Читати книгу - "Сліпий годинникар"

сухих кісток, то проповідував тим кісткам і змусив їх з’єднатися разом. Потім він знову говорив до них і змусив натягнутися на них плоть і жили. Але духу в них усе ще не було. Найголовнішого компонента, компонента життя, бракувало. Навіть мертва планета має атоми, молекули та більші грудки матерії, що зміщуються й зіштовхуються одне з одним випадковим чином, згідно із законами фізики. Іноді закони фізики змушують атоми й молекули з’єднуватися разом на кшталт сухих кісток Єзекіїля, а іноді — розпадатися. Можуть формуватися доволі великі нагромадження атомів, які потім кришаться й ламаються знову. Але духу в них однаково немає.

Єзекіїль закликав чотири вітри вселити живий дух у ті сухі кістки. Але який найголовніший компонент повинна була мати мертва планета на кшталт Землі на початку часів, щоб отримати шанс урешті-решт стати живою, як наша планета й зробила? Це не дух, не вітер, не якийсь чарівний еліксир чи мікстура. Це взагалі не речовина, а властивість — властивість самореплікації. Це й є основний компонент накопичувального відбору. Якимось чином унаслідок звичайних законів фізики мають виникнути самокопіювальні сутності, які я називатиму реплікаторами. У сучасному житті цю роль майже повністю перебрали на себе молекули ДНК, але для її виконання придасться й будь-що інше, з чого робляться копії. Можна припустити, що першими реплікаторами на примітивній Землі були не молекули ДНК. Малоймовірно, щоб повноцінна молекула ДНК раптом виникла без допомоги інших молекул, що зазвичай існують лише в живих клітинах. Перші реплікатори, мабуть, були грубішими й простішими за ДНК.

Є ще два необхідні компоненти, що зазвичай автоматично випливають з першого — самореплікації як такої. Під час самокопіювання мають виникати періодичні помилки: навіть система ДНК зрідка припускається помилок, і здається ймовірним, що перші реплікатори на Землі були значно менш точними. Крім того, хоча б деякі з реплікаторів мають проявляти владу над своїм власним майбутнім. Цей останній компонент видається більш лиховісним, аніж він є насправді. Він означає лише те, що деякі властивості реплікаторів повинні мати вплив на ймовірність їхньої реплікації. Хоча б у рудиментарній формі це, схоже, буде неминучим наслідком основних фактів щодо самої самореплікації.

Виходить, що кожен реплікатор створює копії самого себе. Кожна копія є такою самою, як оригінал, і має ті самі властивості. Серед яких, звісно, і властивість створення (іноді з помилками) нових копій самого себе. Тож кожен реплікатор потенційно є «предком» нескінченно довгої низки реплікаторів-нащадків, що простягається в далеке майбутнє й розгалужується, щоб створити (потенційно) надзвичайно велику їх кількість. Кожна нова копія має бути створена з сировинних матеріалів, менших будівельних блоків, що плутаються навколо. Імовірно, реплікатори працюють як своєрідні формочки чи шаблони. Менші компоненти завантажуються у формочку разом таким чином, що створюється її дублікат. Потім цей дублікат вивільняється й може вже сам працювати як формочка. У результаті ми отримуємо популяцію реплікаторів, що потенційно зростає. Ця популяція не ростиме нескінченно, бо врешті-решт обмеженням стане надходження сировини — менших елементів, що завантажуються у формочки.

Перейдімо до розгляду нашого другого компонента. Іноді копіювання не буде ідеальним — траплятимуться помилки. Можливість помилок ніколи не можна повністю виключити з будь-якого процесу копіювання, хоча їх імовірність можна зменшити до низьких рівнів. Саме до цього весь час прагнуть виробники високоякісного обладнання, адже процес реплікації ДНК, як ми вже бачили, приголомшливо ефективний у зменшенні помилок. Однак сучасна реплікація ДНК є справою високотехнологічною, зі складними техніками коректури, удосконаленими за багато поколінь накопичувального відбору. Як ми вже бачили, перші реплікатори, мабуть, були порівняно грубими й низькоточними пристроями.

