Глаз разума - Даглас Хофштадтер

Такая сложная взаимозависимость генов может заставить вас задаться вопросом, зачем мы вообще используем термин “ген”. Почему бы не пользоваться собирательным именем, таким, как “комплекс генов”? Ответ на это таков: для многих целей это, действительно, неплохая мысль. Но если мы взглянем на вещи с другой точки зрения, мы увидим, что иногда полезно представлять комплекс генов разделенным на отдельные репликаторы, или гены. Это происходит из-за наличия феномена пола. Сексуальное воспроизводство смешивает и перетасовывает гены. Это означает, что каждое индивидуальное тело — всего лишь временный сосуд для недолговечной комбинации генов. Комбинация генов, являющаяся данным индивидом, может быть недолговечной, но сами гены потенциально весьма долговечны. Их пути снова и снова пересекаются при смене поколений. Определенный ген можно рассматривать как некое целое, выживающее в процессе смены индивидуальных тел.

Естественный отбор в самой общей форме означает дифференцированное выживание особей. Некоторые особи живут, другие умирают; однако, чтобы эта смерть оказала какое-то влияние на мир, должно быть соблюдено одно дополнительное условие. Каждая особь должна быть представлена в виде множества копий, и хотя бы некоторые из особей должны быть потенциально способны к выживанию — в форме копий — в течение долгого периода эволюционного времени. Маленькие генетические единицы имеют эту особенность; индивиды, группы и классы — нет. Великое достижение Грегора Менделя состояло в том, что он показал, что на практике наследственные единицы можно рассматривать как неделимые и независимые частицы. Сегодня мы знаем, что ситуация не так проста. Даже цистрон иногда можно разделить, и никакие два гена на одной и той же хромосоме не являются полностью независимыми. Мой вклад состоит в том, что я определил ген как единицу, в большой степени приближающуюся к идеалу неделимой частицы. Ген не является неделимым, но делится он редко. Он либо определенно присутствует, либо определенно отсутствует в теле любого данного индивида. Ген переходит, не изменяясь, от деда к внуку; он проходит через промежуточное поколение, не соединяясь с другими генами. Если бы гены постоянно смешивались друг с другом, естественный отбор, так, как мы его сегодня понимаем, был бы невозможен. Кстати, это было доказано еще при жизни Дарвина и сильно его обеспокоило, поскольку в те дни предполагалось, что наследственность — процесс смешивающий. Открытие Менделя уже было опубликовано, и это могло бы спасти Дарвина; но, к несчастью, он никогда об этом не узнал. Кажется, работы Менделя впервые привлекли внимание только несколько лет спустя после смерти обоих ученых. Возможно, Мендель и сам не подозревал, насколько важным было его открытие, иначе он написал бы Дарвину.

Еще один аспект корпускулярности гена состоит в том, что он никогда не стареет. Достигнув миллиона лет, он остается таким же, каким был в сто. Он перескакивает из одного тела в другое, путешествуя по поколениям, манипулирует телами для достижения собственных целей и оставляет смертные тела, одно за другим, до того, как они состарятся и умрут.

Гены бессмертны; или, скорее, они определяются как генетические единицы, близко подошедшие к тому, чтобы заслужить этот титул. Мы, индивидуальные механизмы для выживания в этом мире, можем надеяться прожить еще несколько десятков лет. Но продолжительность жизни генов в нашем мире измеряется не десятками, но тысячами и миллионами лет.

Механизмы для выживания вначале были просто пассивными сосудами, содержавшими гены; они предоставляли немногим более чем стены для их защиты от химических атак соперников и случайного попадания молекул. В те дни они “питались” органическими молекулами, плававшими вокруг них в первичном бульоне. Этой легкой жизни пришел конец, когда органическая еда в бульоне, тысячелетия копившаяся там под воздействием солнечного света, оказалась исчерпана. Представители одной из основных ветвей механизмов для выживания, известные сегодня под именем растений, начали напрямую использовать солнечный свет, чтобы строить сложные молекулы из простых, ускорив таким образом процесс синтеза, происходивший ранее только в бульоне. Представители другой ветви, известные сегодня как животные, “открыли” возможность эксплуатировать химическую работу растений, поедая либо их, либо других животных. Обе эти ветви механизмов для выживания развивали все более изобретательные приспособления, чтобы увеличить эффективность своей формы жизни; одновременно с этим постоянно рождались и новые формы жизни. Возникали под-ветви и под-под-ветви, каждая из которых специализировалась на определенном типе жизни: в море, на суше, в воздухе, под землей, на деревьях, внутри других живых организмов. Это разветвление породило огромное разнообразие животных, которому мы удивляется сегодня.

