Читати книгу - "Сліпий годинникар"

на довжину якоїсь конкретної гілочки. Іншою очевидною річчю, яку міг би робити ген, є вплив на глибину рекурсії, кількість послідовних розгалужень. Відповідальним за такий вплив я зробив ген 9. Отже, рисунок 2 можна вважати ілюстрацією семи споріднених організмів, ідентичних один одному в усьому, крім гена 9. Я не пояснюватиму детально, що робить кожен з інших восьми генів. Загальне уявлення про напрями їхньої діяльності можна отримати, вивчаючи рисунок 3. У центрі зображення розташоване базове дерево, одне з тих, що зображені на рисунку 2. Навколо цього центрального дерева розташовані вісім інших. Усі вони є такими самими, як і центральне, за винятком того, що один ген (свій у кожного з восьми) був змінений — «мутував». Наприклад, зображення праворуч від центрального дерева показує, що відбувається, коли ген 5 мутує шляхом додавання до його цінності +1. Якби на сторінці було більше місця, я надрукував би навколо центрального дерева кільце з 18 мутантів. Чому саме з 18? Причина полягає в тому, що там є дев’ять генів і кожен може мутувати в напрямку підвищення (до його цінності додається 1) або зниження (від його цінності віднімається 1). Тож кільця з 18 дерев було б достатньо для відображення всіх можливих однокрокових мутантів, яких можна вивести з одного центрального дерева.

 

Рис. 3

Кожне з цих дерев має свою власну, унікальну «генетичну формулу» — числові значення його дев’яти генів. Я не виписував ці формули тут, бо самі по собі вони вам нічого не скажуть. Для реальних генів це теж справедливо. Щось «говорити» гени починають, лише коли перетворюються (шляхом синтезу білків) на правила зростання для ембріона, що розвивається. Та й у комп’ютерній моделі так само: числові значення дев’яти генів говорять щось, лише коли перетворюються на правила росту для схеми розгалуження дерева. Але отримати уявлення про діяльність кожного гена можна, порівнюючи два організми, відомі своєю відмінністю щодо певного гена. Порівняйте, наприклад, базове дерево в центрі зображення з двома деревами обабіч, і ви матимете певне уявлення про діяльність гена 5.

Саме цим і займаються, зокрема, генетики в реальному житті. Як правило, вони не знають, як гени проявляють свій вплив на ембріон. Не знають вони й повної генетичної формули будь-якої тварини. Однак порівнюючи тіла двох дорослих тварин, відомих своєю відмінністю за одним-єдиним геном, вони можуть побачити, у чому полягає вплив цього одного-єдиного гена. Насправді все складніше, бо впливи генів взаємодіють складнішими способами, ніж просте додавання. Те саме справедливо й для комп’ютерних дерев. Навіть дуже, як покажуть наступні рисунки.

Ви побачите, що всі форми є симетричними в проекції ліворуч/праворуч. Це обмеження, яке я наклав на процедуру РОЗВИТКУ. Я зробив це почасти з естетичних міркувань, почасти щоб зекономити на кількості (якби гени не проявляли впливи на дві сторони дерева у дзеркальному відображенні, нам знадобилися б окремі гени для лівого й правого боків), а почасти — сподіваючись отримати форми, схожі на тварин (а тіла більшості з них є доволі симетричними). З тієї самої причини відтепер я називатиму ці створіння не «деревами», а «тілами» чи «біоморфами». Біоморфи — це назва, вигадана Десмондом Моррісом для розпливчасто тваринних форм на його сюрреалістичних картинах. Ці картини посідають особливе місце серед моїх уподобань, бо одна з них була відтворена на обкладинці моєї першої книжки. Морріс стверджує, що біоморфи «еволюціонують» у його свідомості та що їхню еволюцію можна простежити в його роботах.

