергию, необходимую для синтеза белков, ДНК и других крупных молекул.

Митохондрии по-прежнему сохранили несколько своих генов, но совсем немного (13 в клетках человека). Упрощение их генома было вызвано жизненной необходимостью. Это позволило вырабатывать гораздо больше дополнительной энергии для нужд «нашего» генома, и именно это позволяет нам иметь сложные клетки, сложные ткани и сложные тела. В результате у нас, эукариотов, в десятки тысяч раз больше энергии в расчете на один ген, чем у бактерий, и наши гены отличаются гораздо более высокой продуктивностью. Поэтому у нас гораздо более крупные клетки и более сложные внутриклеточные структуры. Мы преодолели предел размера бактериальных клеток, упаковав множество митохондриальных мембран и упростив геном, необходимый для поддержания функции этих мембран.

Странным образом, этот процесс имеет аналогию в промышленной революции/эволюции. В аграрных сообществах семья выращивала ровно столько еды, столько нужно было, чтобы прокормиться, но никаких излишков не оставалось. Так что лишь немногие люди могли иметь дворцы, бархатные куртки, богатые доспехи или что-то еще, для изготовления чего требовалась дополнительная энергия. Приручение крупного рогатого скота и лошадей, а также использование силы ветра или воды позволило получать несколько больше энергии, но не слишком много. Применение древесины в этом смысле не приносило пользы – дерево давало тепло, но не помогало совершать работу. Поэтому общество владело лишь ограниченным капиталом. С началом промышленной революции люди получили практически неисчерпаемый источник энергии в виде угля. Угольные шахты, в отличие от крестьянских хозяйств, производили намного больше энергии, чем потребляли. И чем больше было угля, тем эффективнее велась работа. С появлением первых паровых двигателей был разрушен барьер между теплом и работой, так что энергия угля могла усиливать работу человека. Как при эволюции эукариот внезапно увеличилось количество клеточной энергии в расчете на каждый ген, так в ходе промышленной революции внезапно выросло количество энергии, приходящейся на каждого рабочего. И с помощью этой дополнительной энергии, как утверждает экономист в области энергетики Джон Констебл, люди стали строить дома, машины, компьютеры и различные приспособления – появился капитал, обогащающий нашу жизнь. Избыток энергии абсолютно необходим для жизни современного общества, это признак благосостояния. Американец потребляет примерно в десять раз больше энергии, чем нигериец, то есть он в десять раз богаче. Как писал Уильям Стенли Джевонс[16], «с углем почти все просто и возможно, без него мы возвращаемся к тяжелому труду и бедности прежних времен». Как эволюция производства энергии эукариотами, так и эволюция производства энергии в ходе индустриализации были явлениями незапланированными.

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.