Чтение онлайн

Защиту информации от помех при хранении организм осуществляет посредством хорошей изоляции зародышевых клеток, ее передачу – с помощью прецизионного механизма хромосомных делений и т.п. Далее, эта информация сблокирована в гены, а гены – в блоки высшего порядка, в хромосомы («фразы наследственного текста»). Наконец, каждый генотип содержит избыточную информацию, о чем говорит тот факт, что повреждение яйцеклетки – разумеется, до определенной степени – не препятствует формированию неповрежденного организма. [XI] В процессе развития генотипическая информация превращается в фенотипическую. Фенотипом мы называем ту окончательную форму системы (то есть ее морфологические черты наравне с физиологическими чертами, а следовательно, и функциями), которая возникает как равнодействующая наследственных (генотипических) факторов и влияния внешней среды.

Если воспользоваться наглядной моделью, то генотип – это как бы пустой и съежившийся детский воздушный шарик. Если мы вложим его в граненый сосуд и надуем, то шарик, который по «генотипической тенденции» должен был бы округлиться, приспособит свою форму к форме сосуда. Существенным свойством органического развития является его пластичность, обязанная своим происхождением «регуляционным буферам», которые служат как бы «амортизирующей прокладкой» между генотипическими инструкциями и требованиями среды. Попросту говоря, организм может жить в условиях даже не очень благоприятных, то есть таких, которые выходят за стандартные рамки генотипической программы. Равнинное растение может вырасти и в горах, но формой оно уподобится горным растениям; иначе говоря, фенотип его изменится, а генотип нет, ибо если перенести его зерна на равнину, то из них опять появятся растения первоначальной формы.

Как происходит эволюционный кругооборот информации? Он осуществляется циклически; система эта состоит из двух каналов. Источником информации, передаваемой по первому каналу, являются зрелые особи во время акта размножения. Но поскольку не все они могут размножаться в равной мере и преимуществом пользуются особи, приспособленные наилучшим образом, то эти их приспособительные черты, в том числе и фенотипические, принимают участие в «конкурсе передатчиков». Поэтому источником такой информации мы считаем в итоге не сами размножающиеся организмы, а весь их биогеоценоз, то есть эти организмы вместе с их средой (и другими живущими в ней организмами, потому что и к их наличию нужно приспосабливаться). В конечном счете информация идет от биогеоценоза, через развитие плода, к последующему поколению взрослых особей. Это эмбриогенетический канал, передающий генотипическую информацию. По другому – обратному – каналу течет информация от зрелых особей к биогеоценозу; но это уже информация фенотипическая, поскольку она передается «на уровне» целых особей, а не «на уровне» зародышевых клеток. Фенотипическая информация – это попросту вся жизнедеятельность организмов (то, чем они питаются, как питаются, как приспосабливаются к биогеоценозу, как изменяют его своим существованием, как происходит естественный отбор и т.д.). [95]

Итак, по первому каналу идет информация, закодированная в хромосомах, на молекулярном уровне, а по обратному каналу передается макроскопическая, фенотипическая информация, проявляющаяся в адаптации, в борьбе за существование и в половом отборе. Фенотип (зрелая особь) всегда содержит больше информации, чем генотип, потому что влияние среды представляет собой информацию внешнего происхождения. Коль скоро кругооборот информации совершается не на одном уровне, она должна подвергаться где-то преобразованию, которое «переводит» один ее «код» в другой. Это происходит в процессе эмбриогенеза: такой процесс как раз является «переводом» с молекулярного языка на язык организма. Так микроинформация превращается в макроинформацию.

В вышеописанном кругообороте не происходит никаких генотипических изменений – следовательно, нет и эволюции. Эволюция возникает благодаря спонтанно происходящим «ляпсусам» в генотипической передаче. Гены мутируют не направленно, а вслепую и лотерейно. Только селекция среды отбирает, то есть закрепляет в последующих поколениях, те мутации, которые увеличивают приспособленность к среде – шансы на выживание. Антиэнтропийное (то есть накапливающее порядок) действие селекции можно имитировать на цифровой машине. Ввиду отсутствия таковой сыграем в «эволюционную игру».

