Сверхъестественное. Боги и демоны эволюции

Хэнкок Грэм

Прежде чем распасться на две, каждая клетка дублирует свою ДНК.

И потому в новообразованной клетке также есть полный набор ДНК — а значит, и полный набор генов всего организма (по Кэлледайну, 2004, с. 10, 65)

Например, клетки, из которых должны сложиться ткани глаза, используют лишь те гены, которые запрограммированы на создание глаза. Современные исследователи только стали приближаться к разгадке того, как, собственно, клетки узнают, к какому именно органу они принадлежат [1229] .

Ibid.

Судя по всему, это является особенностью нормального функционирования ДНК, когда большая часть ее практически

все время находится "вне игры". И лишь отдельные сегменты активизируются для синтеза протеинов. Более того, было бы ошибочным полагать, что единственная функция ДНК заключается в одном лишь образовании протеинов в соответствии с унаследованными инструкциями генетического кода. Даже внутри самих генов за синтез определенных белков отвечает менее одного процента базовых элементов [1230] . Проблема станет еще очевиднее, если мы вспомним о том, что сами гены составляют около 3 процентов ДНК. Цифры эти разнятся, и некоторые ученые говорят о 5 процентах, а некоторые даже называют цифру в 10 процентов. Но даже если брать за точку отсчета эту максимальную оценку, все равно останется справедливым утверждение, согласно которому "большая часть ДНК в наших телах выполняет функции, которых мы пока еще не в силах постичь" [1231] . Все, что мы знаем об этих вместительных хранилищах ДНК — хочу еще раз напомнить, что мы говорим о доле, составляющей 90–97 процентов от целого, — это то, что в них содержится огромное количество информации, записанной тем же языком, что и генетический код. Однако эти данные не связаны ни с синтезом протеинов, ни с какой-либо другой, известной нам функцией. Некоторые области такого "некодирующего" текста состоят из длинных цепочек основных элементов, вновь и вновь повторяющихся в строго определенном порядке. Иногда такая последовательность элементов встречается не одну тысячу раз — причем, на первый взгляд, совершенно бесцельно. Вполне понятно, что ученые долгое время называли эту часть ДНК "бросовой" — то есть излишней, не обладающей каким-либо значением и не выполняющей какой-либо функции. Они полагали, что все эти цепочки химических элементов уцелели лишь потому, что раз за разом дублировались при делении клетки.

Ibid, p. 13: "Лишь крохотная часть молекулы ДНК — около 1 процента в человеческом организме — содержит набор программ, направленных на синтез определенных протеинов".

Ibid.

Но тут встает вопрос естественного отбора. Зачем бы природе понадобилось сохранять такое количество ненужных данных, заботливо воспроизводя их в каждой очередной клетке?

На сегодняшний день ученым удалось по-новому взглянуть на эту проблему. Как оказалось, концепция "бросовой ДНК" не выдержала испытания временем. На самом деле эти "ненужные" части играют жизненно важную роль в регулировании клеточных процессов. И они столь же необходимы для здоровья и функционирования всего организма, как и хорошо изученные кодирующие секции. Однако я не собираюсь приводить здесь тех медицинских выкладок, которые стали результатом тщательного исследования "некодирующей" ДНК. На самом деле меня куда больше интересуют результаты других изысканий, также касающиеся информации, записанной на длинных и малоизученных цепочках этого полимера.

Послание Зипфа

Всем человеческим языкам присуща одна общая и несколько неожиданная тенденция. Она получила название закона Зипфа — по имени лингвиста Джорджа Зипфа, который открыл ее в 1939 году. Он изучал тексты на самых разных языках и организовывал слова в порядке их значимости. Как оказалось, существует точное математическое соотношение между уровнем значимости слова и частотой его употребления в тексте. И это справедливо для любого языка — будь то английский, японский, арабский, урду, коса и так далее. Вне зависимости от текста, стоило Зипфу вычертить диаграмму, которая сопоставляла частоту употребления слова и его значимость, и у ученого выходила прямая линия "с уклоном в –1 для каждого национального языка" [1232] .

Science, Vol. 266, 25 November 1994, p. 1320.

