Чтение онлайн

Даже сегодня есть такие, как Джордж Дайсон, который в своей книге «Собор Тьюринга» (2012) утверждает, что примитивные осколки реплицирующихся программ из вселенной Барричелли – это предки линий мультимегабайтных программ, плодящихся в современной цифровой вселенной, во Всемирной сети и за ее пределами {41} . Он утверждает, что теперь есть вселенная самовоспроизводящихся цифровых записей, которая прирастает на триллионы бит в секунду, «вселенная чисел с собственной жизнью» {42} . Эти виртуальные ландшафты расширяются экспоненциально и, как наблюдал сам Дайсон, начинают становиться цифровым аналогом вселенной ДНК.

Но эти виртуальные пастбища на самом деле относительно скудны. В 1953 году, всего через полгода после попытки создать эволюцию в искусственной вселенной, Барричелли обнаружил серьезные барьеры, в которые упирается любая попытка породить искусственную жизнь в компьютере. Он сообщал, что «для того чтобы объяснить формирование таких сложных органов и способностей, как у живых организмов, чего-то не хватает… Сколько бы мы ни делали мутаций, цифры всегда останутся цифрами. Цифры сами по себе никогда не станут живыми организмами! {43} »

Искусственная жизнь в своем исходно задуманном виде обрела новое виртуальное существование в форме игр и кинофильмов: смертоносный Hal 9000 из «Одиссеи 2001 года», кровожадный Скайнет из фильмов о Терминаторе, злонамеренные машины в «Матрице». Однако реальность пока сильно отстает. В компьютерной искусственной жизни нет разницы между генетической последовательностью (генотипом) произведенного организма и ее физическим выражением – фенотипом. В случае с живой клеткой текст ДНК выражается в форме РНК, белков и клеток, образующих все физические субстанции жизни. Искусственные системы жизни быстро выдыхаются, потому что генетические возможности в компьютерной модели не имеют открытого финала, но предопределены. В отличие от биологического мира, исход компьютерной эволюции заложен еще при ее программировании.

В науке предметы химии, биологии и информатики счастливо сошлись в моей дисциплине – геномике. Цифровые компьютеры, созданные ДНК-машинами (людьми), теперь научились читать зашифрованные в ДНК инструкции, анализировать их и писать, чтобы создавать новые разновидности ДНК-машин (синтетическую жизнь). Когда мы объявили о создании первой синтетической клетки, некоторые спрашивали нас, не «играем ли мы в Бога». В ограниченном смысле я полагаю, что играем – поскольку мы показали этим экспериментом, что для создания новой жизни Бог необязателен. Я считал, что созданием синтетической жизни из химикатов мы наконец-то раз и навсегда отправили на покой последние остатки виталистических представлений. Но, кажется, я недооценил, до какой степени современное научное мышление все еще пронизано виталистическими установками. Установка – это враг научного прогресса. Установка, что генетический материал – это белки, задержала открытие ДНК как носителя информации примерно на полвека.

В течение второй половины ХХ века мы пришли к пониманию, что ДНК и есть шрёдингеровская «кодированная запись», расшифровали ее сложный смысл и начали представлять, как именно она направляет жизненные процессы. Это эпическое приключение в понимании отметило рождение новой эры в науке – той науке, что лежит на стыке биологии и технологии.

В том же году, когда Шрёдингер читал свои эпохальные лекции в Дублине, наконец была открыта химическая природа его «кодированной записи» и вообще наследственности. Это дало новый взгляд на тему, интересовавшую, интриговавшую, захватывавшую и морочившую наших предков с самой зари человеческого сознания. У великого воина могло быть много детей, но ни один из них не имел той же стати или склонностей к битвам. Иные семьи поражала некая болезнь, причем она проявлялась из поколения в поколение в каком-то случайном порядке, ею страдали одни потомки и не болели другие. Почему у индивидуумов проявляются или, чаще, не проявляются определенные физические черты родителей и даже более дальних родственников? Одни и те же вопросы задавали тысячи лет, и не только о нашем собственном виде, но и о скоте, посевных культурах, плодовых растениях, собаках и так далее.

