Счастливый клевер человечества

Генетический код

Ученые точно не знают, какими были первые самокопирующиеся молекулы-репликаторы, но уверены в том, что одна из них была чрезвычайно близка к РНК, иначе вряд ли бы все живое на Земле имело в своем составе сходную с рибосомной РНК структуру. Репликаторы привлекают свои противоположности, и это напоминает старый процесс получения фотографии, когда из негатива на фотопленке печаталась его противоположность – позитив.

Из первичного образования возникли более сложные структуры – гены или репликаторы-инструкции. Гены уже возможно было интерпретировать как инструкции в генетическом коде. Зависящие друг от друга в плане репликации гены образовали геномы или сложные объединения генов, зависящих друг от друга при копировании. Процесс копирования генома давал жизнь живым организмам. Таким образом, генетический код – это тот же язык, только используемый для создания организмов.

В ходе реализации проекта «Геном человека», который я еще не раз упомяну на этих страницах, выявилось, что человеческий геном содержит 20 000–25 000 активных генов и 3,1 млрд пар оснований. Число возможных комбинаций на десятки порядков больше, чем атомов во всей Вселенной (примерно 1080)! Если бы существовала книга возможных вариантов геномов, которые можно собрать из этих 3,1 млрд пар, и каждый из них занимал бы одну страницу, а сама страница состояла бы из одного атома, то у Вселенной не хватило бы строительного материала для ее создания.

Эволюционный алгоритм

С создания молекулы ДНК по дизайн-схеме начинается эволюционный алгоритм (рис. 2). Эволюция создает дизайн без дизайнера. Алгоритм, который быстро и надежно находит хороший дизайн в огромной и несуществующей книге дизайнов. Кодирование дизайна осуществляется по определенной схеме, которая позволяет осуществлять и декодировать дизайн, аккуратно считывая его описание. Реально воплощенные благодаря «анонимному» дизайнеру в жизнь организмы не только встраиваются в экосистему, но и взаимодействуют между собой. Организмов рождается больше, чем может выжить, – так рождается конкуренция, в которой выживают не сильнейшие организмы или виды, а… дизайн-схемы – гены!

1. Создание

Чтобы собрать организм по одной из дизайн-схем, представленных в книге дизайнов, необходима схема, компоненты, из которых она состоит, а также квалифицированный чтец и сборщик. Задача последнего точно и аккуратно собрать по схеме из заданных компонентов (четырех азотистых оснований) новый организм. Гениальность природы состоит в том, что ДНК одновременно является и дизайн-схемой, и ее сборщиком. По сути дела, это универсальный конструктор, который помимо сборки (копирования) способен еще сохранять и модифицировать схему. Дальнейшее действие эволюционного алгоритма протекает при наличии читателя схемы, ее сборщика и с помощью естественного отбора.

2. Встраивание

Созданием кода эволюционный алгоритм не ограничивается. На втором этапе происходит встраивание созданной ДНК в естественную среду обитания. Живому организму предстоит занять свою нишу (ареал обитания) в некой экосистеме, где он начнет взаимодействовать с другими организмами. В результате этого внутривидового и межвидового взаимодействия организмов, а также их взаимодействия с окружающей средой популяция вида, к которому принадлежит организм, численно растет и постепенно изменяет саму окружающую среду.

3. Конкуренция