Сотрудничающий ген

В роли текста “Генетической книги мертвых” я представлял скорее генофонд вида, чем геном индивида: это подкрепляет еще одно важнейшее понятие в моем мировоззрении – сотрудничающий ген. Это очевидная, но существенная мысль: с функциональной точки зрения ген бессилен вне контекста других генов из генофонда – то есть других генов, с которыми ему приходится делить огромное количество отдельных тел, распределенных во времени и пространстве. В книге “Расплетая радугу” этому посвящена целая глава под названием “Эгоистическое сотрудничество”, но сама идея предвосхищалась (невзирая на название) уже в “Эгоистичном гене”:

Я бы с удовольствием издал новую книгу, под названием “Сотрудничающий ген”, но она слово в слово совпадала бы с “Эгоистичным геном”[148]. Здесь нет никакого противоречия. Эгоистичные гены выживают в определенной среде. Эта среда, конечно, состоит из видимых нам внешних факторов: климат, хищники, паразиты, запасы пищи и прочее. Но еще важнее в среде любого гена – другие гены в генофонде вида, то есть набор генов, с которыми он, вероятно, окажется в общем теле. Изолированный ген не может иметь фенотипических эффектов. Проявляющиеся фенотипические эффекты гена зависят от других генов, присутствующих в организме (в краткосрочной перспективе) или в генофонде (в долгосрочной). В каждом локусе естественный отбор благоприятствует тому аллелю, который сотрудничает с другими генами, раз за разом оказываясь с ними в общих телах – то есть сотрудничает с аллелями в других локусах, которые, в свою очередь, тоже сотрудничают. Сотрудничество – самое главное. В результате в генофондах создаются картели взаимного сотрудничества генов. Если члена одного картеля выдернуть и плюхнуть в другой, к успеху это не приведет. Мое понимание этого важного вопроса сложилось под значительным влиянием исследований школы Э. Б. Форда в Оксфорде. Форд с коллегами показали в экспериментах по гибридизации, что сложные особенности мотыльков распадаются при переносе генов в чужеродный “генетический климат” – генетический климат другого вида. Когда я учился у младшего коллеги Форда, Роберта Крида, эта работа произвела на меня огромное впечатление. Так я излагал это в книге “Расплетая радугу”. Прошу прощения за пространные цитаты, но я не смогу найти слов, чтобы лучше выразить мысль, которую многократно понимали неправильно.

Именно в этом, крайне важном, смысле гены одновременно “эгоистичны” и “сотрудничают”: здесь заложен краеугольный камень того, что в моменты особой самонадеянности я могу назвать своим “мировоззрением”. Это намного более последовательный и глубокий способ мыслить об эволюции сотрудничества, чем вялые натянутые рассуждения об организме как “единице отбора”.

Универсальный дарвинизм

В 1982 году столетие смерти Дарвина отмечали по всему миру – а пышнее всего, наверное, в Кембридже, где юный Чарльз учился богословию, “гулял с Хенслоу”[149] и собирал жуков. Я был весьма польщен, получив приглашение выступить, и темой я избрал “Универсальный дарвинизм”. Мысль моя была в том, что естественный отбор – не только двигатель эволюции у известных нам форм жизни: насколько мы знаем, не существует никакой иной силы, способной фундаментальным образом задавать адаптивную эволюцию. Слово “адаптивная” необходимо в этом предложении. Почти все эволюционные изменения на молекулярном уровне происходят благодаря случайному генетическому дрейфу. Но дрейф не дает функциональную, адаптивную эволюцию. Насколько нам известно и насколько кто бы то ни было может предполагать, лишь естественный отбор способен производить органы, которые работают так, будто были разработаны специально: крылья летают, глаза видят, уши слышат, жала жалят. По крайней мере, так я утверждал. Я подразумевал, что, если мы когда-либо обнаружим жизнь где-то еще во Вселенной, то это будет дарвиновская жизнь, эволюционировавшая по местным аналогам дарвиновских принципов.

Мое рассуждение не было логически неуязвимым, но мне оно все еще кажется убедительным. Оно стало моим ответом на вопрос “Во что вы верите, но не можете доказать?” в ежегодной серии Джона Брокмана “Грань”. Ответ сводился к одному тезису: “Никто еще не придумал приемлемой альтернативы естественному отбору”. Должен признать, что в такой формулировке его можно опровергнуть, как только кто-то эту альтернативу придумает. Но ученым дозволено предчувствовать, и в основе моего рассуждения лежало устойчивое предчувствие, что опровержения не обнаружится, не может обнаружиться. Я изложил аргументы, на мой взгляд, неуязвимые в принципе – а не просто на практике – против всех известных альтернатив естественному отбору, особенно ламарковской теории, куда входили “упражнение и неупражнение” и наследование приобретенных свойств. Прежде биологи соглашались с Эрнстом Майром, столетним основателем неодарвинистского синтеза; он считал, что гипотеза Ламарка в целом логична, разве что пасует перед тем, что Томас Гексли назвал бы уродливым фактом: приобретенные характеристики не наследуются. Из представлений Майра следовало, что если бы существовала планета, на которой приобретенные характеристики наследуются, то эволюция на этой планете могла бы следовать принципам Ламарка, и все бы шло отлично. Вот против чего я изо всех сил выступал – кажется, вышло убедительно, и до сих пор никто не опубликовал опровержения.

