Структура реальности. Наука параллельных вселенных - Дэвид Дойч

Наряду с генами в ДНК большинства живых организмов присутствуют случайные последовательности A, C, G и T, иногда называемые мусорными последовательностями. Они также копируются и передаются потомкам данного организма. Однако если такая последовательность замещается почти любой другой последовательностью похожей длины, она все равно копируется. Таким образом, мы можем сделать вывод, что копирование таких последовательностей не зависит от их конкретной физической формы. В отличие от генов, мусорные последовательности ДНК не являются программами. Если они и выполняет какую-то функцию (так ли это, неизвестно), то эта функция не может заключаться в переносе любой информации. Хотя такая последовательность копируется, она не вносит причинный вклад в свое собственное копирование и, следовательно, не является репликатором.

На самом деле это преувеличение. Все, что копируется, должно вносить хоть какой-то причинный вклад в это копирование. Мусорные последовательности, например, все же состоят из ДНК, что позволяет клеточному компьютеру их копировать. Клеточный компьютер не может копировать молекулы, отличные от молекул ДНК. Вряд ли стоит считать что-либо репликатором, если его причинный вклад в свою собственную репликацию мал, хотя, строго говоря, можно ли его так называть – это вопрос степени. Я определю степень адаптации репликатора к данной среде как степень вклада, сделанного репликатором в процесс своей собственной репликации в этой среде. Если репликатор хорошо адаптирован к большинству сред некоторой ниши, мы можем назвать его хорошо адаптированным к этой нише. Мы только что видели, что ген инсулина в высшей степени адаптирован к своей нише. Мусорные ДНК-последовательности имеют пренебрежимо малую степень адаптации по сравнению с геном инсулина или другими настоящими генами, но они гораздо лучше адаптированы к этой нише, чем большинство молекул.

Обратите внимание, что для численной оценки степени адаптации мы должны учесть не только рассматриваемый репликатор, но также и некоторый диапазон его возможных вариантов. Чем более чувствительно копирование в данной среде к точной физической структуре репликатора, тем выше адаптация репликатора к этой среде. Для высоко адаптированных репликаторов (которые только и заслуживают названия репликаторов) необходимо рассмотреть только небольшие вариации, потому что при значительных вариациях они в большинстве случаев уже не будут репликаторами. Итак, мы рассматриваем возможность замены репликатора сходными в общих чертах объектами. Чтобы определить степень адаптации к нише, необходимо рассмотреть степень адаптации репликатора к каждой среде этой ниши. Следовательно, необходимо рассмотреть как варианты репликатора, так и варианты этой среды. Если большая часть вариантов репликатора не сумеет побудить большую часть сред ниши к его копированию, значит, данная форма репликатора является веской причиной его самокопирования в этой нише, что мы и имеем в виду, когда говорим, что он в высшей степени адаптирован к этой нише. С другой стороны, если большинство вариантов репликатора будут копироваться в большинстве сред ниши, значит, форма нашего репликатора не слишком важна: копирование все равно произойдет. В этом случае наш репликатор вносит небольшой причинный вклад в свое копирование и его нельзя назвать высокоадаптированным к этой нише.

Таким образом, степень адаптации репликатора зависит не только от того, что репликатор делает в своей фактической среде, но также и от того, что делало бы множество других объектов, большинство из которых не существует, во множестве сред, отличных от этой фактической среды. Мы уже сталкивались с этим любопытным свойством раньше. Точность воспроизведения в виртуальной реальности зависит не только от тех реакций, которые фактически выдает машина на то, что фактически делает пользователь, но и от реакций, которые она на деле не выдает в ответ на действия, которых пользователь в действительности не совершал. Такая схожесть между жизненными процессами и виртуальной реальностью не является простым совпадением, и я кратко это объясню.

Самый важный фактор, определяющий нишу гена, обычно состоит в том, что репликация гена зависит от присутствия других генов. Например, репликация гена инсулина медведя зависит не только от присутствия в теле медведя всех других генов, но также и от присутствия во внешней среде генов других организмов. Медведи не могут выжить без пищи, а гены для производства этой пищи существуют только в других организмах.