Разделим большую компанию детей на численно одинаковые группы. Пусть первая группа представляет собой первое поколение организмов. «Эволюция» начинается в тот момент, когда каждому ребенку этой группы мы вручаем его «генотип». Это пакетик, в котором находится пелерина из фольги, а также инструкция. Если стремиться к педантизму, то можно сказать, что пелерина соответствует материалу яйцеклетки (плазма), а инструкция – хромосомам ядра. Из инструкции «организм» узнает, «как ему надлежит развиваться». «Развитие» состоит в том, что он должен надеть пелерину и пробежать через коридор, в котором открыто боковое окно. За окном стоит стрелок с пугачом, заряженным горохом. Тот, в кого попала горошина, «гибнет в борьбе за существование», а значит, не может «размножиться». Тот, кто пробежит невредимым, снова вкладывает пелерину и инструкцию в пакет и эту «генотипическую инструкцию» передает представителю «следующего поколения». У пелерин разные оттенки серого цвета, от очень светлых до почти черных, а стены коридора темно-серые. Стрелку тем легче попасть в бегущего, чем заметнее силуэт последнего выделяется на фоне стены. Наибольшие шансы «выжить в борьбе за существование» имеют те, у кого пелерина по оттенку похожа на стены коридора. Таким образом, среда действует как фильтр, отсеивая тех, кто к ней хуже приспособлен. Развивается «мимикрия», то есть уподобление цвету окружающей среды. Вместе с тем уменьшается первоначальный широкий разброс индивидуальных расцветок.

Однако не всеми шансами на выживание бегущий обязан «генотипу», то есть цвету пелерины. Наблюдая за своими предшественниками или просто ориентируясь по обстановке, он понимает, что определенный способ поведения (быстрый бег, бег согнувшись и т.п.) также мешает стрелку попасть, а тем самым увеличивает шансы «выжить». Таким образом, индивидуум приобретает благодаря среде негенотипическую информацию, которой не было в инструкции. Это – фенотипическая информация. Она является его личным приобретением. Но фенотипическая информация не наследуется, ибо «следующему поколению» передается только «зародышевая клетка», то есть пакет с пелериной и инструкцией. Как мы видим из этого, свойства, приобретенные в индивидуальном развитии, не наследуются. После некоторого числа «пробегов» через «среду» «выживают» только те, генотип и фенотип которых (цвет пелерины и образ действий) дают наибольшие шансы на спасение. Группа, вначале разнородная, уравнивается. Выживают только самые быстрые, самые ловкие и одетые в пелерины защитного цвета. Однако каждое следующее «поколение» получает только генотипическую информацию; фенотипическую ему приходится добывать собственными силами.

Пускай теперь вследствие производственного брака среди пелерин появляются пятнистые. Это влияние «шума» играет роль генотипической мутации. Пятнистые пелерины четко выделяются на фоне стен, поэтому «мутанты» имеют очень мало шансов на «выживание». В результате их очень быстро «уничтожает» стрелок с пугачом, которого можно толковать как «хищника». Но если мы оклеим стены коридора пятнистыми обоями (изменение среды), ситуация внезапно изменится: теперь выживать будут только мутанты, и эта новая наследственная информация вскоре вытеснит прежнюю из всей популяции.

Процесс надевания пелерины и прочтения инструкции является, как мы уже говорили, эквивалентом эмбриогенеза, во время которого по мере формирования организма развиваются и его функции. Вся эта совокупность действий означает передачу генотипической информации в эмбриогенезе по первому информационному каналу (от биогеоценоза к зрелым особям). Обучиться наилучшему способу пробегать сквозь среду – это значит приобрести фенотипическую информацию. Каждый, кто благополучно миновал критическую точку, несет уже два вида информации: наследуемую, генотипическую, и ненаследуемую, фенотипическую. Эта последняя навсегда исчезает с эволюционной сцены вместе со своим носителем. А генотипическая информация, которая прошла через «фильтр», передается «из рук в руки»; это ее обратная передача (по второму каналу).

Таким образом, и в нашей модели информация идет от биогеоценоза к зрелым особям на «микроскопическом» уровне (открывание полученного пакета, ознакомление с инструкцией и т.д.), а от организмов обратно к биогеоценозу – на макроскопическом уровне (поскольку сам по себе пакет, то есть генотип, не пройдет сквозь среду; пройти должна вся особь, являющаяся его «носителем»). Биогеоценоз в этой игре – весь коридор вместе с бегущими детьми (среда, в которой обитает популяция).

Некоторые биологи, например Шмальгаузен, полагают, что кругооборот информации действительно происходит указанным образом, но что зрелый организм содержит ее не больше, чем содержал генотип, – иначе говоря, рост информации, вызванный игрою связей между особью и средой, является только кажущимся и возникает как результат действия регуляционных механизмов, которые организм создал на основе генотипической информации. Пластичность этих реакций создает иллюзию, будто произошло реальное увеличение содержащейся в организме информации.