Сліпий годинникар: як еволюція доводить відсутність задуму у Всесвіті - Річард Докінз
Процедура трансляції втілює в собі славнозвісний трилітерний «генетичний код». Це словник, у якому кожен із 64 (4 × 4 × 4) можливих триплетів символів ДНК (чи РНК) перетворюється на одну з 20 амінокислот або на символ «кінець зчитування». Існують три такі розділові знаки «кінець зчитування». Багато амінокислот кодуються більш ніж одним триплетом (як ви могли б здогадатися з того факту, що існує 64 триплети й лише 20 амінокислот). Уся трансляція від строго послідовного ПЗП ДНК до точно інваріантної тривимірної форми білка є дивовижним досягненням цифрових інформаційних технологій. Подальші кроки, якими гени впливають на організми, є трохи менш очевидно комп’ютероподібними.
Кожну живу клітину, навіть одну-єдину бактеріальну, можна уявити собі як величезний хімзавод. Комбінації ДНК, або гени, справляють свої ефекти, впливаючи на хід подій на цьому хімзаводі, і роблять це, діючи на тривимірну форму молекул білка. Слово «величезний» може здатися дивним для клітини, особливо коли згадати, що на поверхні шпилькової голівки можуть уміститися 10 мільйонів бактеріальних клітин. Але згадайте також, що кожна з цих клітин здатна вмістити весь текст Нового Заповіту. Крім того, вона таки величезна, якщо міряти за кількістю складних машин, які у ній містяться. Кожен механізм являє собою велику білкову молекулу, зібрану під впливом конкретної ділянки ДНК. Білкові молекули під назвою «ферменти» є машинами в тому сенсі, що кожна з них забезпечує розгортання конкретної хімічної реакції. Кожна така білкова машина випускає свій власний конкретний хімічний продукт. Для цього вона використовує сировину, що дрейфує в клітині, будучи, дуже ймовірно, продуктом інших «білкових машин». Аби дати вам уявлення про розмір цих білкових механізмів, скажу, що кожен із них складається приблизно з 6 тисяч атомів, що дуже багато за молекулярними стандартами. Усього на цьому хімзаводі, яким є клітина, налічується близько мільйона таких великих апаратів, причому представлених понад 2 тисячами різновидів, кожен з яких спеціалізується на виконанні конкретної операції. Саме характерні хімічні продукти таких ферментів надають клітині її індивідуальної форми та поведінки.
Оскільки всі клітини організму містять однакові гени, може здатися дивним, що всі ці клітини не ідентичні. Причина полягає в тому, що в різних типах клітин читаються різні набори генів, тоді як інші ігноруються. У клітинах печінки не читаються ті частини ПЗП ДНК, що особливо значимі для побудови клітин нирки, і навпаки. Форма та поведінка клітини залежать від того, які саме гени всередині її читаються та перетворюються на відповідні білкові продукти. Це, у свою чергу, залежить від хімічних речовин, які вже є в клітині, що почасти залежить від того, які гени попередньо були зчитані в ній, а почасти від сусідніх клітин. Коли одна клітина ділиться надвоє, то дві дочірні не обов’язково є в усьому схожими одна на одну. У первинній заплідненій яйцеклітині, наприклад, одні хімічні речовини збираються на одному її краю, а інші на другому. Коли така поляризована клітина ділиться, у двох її дочірніх клітинах хімікати розподіляються по-різному. Це означає, що в дочірніх клітинах зчитуватимуться різні гени й відбуватиметься своєрідна самопідкріплювана дивергенція. Остаточна форма всього тіла, розмір його кінцівок, налаштування мозку, синхронізація його поведінкових схем — усе це є непрямими наслідками взаємодій між різними типами клітин, відмінності між якими, в свою чергу, виникають через зчитування різних генів. Ці процеси дивергенції найкраще уявити собі як місцево автономні, на манер «рекурсивної» процедури з розділу 3, а не як скоординовані в якийсь масштабний центральний задум.
«Дія» в тому сенсі, в якому це поняття використовується в даному розділі, є тим, про що говорить генетик, коли згадує «фенотиповий ефект» гена. ДНК чинить на тіло, колір очей, кучерявість волосся, ступінь агресивності поведінки та тисячі інших властивостей впливи, які називаються фенотиповими ефектами. ДНК здійснює ці впливи спочатку локально, зчитуючись у вигляді РНК та транслюючись у білкові ланцюжки, які потім впливають на форму та поведінку клітини. Це один із двох способів, якими може зчитуватись інформація у схемі ДНК. Інший спосіб полягає в тому, що вона може дублюватись у нову нитку ДНК. Це саме те копіювання, про яке ми говорили раніше.
Між цими двома шляхами передавання інформації ДНК, вертикальним і горизонтальним, існує фундаментальна відмінність. Вертикально інформація передається до іншої ДНК в клітинах (що утворюють інші клітини), які продукують сперматозоїди чи яйцеклітини. Отже, вона передається вертикально наступному поколінню, а потім, знову вертикально, нескінченній кількості майбутніх нащадків. Я називатиму її «архівною ДНК». Вона потенційно безсмертна. Послідовність клітин, якою просувається архівна ДНК, називається зародковою лінією. Ця зародкова лінія являє собою набір клітин усередині тіла, що є предковими для сперматозоїдів чи яйцеклітин, а отже, для майбутніх поколінь. ДНК передається також убік, або горизонтально, — до ДНК клітин незародкової лінії, таких як клітини печінки чи шкіри, всередині таких клітин до РНК, звідти до білка та різноманітних впливів на ембріональний розвиток, а отже, й на форму та поведінку дорослого організму. Горизонтальне та вертикальне передавання можна вважати відповідниками двох підпрограм — РОЗВИТКУ та РОЗМНОЖЕННЯ — з розділу 3.
Різний успіх конкурентних ДНК у справі вертикального передавання в архіви виду цілком і повністю пов’язаний із природним відбором. «Конкурентна ДНК» означає альтернативний зміст конкретних адрес у хромосомах виду. Одні гени є успішнішими за конкурентні у збереженні в архівах. Хоча вертикальне передавання архівами виду, врешті-решт, якраз і означає «успіх», критерієм успіху зазвичай є дія, яку гени справляють на організми за рахунок їх передавання вбік. Тут усе так само, як у комп’ютерній моделі з біоморфами. Наприклад, припустімо, що у тигрів існує конкретний ген, який за рахунок його впливу по горизонталі, у клітинах щелеп, змушує зуби бути трохи гострішими за ті, що виросли б під впливом конкурентного гена. Тигр із такими надгострими зубами може вбивати здобич ефективніше, ніж звичайний тигр, а отже, має більше потомство і, значить, передає (вертикально) більше копій гена, що робить зуби гострішими. Звісно, одночасно він передає і всі інші свої гени, але в середньому в організмах гострозубих тигрів опиниться лише конкретний «ген гострих зубів». З погляду його вертикального передавання сам ген виграє від середніх впливів, які він має на цілу низку організмів.
Ефективність ДНК як архівного середовища захоплює. За своєю здатністю зберігати повідомлення вона значно перевершує кам’яні скрижалі. Корови та горох (а по суті, й усі ми) мають майже ідентичний ген під назвою «ген гістона H4». Текст його ДНК складається з 306 знаків. Не можна сказати, що він має однакові адреси в усіх видів, бо не можна точно порівняти позначки адрес між видами. Але зрозуміло, що у корів є ділянка завдовжки 306 знаків, практично ідентична ділянці завдовжки 306 знаків у гороху. Корови і горох відрізняються один від одного лише двома знаками з цих 306. Ми не знаємо точно, як давно
