Читати книгу - "Сліпий годинникар"

один від одного, але обидва можна віднести до рубрик «Коеволюція» та «Гени як навколишнє середовище один одного».

Спочатку розглянемо ідею «коадаптованих генотипів». Ген має конкретний вплив, який він здійснює лише завдяки вже наявній структурі, над якою можна попрацювати. Ген не може впливати на схему з’єднань мозку, якщо не існує ніякого мозку зі схемою з’єднань. Його й не буде, якщо немає повноцінного ембріона, що розвивається. А повноцінного ембріона, що розвивається, не буде без цілої програми хімічних і клітинних подій, що відбуваються під впливом дуже багатьох інших генів і дуже багатьох інших, негенетичних, причинно-наслідкових впливів. Конкретні ефекти, які справляють гени, не є характерними властивостями цих генів. Вони є властивостями ембріологічних процесів, що вже існують, деталі яких можуть змінюватися генами, що діють у конкретних місцях і в конкретні моменти часу протягом ембріонального розвитку. Цю ідею я вже ілюстрував в елементарній формі — як розвиток комп’ютерних біоморфів.

У певному сенсі весь процес ембріонального розвитку можна розглядати як діяльність спільного підприємства, якою солідарно керують тисячі генів. Створення ембріонів є результатом співпраці всіх робочих генів організму, що розвивається. А тепер на сцені з’являється ключ до розуміння того, як виникає така співпраця. У процесі природного відбору гени завжди відбираються на основі їхньої здатності чудово почуватися в тому середовищі, в якому вони опиняються. Ми часто уявляємо собі це середовище як зовнішній світ — світ хижаків та кліматичних умов. Однак з погляду кожного гена, мабуть, найважливішою частиною його навколишнього середовища є всі інші гени, з якими він стикається. А де ж ген «стикається» з іншими генами? Здебільшого в клітинах послідовної низки тіл індивідів, усередині яких він опиняється. Кожен ген відбирається з огляду на його здатність до успішної співпраці з популяцією інших генів, які він імовірно зустріне всередині цих тіл.

Справжня популяція генів, які складають робоче навколишнє середовище будь-якого конкретного гена, є не просто якоюсь тимчасовою добіркою, що випадково зібралася в клітинах тіла будь-якого конкретного індивіда. Принаймні у видів зі статевим розмноженням вона являє собою набір усіх генів популяції індивідів, що схрещуються між собою, — так званий генофонд. У будь-який конкретний момент часу будь-яка конкретна копія гена (в сенсі конкретного набору атомів) має сидіти в одній клітині одного індивіда. Але набір атомів, що є якоюсь копією якогось гена, не є об’єктом постійного інтересу. Середня тривалість його життя вимірюється лише кількома місяцями. Як ми вже бачили, довговічний ген як еволюційна одиниця є не якоюсь конкретною фізичною структурою, а текстовою архівною інформацією, що копіюється й поширюється в процесі зміни поколінь. Цей текстовий реплікатор характеризується розподіленим існуванням. Він широко розподілений у просторі серед різних індивідів і в часі серед багатьох поколінь. Якщо подивитися на нього в такому розподіленому ключі, то можна сказати, що будь-який окремо взятий ген «зустрічається» з іншим, коли вони опиняються в одному тілі. Можна «очікувати», що в інших тілах в інший час його розподіленого існування, а також на шляху крізь геологічний час він зустрінеться з розмаїттям інших генів. Успішним геном стане той, який добре почуватиметься в умовах навколишнього середовища, забезпечених цими іншими генами, з якими він імовірно зустрінеться в багатьох різних тілах. «Добре почуватися» в таких умовах навколишнього середовища означатиме щось на кшталт «співпрацювати» з цими іншими генами. Найбільш безпосередньо це спостерігається на прикладі біохімічних ланцюжків.

