Сліпий годинникар: як еволюція доводить відсутність задуму у Всесвіті - Річард Докінз
У певному сенсі збереження документа ДНК «гістон H4» є ще приголомшливішим, бо, на відміну від кам’яних скрижалів, текст зберігається не однією й тією самою фізичною структурою. Він неодноразово копіюється й перекопійовується зі зміною поколінь на кшталт іудейських священних книг, які згідно з ритуалом переписувачі копіювали кожні 80 років, аби попередити їхнє зношування. Важко оцінити точно, скільки разів документ «гістон H4» було перекопійовано в лінії, що веде до корів від їхнього спільного з горохом предка, але, мабуть, цих копій було не менше 20 мільярдів. Також важко знайти мірило, щоб порівняти збереження понад 99 % інформації в процесі 20 мільярдів послідовних копіювань. Можна спробувати використати версію гри «Зіпсований телефон». Уявімо собі 20 мільярдів машиністок, що сидять у ряд. Цей ряд міг би оперезати Землю 500 разів. Перша машиністка друкує сторінку документа й передає її своїй сусідці. Та копіює її й передає копію наступній. Та передруковує її знову, передає копію далі… Урешті-решт повідомлення досягає кінця ряду, і ми читаємо його (чи, радше, це роблять наші 12 тисяч разів правнуки — якщо припустити, що всі машиністки працюють із типовою для доброї секретарки швидкістю). Наскільки точним було б у цьому разі відтворення вихідного повідомлення?
Щоб відповісти на це запитання, треба зробити певне припущення про точність роботи машиністок. Зайдімо з іншого боку. Наскільки точною має бути кожна машиністка, щоб зберегти відповідність ДНК? Відповідь є чи не надто абсурдною, щоб її озвучувати. Хай там як, але кожна машиністка мала би помилятися не частіше ніж приблизно один раз на трильйон знаків — тобто бути достатньо акуратною, щоб припускатися лише однієї-єдиної помилки під час передруку Біблії 250 тисяч разів поспіль. Гарна секретарка в реальному житті помиляється з частотою приблизно один раз на сторінку. Це десь у півмільярда разів більше за частоту помилок гена гістона H4. У реальному житті ряд секретарок уже на двадцятій із 20 мільярдів копій залишив би від тексту тільки 99 % його первинних літер. На десятитисячній з ряду від первинного тексту залишилося б менше 1 %. І ця точка майже повної деградації була б досягнута ще до того, як 99,9995 % машиністок узагалі б його побачили.
Усе це порівняння трохи оманливе, але в цікавому й показовому сенсі. Я створив враження, що ми вимірюємо лише помилки під час копіювання. Але документ гістона H4 не просто копіювався, а ще й зазнавав природного відбору. Гістон є надзвичайно важливим для виживання. Він використовується в побудові структури хромосом. Можливо, помилок під час копіювання гена гістона H4 було значно більше, але мутантні організми не виживали чи принаймні не розмножувалися. Щоб зробити це порівняння наочнішим, треба припустити, що в кожен стілець вбудовано пістолет, під’єднаний так, що у разі помилки машиністка буде одразу ж застрелена, а її місце займе резервна (надто чутливі читачі можуть уявити собі катапульту, що м’яко викидає неакуратну машиністку з ряду, але пістолет створює реалістичнішу картину природного відбору).
Отже, цей метод вимірювання збереження ДНК з огляду на кількість змін, що насправді відбулися за якийсь геологічний час, поєднує точність копіювання як таку з фільтраційними ефектами природного відбору. Ми бачимо лише нащадків успішних змін ДНК. Тих же, що призвели до смерті, з нами явно немає. А чи можна виміряти реальну точність копіювання до того, як природний відбір візьметься за роботу над кожним новим поколінням генів? Так, вона є зворотною стороною того, що відоме як частота мутацій, і її можна виміряти. Імовірність неправильного копіювання будь-якої конкретної літери за будь-якого випадку копіювання виявляється трохи більшою, ніж один на мільярд. Відмінність між цим, частотою мутацій і нижньою частотою, з якою зміна насправді вноситься в ген гістона під час еволюції, є мірилом ефективності збереження природним відбором цього давнього документа.
Збереження гена гістона впродовж віків за генетичними мірками є винятковим. Інші гени змінюються з вищою частотою переважно тому, що природний відбір більш толерантний до їхньої мінливості. Наприклад, гени кодування білка, відомі як фібринопептиди, в процесі еволюції змінюються з частотою, що наближається до базової частоти мутацій. Можливо, це означає, що помилки в деталях цих білків (вони виробляються під час згортання крові) не мають великого значення для організму. Частота зміни генів гемоглобіну є проміжною між частотами мутацій гістонів і фібринопептидів. Можливо, й толерантність природного відбору до їхніх помилок є проміжною. Гемоглобін виконує в крові важливу роботу, і його властивості справді мають значення, але декілька альтернативних його варіантів, схоже, здатні виконувати цю роботу не гірше.
Тут ми маємо щось схоже на невеличкий парадокс, але тільки допоки не придивимось уважніше. Молекули, що еволюціонують найповільніше, на кшталт гістонів, як виявляється, найбільше піддаються природному відбору. Молекули фібринопептидів еволюціонують найшвидше, бо природний відбір майже повністю їх ігнорує. Вони вільні еволюціонувати з частотою мутацій. На парадокс це схоже тому, що ми приділяємо надто велику увагу природному відбору як рушійній силі еволюції. Із цього випливає, що, якби природного відбору не існувало, можна було б очікувати, що не відбувалася б і еволюція. І навпаки, нормально було б вважати, що потужний «тиск відбору» може привести до швидкої еволюції. Натомість ми спостерігаємо, що природний відбір справляє гальмівний вплив на еволюцію. За відсутності природного відбору базова частота еволюції є максимально можливою й відповідає частоті мутацій.
Насправді жодного парадоксу тут немає. Якщо придивитись уважніше, стає зрозуміло, що інакше й бути не могло б. Еволюція шляхом природного відбору не могла б рухатися швидше за частоту мутацій, бо мутація є, врешті-решт, єдиним способом, яким у вид вносяться нові варіації. Природний відбір може лише прийняти одні нові варіації й відхилити інші. Частота мутацій приречена задавати верхню межу частоти, з якою може відбуватись еволюція. Власне кажучи, природний відбір здебільшого переймається попередженням еволюційних змін, а не їх просуванням. Покваплюся зазначити: це не означає, що природний відбір є суто деструктивним процесом. Він здатен і до конструктиву — способами, які буде розкрито в розділі 7.
Навіть частота мутацій є доволі повільною. Іншими словами, навіть без природного відбору ефективність коду ДНК в точному збереженні його архіву вражає. За однією консервативною оцінкою, за відсутності природного відбору ДНК реплікується настільки точно, що для помилки при копіюванні 1 % знаків потрібно п’ять мільйонів поколінь реплікації. Наші гіпотетичні машиністки все ще безнадійно програють ДНК навіть за відсутності природного відбору. Щоб зрівнятися з ДНК без природного відбору, кожна з них мала б бути здатною передрукувати весь Новий Заповіт лише з однією помилкою, тобто бути приблизно в 450 разів точнішою за типову секретарку з реального життя. Це явно значно менше, ніж порівняльна цифра в півмільярда разів, у які ген гістона H4 після природного відбору є точнішим за типову секретарку; однак це все одно приголомшлива цифра.
Але я був несправедливим до машиністок. Я припускав, по суті, що вони не здатні помічати