Для того, чтобы понять общий принцип, представьте книгу с любым количеством слов — в 60 тысяч, или в 114 тысяч, или какого-либо иного объема. И если наиболее частое слово — то есть слово со степенью значимости номер 1 — будет употребляться в этой книге 10 тысяч раз, то вы можете быть уверены в том, что десятое по частоте употребления (а следовательно, и по значимости) слово встретится в книге 1 тысячу раз, а сотое наиболее частое слово — только 100 раз. Разумеется, цифры будут варьироваться от текста к тексту — в зависимости от общей длины сочинения. Однако точная математическая пропорция между значимостью и частотой употребления слова останется все та же. В этом, вкратце, и состоит закон Зипфа [1233] .

Science News, 146 (24), 10 December 1994, p. 391.

А

вот и еще одна, даже более странная, вещь. В середине девяностых годов XX века исследователи из Бостонского университета и Гарвардского медицинского факультета изучили 37 последовательностей ДНК, в каждой из которых содержалось как минимум 50 тысяч парных базовых элементов, две более коротких последовательности и еще одну, с общим содержанием в 2,2 миллиона парных элементов. И там, где было возможно, изучались как кодирующие, так и некодирующие области ДНК [1234] . Ученые обнаружили, что во всех последовательностях существовали отчетливые узоры из трех, четырех, пяти, шести, семи и восьми парных элементов — своего рода отдельные "слова". И это побудило их применить к материалу два стандартных лингвистических теста. Один из этих тестов был основан на методе Зипфа. Все "слова" ДНК распределили в соответствии с их повторяемостью, после чего вычертили гистограмму, соотносящую значимость каждого слова с фактической частотой его употребления в "тексте".

Ibid.

Оценка кодирующих регионов показала, что они не подчиняются закону Зипфа. Этого-то как раз и следовало ожидать, учитывая, что подобные регионы представляют собой всего лишь коды, а не языки. И служат они всего лишь образцами для создания особых протеинов [1235] . "В кодирующих частях нет грамматики, — замечает по этому поводу ведущий специалист Эжен Стэнли. — Каждый триплет [базовых элементов] соответствует определенной аминокислоте [входящей в состав протеина]. Здесь нет никакой высшей структуры" [1236] .

Ibid.

Science, Vol. 266, p. 1320.

Что ж, вполне предсказуемо и весьма утешительно. Разумеется, в ДНК нет никаких разумных посланий, и она не пытается передать их нам с помощью своего языка. Ведь если бы это и в самом деле было так, то все принципы современного эволюционного знания оказались бы перевернуты с ног на голову. Однако далее произошло нечто неожиданное и "по-настоящему удивительное", как сказал об этом Эжен Стэнли [1237] . Это поистине непостижимое и удивительное открытие заключалось в том, что всякий раз, когда исследовались некодирующие регионы ДНК, они полностью подпадали под закон Зипфа [1238] . Если бы эти последовательности ДНК представляли собой книги, страницы которых оказались бы заполнены неизвестными нам буквами, то мы вынуждены были бы сделать вывод, что перед нами не просто мешанина из букв, но полноценный, организованный язык.

Ibid.

Ibid.

Сопоставление частоты употребления со значимостью "слов" в некодирующей ДНК позволяет вычертить гистограмму, характерную для обычных языков. Зато кодирующие части ДНК не соответствуют этому закону (по Эжену Стэнли, Science, 25 ноября 1994 года)

И Стэнли, не колеблясь, делает подобный вывод. По его мнению, некодирующие части ДНК заключают в себе "структурированный язык, который самым кардинальным образом отличается от кодирующей системы генов" [1239] . Таким образом, мы должны принять во внимание возможность того, что "бросовая" ДНК потенциально содержит некий вид послания" [1240] .

Science News, 146 (24), p. 391.

Science, Vol. 266, op. cit, p. 1320.

Столь смелая идея получила дальнейшее подтверждение благодаря второму лингвистическому тесту, который эта группа ученых также применила к последовательностям ДНК. Этот тест был разработан в пятидесятых годах XX века теоретиком информатики Клодом Шэнноном. С его помощью можно отличить тексты, написанные на настоящих языках, от текстов, представляющих набор из букв. Происходит это благодаря количественной классификации любой цепочки последовательных элементов текста. Этот тест работает и является универсальным, поскольку "языки представляют собой множественные последовательности… Выявив подобные характеристики, вы сможете даже обнаружить типографскую ошибку. Что касается случайной последовательности букв, то она никогда не отличается подобной множественностью" [1241] .

Ibid.