Хорошо известно, что мышцы, часто используемые для определенной цели, увеличиваются в размерах и лучше служат этой цели. Тягайте штангу, и у вас нарастут мышцы. Ходите босиком, и кожа на ваших стопах огрубеет. Бегайте марафоны, и будете лучше бегать марафоны: ваши сердце, легкие, мышцы ног и многое другое приспособится к этой задаче. Так что на гипотетической планете, где эволюция следует принципам Ламарка, накачанные мышцы, загрубевшие пятки и тренированные легкие передадутся следующим поколениям. Ламарк считал, что улучшения развиваются именно по такому принципу. Обычным возражением становится тот уродливый факт, что приобретенные характеристики не наследуются. Мои возражения были устроены иначе: я отталкивался не от фактов, а от принципов и говорил о трех аспектах.

Во-первых, даже если бы приобретенные характеристики наследовались, принцип упражнения и неупражнения слишком примитивный и ненаправленный, чтобы им можно было объяснить большинство примеров адаптивной эволюции. Хрусталик глаза не промывается текущими сквозь него фотонами. Рост мышц представляет собой довольно редкий пример улучшения, наступающего в результате упражнения. Лишь естественный отбор располагает достаточно тонкими и острыми резцами, способными выточить множество крошечных, искусных эволюционных улучшений, точно направленных на цель. Принцип упражнения и неупражнения слишком примитивен и неуклюж. С другой стороны, любое улучшение, опосредованное генами, – сколь бы ни глубоко запрятанное в клеточной химии тела – служит зерном для мельницы тонкого помола, которой располагает естественный отбор.

Во-вторых, лишь малая часть приобретенных характеристик – улучшения. Да, мышцы растут от упражнения, но большинство частей тела от частого использования уменьшаются и изнашиваются, портятся, зачастую покрываются ямками и шрамами. Избитая мысль: предписанное религиями обрезание на протяжении многих поколений так и не дало никакого эволюционного уменьшения крайней плоти. Ламарковской эволюции пришлось бы привлечь какой-то механизм “отбора”, чтобы выделить немногочисленные улучшения (например, огрубение стоп) из массы ухудшений (например, износа бедренных суставов) – а это звучит очень похоже на дарвиновский отбор!

Несмотря на распространенное представление, наши тела – вовсе не ходячая опись шрамов и переломов предков. У моей матери был любимый пес по кличке Банч: он обычно хромал на три из четырех лап (привычный вывих надколенника – обычное дело для небольших собак). У соседки был пес постарше, Бен: тот потерял заднюю лапу, а на оставшиеся три тоже хромал. Так вот, соседка пыталась убедить мать, что Бен, следовательно, – отец Банча!

Позвольте мне минутку беззастенчивой сентиментальности. На этой неделе я разбирал потрепанную папку стихотворений, которые мои родители собирали друг для друга долгие годы, кропотливо переписывая от руки. Вот что я нашел: написано рукой моей матери, явно сразу после смерти Банча. Как видно по исправлениям и вычеркиваниям, стихотворение не закончено, но, по-моему, оно достаточно прекрасно, чтобы привести его здесь. И где быть сентиментальным, как не в автобиографии?

Милый Банч. Глупости все это, что нельзя тосковать по собаке, как по человеку. Иначе говоря, оплакивать собаку можно в точности как человека.

Мое третье возражение против любых видов эволюции, основанных на наследовании приобретенных характеристик, вероятно, не универсально применимо к любым формам жизни в любых местах. Тем не менее это возражение верно для всех форм жизни, чья эмбриология устроена эпигенетически (как на земле), а не преформистски. Спорный вопрос – может ли преформистская эмбриология работать вообще (кажется, нет – но об этом поспорим как-нибудь потом). Что значат эти термины, “эпигенетический” и “преформистский”? Они восходят к истокам эмбриологии. Я бы назвал их “эмбриологией оригами” и “эмбриологией 3D-принтера” соответственно. Эмбриология оригами, как я писал в “Рассказе предка” и “Самом грандиозном шоу на Земле”, создает тело, следуя рецепту или программе, где даны инструкции – как выращивать ткани, складывать их в разные стороны, выворачивать наизнанку. Эпигенетическая эмбриология (“оригами”) по природе своей необратима. Нельзя взять тело и восстановить инструкции, по которым оно создано, – как нельзя взять кораблик или птицу-оригами и восстановить последовательность, в которой их складывали, или взять деликатесное блюдо и дословно воссоздать его рецепт.

Преформистская (или “чертежная”) эмбриология устроена иначе. Она обратима, и ее не существует в биологии нашей планеты. Поэтому неверно описывать ДНК как “чертеж”. Если бы чертежная эмбриология существовала, она была бы обратима. Можно воссоздать чертеж дома, измерив все комнаты и уменьшив масштаб. Но даже самые подробные и тщательные измерения тела животного не помогут воссоздать его ДНК.

Преформистская, или “чертежная”, эмбриология хорошо описывается через метафору 3D-принтера. 3D-принтер – естественное продолжение обычного бумажного принтера. Он строит объект “печати” слой за слоем. Я впервые увидел такой потрясающий аппарат в гостях у Илона Маска на его ракетном заводе SpaceX. Тот конкретный 3D-принтер в демонстрационных целях печатал шахматные фигуры. В отличие от фрезерного станка, который выступает в роли скульптора, управляемого компьютером, и вырезает предметы из металлической болванки методом вычитания, 3D-принтер действует методом сложения, выстраивая предмет слой за слоем. Можно выдать принтеру серию послойных сканов существующего 3D-объекта, и он выстроит те же слои в новом объекте-копии. Известная нам жизнь развивается эпигенетическим[150], не преформационистским путем.