На протяжении тысячелетий со времени зарождения земледелия и одомашнивания животных об этих тайнах появлялось много догадок. У Аристотеля было смутное представление о фундаментальных принципах, когда он писал, что в курином яйце заключено «понятие» цыпленка, а желудь «осведомлен» о том, как устроен дуб. В XVIII веке в результате развития знаний о растительном и животном разнообразии, а также систематики стали появляться новые идеи о наследственности. Дед Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин (1731–1802), могучая интеллектуальная сила в Англии XVIII века, сформулировал одну из первых формальных теорий эволюции в первом томе «Зоономии, или Законов органической жизни» {45} (1794–1796), где он сказал, что «все живые животные произошли от одного живого волокна». Классическая генетика в том виде, как мы ее понимаем, началась в 1850-х и 1860-х, когда моравский монах Грегор Мендель (1822–1884) попытался составить правила наследственности, по которым происходит гибридизация растений. Но лишь в последние семьдесят лет ученые сделали замечательное открытие, что «волокна» или «нити», которые предложил Эразм Дарвин, действительно используются для программирования каждого организма на планете с помощью молекулярных роботов.

До середины прошлого века большинство ученых считали, что нести генетическую информацию могут только белки. С учетом того, что жизнь так сложна, они полагали, что ДНК – полимер, состоящий всего из четырех химических единиц, – слишком проста по строению, чтобы передавать достаточно данных следующему поколению, и что это просто поддерживающая структура для белкового генетического материала. Белки же сделаны из двадцати разных аминокислот и имеют сложную первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры, а ДНК – это всего лишь полимерная нить. Только белки, которые окутывают хромосомы, казались достаточно сложными, чтобы работать как шрёдингеровский «апериодический кристалл», способный нести весь объем информации, которую следует передавать от клетки к клетке во время ее деления.

Это отношение начало меняться в 1944 году, когда были опубликованы подробности красивого простого эксперимента. Открытие, что именно ДНК, а не белок, настоящий носитель наследственной информации, было сделано Освальдом Эвери (1877–1955) в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке. Выделив вещество, которое могло менять некоторые свойства одного штамма бактерий на свойства другого в процессе, называемом трансформацией, он обнаружил, что полимер ДНК и был на самом деле тем «трансформирующим фактором», который придавал клеткам новые свойства.

Эвери, которому тогда было 65 лет и который уже собирался на пенсию, и его коллеги Колин Манро Маклеод и Маклин Маккарти повторили то же наблюдение, что почти на двадцать лет раньше сделал бактериолог Фредерик Гриффит (1879–1941) в Лондоне. Гриффит изучал пневмококк (Streptococcus pneumoniae) – бактерию, которая вызывает эпидемии пневмонии и существует в двух разных формах: R– форме, которая под микроскопом выглядит шершавой (rough) и незаразна, и S– форме, или smooth, гладкая, которая может вызывать смертельно опасную болезнь. У пациентов с пневмонией обнаруживались обе формы – R и S.

Гриффит задумался, не превращаются ли друг в друга летальная и безобидная формы бактерии. Чтобы ответить на этот вопрос, он придумал хитрый эксперимент, в котором колол мышам безвредные R– клетки вместе с S– клетками, предварительно убитыми нагревом. Можно было ожидать, что мыши выживут, поскольку когда им кололи только убитую вирулентную форму S, то грызуны выживали. Однако неожиданно, когда живая невирулентная форма R поступила вместе с мертвыми клетками формы S, мыши стали умирать. Из умерших мышей Гриффит получил живые клетки как R-, так и S– типа. Он рассудил, что некая субстанция из убитых нагревом S– клеток перешла в R– клетки и превратила их в S– форму. Поскольку это изменение наследовалось в поколениях бактерий, было сочтено, что этот фактор – генетический материал. Гриффит назвал этот процесс «трансформацией», хотя не имел представления об истинной природе «трансформирующего фактора».