И растения, и животные развились в многоклеточные тела, в которых копии генов распределялись в каждую клетку. Нам неизвестно, когда, почему и сколько раз это происходило. Некоторые исследователи метафорически говорят о колонии, называя тело колонией клеток. Я предпочитаю говорить о колонии генов и о клетках как о подходящих рабочих единицах для химической промышленности генов.

Может быть, тела и являются колониями генов, но в своем поведении они безусловно выказывают собственную индивидуальность. Любое животное движется как скоординированное целое, как единая особь. Субъективно я воспринимаю себя как целое, а не как колонию. Это вполне естественно. Естественный отбор предпочитает гены, кооперирующие с другими. В жестокой борьбе за жизнь, в неустанном стремлении пожрать другие механизмы для выживания и не быть съеденным самому, преимуществом являлась центральная координация, а не анархия внутри общего тела. В настоящее время сложная взаимная эволюция генов настолько продвинулась вперед, что коммунальная природа индивидуальных машин для выживания стала почти незаметной. В действительности, многие биологи ее не признают и со мной не согласятся.

Одна из самых удивительных особенностей поведения механизмов для выживания — это их кажущаяся целеустремленность. Я имею в виду не только то, что это поведение прекрасно рассчитано, чтобы помочь генам данного животного выжить, хотя и это имеет место. Я говорю об аналогии с человеческим целеустремленным поведением. Когда мы видим, как животное “ищет” пищу, сексуального партнера или потерянного детеныша, мы с трудом можем удержаться, чтобы не приписать ему субъективных чувств, возникающих в подобных ситуациях у нас самих. Эти чувства могут включать “желание” заполучить некий объект, “мысленное представление” этого объекта, некую “цель в поле зрения”. Каждый из нас знает путем собственного интроспективного анализа, что по крайней мере в одном из современных механизмов для выживания эта целеустремленность породила свойство, которое мы называем “сознанием”. Я не философ и не хочу рассуждать о том, что это значит; к счастью, для нашей цели это и не важно. Вполне возможно говорить о машинах, ведущих себя так, как будто они обладают сознанием, при этом оставляя открытым вопрос о том, обладают ли они сознанием на самом деле. В своей основе эти механизмы весьма просты, а принципы бессознательного целенаправленного поведения являются самым обычным делом в инженерной науке. Классический пример тому — регулятор в паровом двигателе Уатта.

Основной принцип этого явления — отрицательная обратная связь. Имеются несколько типов такой связи. При этом в общих чертах происходит следующее: “целенаправленная машина”, механизм или предмет, ведущий себя так, словно он сознательно стремится к какой-либо цели, снабжен неким измерительным устройством, замеряющим разницу между настоящим положением дел и “желаемым” состоянием. Чем больше эта разница, тем напряженнее работает механизм. Таким образом, машина автоматически уменьшает разницу — отсюда и название отрицательная обратная связь — и может остановиться, когда “желаемое” состояние будет достигнуто. Регулятор Уатта состоит из пары шаров, которые вращает паровой двигатель. Шары находятся на концах снабженного шарниром рычага. Чем быстрее вращаются шары, тем сильнее центробежная сила, борясь против гравитации, стремится привести рычаг в горизонтальное состояние. Рычаг присоединен к паровому клапану, питающему двигатель, таким образом, что подача пара прекращается, когда рычаг приходит в горизонтальное положение. Таким образом, если двигатель работает слишком быстро, подача пара уменьшается и двигатель замедляется. Если он замедляется слишком сильно, подача пара автоматически увеличивается и двигатель снова ускоряется. Подобные целенаправленные машины часто сбиваются с ритма, и часть инженерного искусства состоит в том, чтобы встроить в них дополнительные приспособления, уменьшающие возможность сбоев.