А тепер повернімося до нашої популяції реплікаторів і погляньмо, яким буде ефект помилкового копіювання. Очевидно, що замість однорідної популяції ідентичних реплікаторів ми отримаємо популяцію змішану. Можливо, виявиться, що багато продуктів помилкового копіювання втратили властивість самореплікації, притаманну їхнім «батькам». А деякі збережуть властивість самореплікації, але відрізнятимуться від «батьків» у якомусь іншому сенсі. Тому ми матимемо в популяції дуплікацію копій помилок.

Коли ви читаєте слово «помилка», женіть із голови всі зневажливі асоціації. Це помилка лише з погляду високоточного копіювання. І вона цілком може привести до покращення. Не побоюся сказати, що багато нових витончених страв були створені саме тому, що кухар припустився помилки, намагаючись дотримуватися рецепта. Наскільки я можу судити, свого часу всі оригінальні наукові ідеї виникли як результат непорозуміння чи неправильного тлумачення чиїхось думок. Повернімося до наших первісних реплікаторів. Хоча більшість помилок під час копіювання, мабуть, призвели до зменшення ефективності копіювання чи повної втрати властивості самокопіювання, декілька могли насправді виявитися кращими під час самореплікації, ніж батьки-реплікатори, що їх породили.

Що означає «кращими»? У кінцевому рахунку це означає ефективнішими під час самореплікації, але що це могло б означати на практиці? Це підводить нас до третього «компонента». Я називаю його «владою», і скоро ви зрозумієте, чому. Коли ми розглядали реплікацію як процес формування, то бачили, що останнім кроком у цьому процесі має бути вивільнення нової копії зі старої формочки. На його тривалість може впливати властивість, яку я називатиму «липкістю» старої формочки. Припустімо, що в нашій популяції реплікаторів, яка варіює через старі помилки під час копіювання ще їхніх «предків», деякі різновиди стали більш «липкими», ніж інші. Дуже «липкий» різновид липне до кожної нової копії в середньому більш як на годину, перш ніж вона нарешті вивільниться і процес зможе початися знову. Менш «липкий» різновид відпускає кожну нову копію за частки секунди після її формування. Який із цих двох різновидів почне домінувати в популяції реплікаторів? Відповідь не викликає жодних сумнівів. Якщо це єдина властивість, за якою відрізняються два різновиди, то «липкий» приречений стати значно менш чисельним у популяції. «Нелипкий» же потоком випускає свої нелипкі копії — в тисячі разів швидше, ніж «липкий» випускає липкі. Різновиди з проміжною липкістю матимуть проміжну швидкість самовідтворення. Спостерігатиметься «еволюційна тенденція» до зменшення липкості.

Щось подібне до такого способу елементарного природного відбору було відтворено в пробірці. Існує вірус під назвою Q-бета, що живе як паразит кишкової бактерії Escherichia coli. Q-бета не має ДНК, але все ж містить (по суті, здебільшого з неї складається) одну-єдину нитку спорідненої молекули РНК. РНК здатна до реплікації схожим із ДНК чином.

У нормальній клітині білкові молекули збираються згідно зі специфікацією планів РНК. Вони є робочими копіями планів, знятими з оригіналів ДНК, що зберігаються в цінних архівах клітин. Однак теоретично можливо створити спеціальну машину — білкову молекулу — на кшталт решти клітинних машин, що знімає копії РНК з інших копій РНК. Така машина називається молекулою РНК-реплікази. Сама бактеріальна клітина зазвичай не має користі від таких машин і жодної не створює. Але оскільки репліказа є такою самою білковою молекулою, як і будь-яка інша, універсальні машини для створення білка бактеріальної клітини здатні легко перемкнутися на їх створення, так само, як верстати автомобільного заводу під час війни можна швидко перелаштувати на випуск боєприпасів: варто лише закласти в них потрібні креслення. Отут-то й виходить на сцену вірус.

Робочою частиною вірусу є план РНК. Ззовні його неможливо відрізнити від будь-яких інших робочих креслень РНК, що вільно плавають навколо після зняття з оригіналу ДНК бактерії. Але якщо прочитати