Различные виды генов, которым для репликации необходимо сотрудничество друг с другом, часто сосуществуют в длинных цепочках ДНК, ДНК организма. Организм – это нечто (например, животное, растение или микроб), о чем на обыденном языке мы думаем как о живом. Но из сказанного мной следует, что «живой», применительно к частям организма, отличным от ДНК, – это, в лучшем случае, титул учтивости[32], не более того. Организм не является репликатором: он – часть среды репликаторов, обычно самая важная часть после всех остальных генов. Оставшаяся часть среды – это тип местообитания, которое может занимать организм (например, вершина горы или дно океана), и конкретный образ жизни в нем (например, охотник или фильтратор), который дает организму возможность прожить там достаточно долго, чтобы произошла репликация его генов.

На повседневном языке мы говорим о «размножении» организмов; это и в самом деле считалось одним из «признаков живых объектов». Другими словами, мы думаем об организмах как о репликаторах. Но это ошибочно! Организмы во время размножения не копируются; и еще меньше они побуждают свое собственное копирование. Они создаются заново по чертежам, заложенным в ДНК родительских организмов. Например, если случайно изменится форма носа медведя, это может изменить весь образ жизни этого конкретного медведя, и его шансы на выживание для «воспроизводства себя» могут как увеличиться, так и уменьшиться. Но у медведя с новой формой носа нет шансов быть скопированным. Если у него будет потомство, то носы его потомков будут обычными. Но стоит только изменить соответствующий ген (если делать это сразу же после зачатия медведя, необходимо изменить только одну молекулу), и у всех его потомков будут не только носы новой формы, но и копии нового гена. Это показывает, что форма каждого носа зависит от этого гена, а не от формы какого-либо предыдущего носа. Таким образом, форма носа медведя не вносит причинного вклада в форму носа его потомка. Но форма генов медведя дает вклад и в свое собственное копирование, и в форму носа медведя, а также в форму носа его потомков.

Таким образом, организм – это ближайшая среда, копирующая реальные репликаторы, то есть гены этого организма. Традиционно нос медведя и его берлогу классифицировали бы как живой и неживой объекты соответственно. Однако в основе этого разделения нет какого бы то ни было принципиального различия. Роль носа медведя не имеет фундаментальных отличий от роли его берлоги. Ни то ни другое репликатором не является, хотя постоянно создаются новые примеры и того и другого. И нос, и берлога – это всего лишь части среды, которой манипулируют гены медведя в процессе своей репликации.

Это основанное на генах понимание жизни, – в рамках которого организмы рассматриваются по отношению к генам как часть окружающей среды, – неявно содержалось в основаниях биологии со времен Дарвина, но его не замечали почти до 1960-х годов и не до конца понимали до появления трудов Ричарда Докинза «Эгоистичный ген» (1976) и «Расширенный фенотип» (1982)[33].

Теперь я вернусь к вопросу о том, является ли жизнь фундаментальным явлением природы. Я уже предостерег от редукционистского допущения, будто эмерджентные явления, подобные жизни, с необходимостью менее фундаментальны, чем микроскопические физические явления. Тем не менее кажется, что все, что я только что говорил о том, что такое жизнь, указывает на то, что это всего лишь побочный эффект в конце длинной цепочки побочных эффектов. Дело не только в том, что предсказания биологии, в принципе, сводятся к предсказаниям физики, а в том, что то же самое происходит и с объяснениями. Как я уже сказал, великие объяснительные теории – теория Дарвина (в современных версиях, излагаемых, например, Докинзом) и современная биохимия – являются редуктивными. Живые молекулы – гены – это всего лишь молекулы, которые подчиняются тем же самым законам физики и химии, что и неживые. Они не содержат никакой особой субстанции и не имеют особых физических свойств. Они просто в определенных средах оказываются репликаторами. Свойство репликации в высшей степени контекстуально, то есть оно зависит от тонких особенностей окружающей среды репликатора: объект может быть репликатором в одной среде и не быть им в другой. Свойство адаптации к нише также зависит не от какого-то простого физического атрибута, присущего репликатору в данное время, а от следствий, которые оно может вызвать в будущем и в гипотетических условиях (т. е. в вариантах этой среды). Контекстуальные и гипотетические свойства по сути своей производны, поэтому сложно понять, каким образом явление, характеризуемое только такими свойствами, может быть фундаментальным явлением природы.