Сліпий годинникар: як еволюція доводить відсутність задуму у Всесвіті - Річард Докінз
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 невеличку роздруківку вірусної РНК, виявиться, що там написано щось диявольське. Літери роз’яснюють план створення РНК-реплікази для продукування машин, що виготовляють більше копій тих самих планів РНК, що виробляють більше машин, які створюють більше копій планів, які роблять більше…
Таким чином, завод, немов терористи, захоплюють ці своєкорисливі креслення. У певному сенсі він сам аж кричав, щоб його захопили. Якщо ви заповнюєте свій завод настільки складними машинами, здатними зробити все, що накаже їм будь-яке креслення, навряд чи варто дивуватися, коли рано чи пізно виникне креслення, яке накаже цим машинам копіювати себе. Завод заповнюється дедалі більшою кількістю цих шахрайських машин, кожна з яких потоком випускає шахрайські креслення для створення нових машин, що виготовлятимуть іще більше самих себе. Зрештою нещасна бактерія вибухає й випускає мільйони вірусів, що інфікують нову бактерію. Отакий він, звичайний життєвий цикл вірусу в природі.
Я назвав РНК-репліказу і РНК відповідно машиною й кресленням. Ними вони в певному сенсі й є (що розглядатиметься з інших позицій в одному з наступних розділів), але вони є також молекулами, і для людей-хіміків можливо очистити їх, розлити по пляшках і зберігати на полиці. Саме це й зробили в 1960-х роках в Америці Сол Шпіґельман і його колеги. А потім вони помістили ці дві молекули разом у розчин, і сталася цікава річ. Молекули РНК у пробірці працювали як шаблони для синтезу копій самих себе, в чому їм допомагала присутність РНК-реплікази. «Верстати» і «креслення» були екстраговані й поміщені на зберігання в холодильник окремо одне від одного. Та щойно вони отримали доступ одне до одного, а також до дрібних молекул, необхідних як сировина, у воді, обидві повернулися до своїх старих фокусів, навіть попри те, що вони перебували вже не в живій клітині, а у пробірці.
Тут уже
