Демон Дарвина. Идея оптимальности - Горбань А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Интересный и важный пример наследуемых единиц дают состояния так называемых генетических триггеров. В 1961 году известные исследователи Ж. Моно и Ф. Жакоб предложили схему наследственной передачи информации об активности генов. Пусть в молекуле ДНК есть два участка - оперона, каждый из которых отвечает за синтез группы белков. Предположим, что некоторые белки, синтезируемые с помощью первого оперона, оказывают регулирующее влияние на считывание информации со второго и обратно.
Нетрудно представить такую ситуацию, когда один оперон выключает другой и, следовательно, активным может быть только один из них. Информация о том, какой оперон активен, может передаваться от клетки к клетке, от родителей - потомкам, пока в результате случайности
128
или специфического внешнего воздействия не произойдет переключение триггера, после чего активным станет другой оперон и это снова будет передаваться из поколения в поколение до следующего переключения.
Гипотеза Ж. Моно и Ф. Жакоба о существовании генетических триггеров выглядит довольно правдоподобно, особенно если учесть наличие у многих организмов большого числа “молчащих” генов. Есть эксперименты, укладывающиеся в эту гипотезу [126], но до сих пор все же неясно, насколько важны генетические триггеры и их аналоги (триггер только простейший вариант наследуемого режима функционирования системы считывания генетической информации и синтеза белка).
Наследуемая единица - состояние генетического триггера. На первый взгляд, существует отличие единицы-состояния от единицы-гена, кажущееся очень значительным. Ген представляется как часть молекулы ДНК и может рассматриваться как частица. Осмыслен, например, вопрос: из чего состоит ген" Состояние не является ни частицей, ни “вещью” в обычном понимании этого слова. Тем не менее, с точки зрения, определяемой процессом воспроизводства, ген-частица и передаваемое по наследству состояние стоят в одном ряду наследуемых единиц.
Человека, знакомого с физикой, это не должно сильно удивлять. Есть реальность частиц воды, а есть реальность бегущей по воде волны . Волна является не “вещью”, а состоянием движения, процессом, а не субстратом. Но от этого она не становится менее реальной, чем молекула воды.
Если уже говорить точно, то наш организм постоянно обновляет свои составные части и с этой точки зрения более похож на волны, чем на “вещь”. Реальность Жизни ближе к реальности волны, бегущей по неравновесной среде, чем к реальности отдельной частицы. Еще уточняя, заметим, что где-то на вершине формализма квантовой физики различие между частицей и квазичастицей - состоянием движения многих частиц -становится весьма условным. В записных книжках И. А. Полетаева набросок “программы построения теории жизни” начинается с тезиса: “Жизнь есть процесс, а не состояние”.
Успехи молекулярной генетики во многом связаны с представлением о том, что единицы наследственности можно вынуть из процесса жизни и рассматривать как вещество. Эта точка зрения оказалась очень плодотворной, но и ограниченность ее очевидна. Отбрасывается важная возможность - не допускаются к рассмотрению наследуемые единицы, неразрывно связанные с процессом жизни и разрушающиеся при ее остановке, так сказать, динамически существующие единицы. Идея о возможности таких единиц была высказана Ю. А. Филипченко в 1929 г. После успеха Моно и Жакоба в развитии этой идеи приняли участие многие исследователи: Б. Мак-Клинток, Р. Н. Чураев и другие (см. обзор М. Д. Голубовского [34]).
129
Но является ли состояние генетического триггера чисто динамической единицей? Ведь его передача по наследству от клетки к клетке может быть представлена просто как передача молекул-регуляторов , посредством которых включаются и выключаются опероны. Ну и что? Чисто динамическая единица, не оставляющая никакого следа в материале клетки, наверняка чрезвычайно редкое явление. Вот разве что фаза клеточного деления при постоянстве периода. Если, скажем, период деления - час, то она есть положение минутной стрелки в момент деления. Но этот пример вряд ли имеет общебиологическое значение.
И все же регуляторная молекула есть только сигнал выключения, а не полноценный эквивалент единицы-состояния. По этой молекуле невозможно “прочитать” что-нибудь существенное о признаках, связанных с триггером. Она существенно дальше от исполняемой функции, чем, например, ДНК. Точнее, конечно, говорить о передаче единиц-состояний, “эпигенов”.
Но передается не только эпиген состояния-триггера или более сложной системы связей. Отсюда возникает представление о наследуемых единицах-механизмах. В первую очередь к ним можно причислить различные механизмы взаимодействия генов (те же триггеры, например). Отношение единиц-механизмов к единицам-состояниям напоминает связь кариотипа (числа, строения и формы хромосом) с генотипом в классической генетике.
Может быть так, что меняются состояния, изменяются генетические тексты, а механизм живет и функционирует так же, как некоторые детали кариотипа сохраняются при изменении генов. Эту параллель кариотип -механизм можно продолжить и далее. Ведь структуру хромосом во многом определяет то, как проходят кроссинговеры, в ходе которых хромосомы обмениваются участками. Поэтому можно попытаться определить наследуемые механизмы кроссинговеров и расшифровывать структуру хромосом как составную часть этих механизмов.
