Гены как слова и как подпрограммы

Как мы только что увидели, гены удобно сравнивать со словами, но можно провести и лучшую аналогию, которую нам теперь под силу понять, благодаря интерлюдии о компьютерах. В своем шедевре “Рассказ предка” (2004) Ричард Докинз отдает должное другому блестящему писателю на тему эволюции, Мэтту Ридли, который продемонстрировал серьезное сходство между генами и компьютерными подпрограммами в книге “Природа через воспитание”. Я не стал бы использовать столь длинную цитату из чужой книги в своей, но, как выяснилось, все мои попытки перефразировать этот фрагмент неизбежно приносили в жертву капле оригинальности ясность и живость слога, поэтому, заручившись согласием Докинза, я привожу здесь фрагмент его книги без каких-либо изменений.

Большая часть секвенируемого генома представляет собой не книгу инструкций и не координирующую компьютерную программу для создания человека или мыши, но некоторые его фрагменты действительно таковы. В ином случае действительно можно было бы ожидать, что наша программа будет больше программы мыши. Но большая часть генома похожа скорее на словарь слов, доступных для написания книги инструкций, – или, как мы скоро увидим, набор подпрограмм, которые запускаются координирующей программой. Как отмечает Ридли, списки слов “Дэвида Копперфилда” и “Над пропастью во ржи” почти идентичны. Оба они основаны на словаре образованного человека, для которого английский – родной язык. Разница между книгами объясняется порядком, в котором выстроены эти слова.

При создании человека или при создании мыши эмбриология пользуется одним словарем генов: стандартным словарем эмбриологий млекопитающих. Разница между человеком и мышью объясняется разным порядком использования генов, взятых из этого общего словаря млекопитающих, разными частями тела, где это происходит, и разной временной привязкой. Все это контролируется конкретными генами, которые отвечают за активацию других генов, в рамках сложных и точно хронометрированных каскадов. Однако эти контролирующие гены составляют лишь меньшую часть генов генома.

Не думайте, что “порядок” означает порядок расстановки генов в хромосомах. Не считая нескольких исключений… порядок генов в хромосоме столь же произволен, сколь произволен порядок слов в словаре – как правило, слова выстраиваются по алфавиту, однако, особенно в разговорниках для путешествующих, они могут выстраиваться и в порядке использования: слова, полезные в аэропорту; слова, полезные при визите к врачу; слова, полезные в магазине, и так далее. Неважно, в каком порядке гены хранятся в хромосоме. Важно то, что клеточный механизм при необходимости находит нужный ген – и делает это, применяя методы, которые мы понимаем все лучше…

В одном отношении аналогия со словами обманчива. Слова короче генов – некоторые авторы приравнивают ген к предложению. Однако аналогия с предложениями не слишком хороша по другой причине. Различные книги составляются не посредством пермутации фиксированного набора предложений. Большинство предложений уникально. Гены же, как и слова (но не как предложения), используются снова и снова в различных контекстах. Лучше сравнивать ген не со словом и не с предложением, а с инструментальной подпрограммой компьютера…

Инструментарий подпрограмм компьютера Apple хранится в его ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) или в системных файлах, постоянно загружаемых при запуске. Существуют тысячи инструментальных подпрограмм, и каждая из них выполняет конкретную операцию, которую с большой вероятностью приходится снова и снова повторять немного по-разному в разных программах. К примеру, инструментальная подпрограмма ObscureCursor скрывает курсор с экрана до следующего перемещения компьютерной мышки. Хоть вы этого и не видите, “ген” ObscureCursor активируется всякий раз, когда вы начинаете печатать и курсор исчезает с экрана. Инструментальные подпрограммы объясняют знакомые свойства, характерные для всех программ компьютеров Apple (и эквивалентных программ компьютеров Windows): выпадающие списки, полосы прокрутки, окна, которые можно растягивать и сжимать, а также перетаскивать по экрану с помощью мышки, и многое другое. [Dawkins 2004, pp. 155–156]

Все это помогает нам понять, почему специалисту так просто распознать геном млекопитающего. В нем содержится инструментарий млекопитающего, в который, помимо специальных инструментов для создания млекопитающего, входят также инструменты для создания рептилий, рыб и даже червей. Самыми старыми инструментами из этого набора располагают все живые организмы, включая бактерии.

Древо жизни

Генеалогия существующих сегодня геномов восходит к родителям, бабушкам и дедушкам и так далее до самого зарождения жизни на Земле. На этом изображении древа жизни показано, как каждый человек состоит в относительно близком родстве с любым другим человеком, имея общих предков с любым человеком на горизонте последней сотни тысяч лет, а также имея общих предков с любой собакой и китом на горизонте последних двух сотен миллионов лет и с каждой маргариткой и секвойей на горизонте последних двух миллиардов лет.

Есть много способов изобразить древо жизни. На этой схеме в настоящее устремлены внешние концы его ветвей. Внешней границы достигают только те линии наследования, которые до сих пор живы. Показано, что динозавры (за исключением птиц, которые произошли от них) вымерли более 60 миллионов лет назад. Все ветви в итоге соединяются у истоков жизни, но подробнее об этом позже. Если увеличить эту схему в триллион раз, мы увидим родословное древо каждой мухи, рыбы и лягушки, которые когда-либо жили на земле, и сможем рассмотреть, какие из них умерли бездетными (само собой, таких большинство), а какие оставили потомство.