Біохімічні ланцюжки є послідовностями хімічних речовин, що являють собою послідовні стадії якогось корисного процесу на кшталт вивільнення енергії або синтезу якоїсь важливої речовини. Кожна ланка такого ланцюжка потребує ферменту — однієї з тих великих молекул, призначення яких подібне до функції машин на хімзаводі. Для різних ланок хімічного ланцюжка потрібні різні ферменти. Іноді до однієї корисної мети ведуть два альтернативних хімічних ланцюжки чи більше. Хоча кінцевою метою обох ланцюжків є ідентичний корисний результат, вони мають різні проміжні стадії, що ведуть до цієї мети, і зазвичай різні відправні точки. Зі своєю роботою впорається будь-який із двох альтернативних ланцюжків, і який саме використовується, не має великого значення. Важливо тільки, щоб будь-яка конкретна тварина не намагалася задіяти обидва зразу, бо це може призвести до хімічної плутанини та неефективності.

Тепер припустімо, що аби синтезувати бажану хімічну речовину D, для першого ланцюжка потрібна послідовність ферментів A1, B1 і C1, тоді як для другого, щоб вийти на той самий бажаний кінцевий продукт, потрібні ферменти A2, B2 та C2. Кожен фермент створюється конкретним геном. Відповідно, для появи збирального конвеєра першого ланцюжка той чи інший вид потребує спільної коеволюції генів, які кодують ферменти A1, B1 і C1. Для появи ж альтернативного збирального конвеєра другого ланцюжка виду знадобилася б одночасна коеволюція генів, які кодують ферменти A2, B2 та C2. Вибір між цими двома коеволюціями здійснюється не шляхом завчасного планування. Він відбувається шляхом простого відбору кожного гена на основі його сумісності з іншими генами, що вже випадковим чином домінують у популяції. Якщо популяція випадковим чином уже багата генами ферментів B1 та C1, це створить сприятливий клімат для гена ферменту A1, а не A2. І навпаки, якщо популяція вже багата генами ферментів B2 та C2, це створить клімат, у якому відбір сприятиме гену ферменту A2, а не A1.

Насправді все відбуватиметься не зовсім так просто, але основне ви зрозуміли: одним із найважливіших аспектів «клімату», в якому відбір сприяє або не сприяє якомусь гену, є інші гени, яких уже багато в популяції, а отже, ті, з якими йому ймовірно доведеться ділити організми. Оскільки те саме явно буде справедливим і для самих цих «інших» генів, ми маємо тут картину команд генів, які еволюціонують у напрямку спільного розв’язання проблем. Окремо гени не еволюціонують — вони лише виживають або не виживають у генофонді. Еволюціонує тільки «команда». Інші команди могли б виконувати роботу не гірше, а то й краще. Але щойно одна команда починає домінувати в генофонді виду, вона автоматично здобуває перевагу. Команді, що опиняється в меншості, прорватися складно, навіть якби за великим рахунком вона працювала ефективніше. Команда, що опиняється в більшості, автоматично отримує стійкість до витіснення просто через свою приналежність до більшості. Це ще не означає, що її взагалі не можна витіснити. Якби це було так, еволюція з часом геть зупинилася б. Але це означає, що існує певна вбудована інерція.

Очевидно, що такий аргумент не обмежується біохімією. Ми могли б навести такий самий приклад для кластерів сумісних генів, що створюють різні частини очей, вух, носів, кінцівок тварин — усіх частин тіла, що взаємодіють. Генам створення зубів, придатних для пережовування м’яса, зазвичай сприяє «клімат», у якому домінують гени кишок, придатних для перетравлювання м’яса. Натомість генам створення зубів, придатних для перетирання рослин, зазвичай сприяє «клімат», де домінують гени кишок, придатних для перетравлювання рослин. І навпаки. Ця залежність справедлива в обох випадках. Команди «м’ясоїдних» і «травоїдних» генів зазвичай еволюціонують разом. Насправді в певному сенсі можна сказати, що більшість робочих генів організму співпрацюють як одна команда, бо впродовж еволюційного процесу кожен із них (тобто з їхніх предкових копій) був частиною навколишнього середовища, в якому природний відбір впливав на інших. Якщо ми спитаємо, чому предки левів стали м’ясоїдними, тоді як предки антилоп — травоїдними, відповідь могла би полягати в тому, що спочатку був випадок.