Повернімося до комп’ютерних біоморфів і кільця з 18 можливих мутантів, вісім представників якого зображені на рисунку 3. Оскільки кожен із них перебуває лише в одному мутаційному кроці від центрального біоморфа, нам буде легко уявити їх дітьми цього центрального предка. Ми маємо свій аналог РОЗМНОЖЕННЯ, який, подібно до РОЗВИТКУ, можна оформити в іншу невеличку комп’ютерну програму, готову для введення в нашу велику програму під назвою ЕВОЛЮЦІЯ. Говорячи про РОЗМНОЖЕННЯ, слід звернути увагу на два моменти. По-перше, поняття статі тут не відіграє жодної ролі — розмноження є безстатевим. Тому я уявляю біоморфів самицями, бо безстатеві тварини на кшталт попелиць майже завжди є самицями за своєю основною формою. По-друге, всі мої мутації обмежені тим, що відбуваються по одній за раз. Дитя відрізняється від своєї матері лише за одним із дев’яти генів. Більше того, кожна мутація додає або віднімає 1 до/від значення відповідного материнського гена. Усе це лише довільні умови, вони могли би бути іншими, але все одно залишалися б біологічно реалістичними.

Того самого не можна сказати про таку особливість моделі, що втілює фундаментальний принцип біології. Форма кожної дитини не походить напряму від форми матері. Кожна дитина отримує свою форму від значень її власних дев’яти генів (що впливають на кути, довжини і т. ін.). При цьому кожна дитина отримує свої дев’ять генів від дев’яти генів своєї матері. Саме так відбувається в реальному житті. Через покоління передаються не тіла, а лише гени. Гени впливають на ембріональний розвиток тіла, в якому вони сидять. Потім ті самі гени або передаються наступному поколінню, або ні. Участь у розвитку тіла не впливає на природу цих генів, але успіх тіла, яке вони допомогли створити, може впливати на ймовірність передавання їх далі. Ось чому для комп’ютерної моделі важливо, що дві процедури — РОЗВИТОК і РОЗМНОЖЕННЯ — прописані окремо, як два герметичні відсіки. Вони герметичні, за винятком того, що РОЗМНОЖЕННЯ передає значення генів до РОЗВИТКУ, де вони впливають на правила росту. РОЗВИТОК у жодному разі не передає значення генів назад, до РОЗМНОЖЕННЯ, — це було б рівноцінно ламаркізму (див. розділ 11).

Отже, ми зібрали два наші програмні модулі, позначені як РОЗВИТОК і РОЗМНОЖЕННЯ. РОЗМНОЖЕННЯ передає гени наступним поколінням із можливістю мутації. РОЗВИТОК бере гени, надані РОЗМНОЖЕННЯМ у будь-якому конкретному поколінні, й переводить ці гени у процес малювання, тобто в зображення якогось тіла на екрані комп’ю­тера. Настав час звести обидва модулі разом, у велику програму під назвою ЕВОЛЮЦІЯ.

По суті, ЕВОЛЮЦІЯ складається з нескінченного повторення РОЗМНОЖЕННЯ. У кожному поколінні РОЗМНОЖЕННЯ бере гени, надані йому попереднім поколінням, і передає їх наступному, але з незначними випадковими помилками — мутаціями. Мутація полягає лише в додаванні до значення випадково обраного гена +1 чи –1. Це означає, що зі зміною поколінь загальний обсяг генетичної відмінності від вихідного предка може стати дуже великим, накопичившись по одному маленькому кроку за раз. Хоча мутації є випадковими, накопичувальна зміна впродовж поколінь не випадкова. У будь-якому поколінні потомство відрізняється від свого предка у випадкових напрямках. Але вибір потомства для просування в наступне покоління не є випадковим. Саме тут на сцені з’являється дарвінівський відбір. Критерієм відбору є не самі гени, а тіла, на форму яких вони впливають у процесі РОЗВИТКУ.

На додачу до РОЗМНОЖЕННЯ гени в кожному поколінні зазнають також РОЗВИТКУ, який вирощує відповідне тіло на екрані, дотримуючись своїх власних чітко встановлених правил. У кожному поколінні відображається весь «виводок» «дитинчат» (тобто особин наступного покоління). Усі ці дитинчата є мутантними нащадками одного предка, і кожен