Сознание как инстинкт. Загадки мозга: откуда берется психика - Майкл Газзанига

Барбьери сердито замечает, что «естественный отбор – это отложенное последствие молекулярного копирования, и он мог бы стать единственным механизмом эволюции, если бы единственным базовым механизмом жизни было бы копирование»[15]. Но оно таковым не является. Хотя гены и могут служить сами себе шаблонами и таким образом воспроизводиться, у белков подобной возможности нет. Хитрость в том, что наследуются только те молекулы, которые могут быть скопированы, поэтому информация о том, как создать белок, должна поступать из генов. Как пишет Барбьери, первые производители белков обязаны своим блестящим будущим «способности устанавливать точное соответствие между генами и белками, ибо без этого не было бы биологической специфичности, а без специфичности не было бы наследственности и воспроизводства. Не будь специфического соответствия между генами и белками, не было бы и жизни в том виде, в каком мы ее знаем»[16]. Специфическое соответствие, о котором он говорит, – это и есть код. Прежде чем мог начаться естественный отбор, должен был появиться код.

Для нас же важно вот что: если бы соответствие не было кодом, а определялось стереохимией, как предполагалось сначала, оно устанавливалось бы автоматически – то есть было бы предопределено. Но не механизм стал сюрпризом для биологов. Мостик между генами и кодируемыми последовательностями аминокислот, образующими белки, строят молекулы транспортной РНК. В этих молекулах есть участки (последовательности) распознавания двух типов – для кодона (группы из трех нуклеотидов) и для аминокислоты, что позволяет связывать кодон с аминокислотой. Кроме того, если бы участок распознавания работал детерминированно, соответствие кодона определенной аминокислоте могло бы устанавливаться автоматически, чего не происходит. Оба участка разделены физически и работают независимо друг от друга. «Обязательной связи кодона с аминокислотой нет, а специфическое соответствие между ними может быть следствием только установившихся правил. Иными словами, биологическую специфичность гарантирует только действующий код, а значит, ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов генетический код как лингвистическую метафору», – пишет Барбьери. Он подводит нас к следующему выводу: «Клетка является самой что ни на есть семиотической системой, так как содержит все главные признаки таких систем – знаки, значения и коды, – созданные одним и тем же кодировщиком»[17].

В литературе то и дело появляются сообщения о подобных биосемиотических системах, противоречащие фундаментальным теориям современной биологии. Недавно ученые выяснили, что головоногие (к этому классу моллюсков принадлежат осьминоги) могут перекодировать свои РНК. Молекулы РНК обладают способностью создавать коды с ДНК (в той части, которая распознает триплеты кодонов ДНК) и с белками (в другой части РНК, которая распознает аминокислоты). Перекодировка РНК предполагает, что могут быть созданы новые белки при той же последовательности символов ДНК. Итоговый результат – нарушение взаимно однозначного соответствия генов и белков[18]. Это очень важно. Это аргумент против всех трех концепций биологии, недооценивающих семиотические системы в живых организмах. Система способна менять свой код. В системе есть внутренний кодировщик для биологических обновлений – создания новых белков, – осуществляемых иным путем, нежели через естественный отбор. Это говорит о произвольности связи символа с его смыслом в живой системе.

Если символы в живых системах произвольны и в роли кодировщика выступает РНК, то с чем связан такой интерес к ДНК? Почему именно ДНК вот уже несколько сотен миллионов лет держит монополию на молекулярную символику? Как физический объект, ДНК – в отличие от РНК – имеет невероятно стабильную структуру. Благодаря этому она на протяжении всей эволюции остается основной символьной структурой. Однако, при всей нынешней стабильности ДНК в клетках нашего и прочих живых организмов, в эру зарождения жизни дела обстояли иначе. Случайные перемещения и перегруппировки молекул в необратимых и вероятностных процессах естественного отбора привели к формированию молекул, напоминающих основания нуклеотидов. В ходе дальнейших перетасовок сохранились и воспроизвелись самые успешные компоненты и последовательности ДНК.

Но что мы подразумеваем под словом «успешные» по отношению к ДНК? В состав ДНК входят четыре разных нуклеотида. Гены – это цепочки нуклеотидов, соединенных в определенном порядке, которые служат символическими прописями (инструкциями) для создания белков. Чем обусловлен успех последовательности ДНК? Что вкладывается в понятие «успех» – физическая стабильность на протяжении всей жизни организма? Или имеется в виду надежное кодирование информации для успешного воспроизводства организма? Мы подразумеваем оба эти условия. Как структура наследуемой памяти, накладывающей ограничения на построение ДНК, сама ДНК вследствие свойств входящих в ее состав нуклеотидных оснований термодинамически стабильна в водной среде клетки и подчиняется законам Ньютона. Но как информационная (субъективная) единица, ДНК следует не законам, а правилам: отбирает информацию, наиболее надежную и полезную для выживания и воспроизводства организма. Были отобраны те нуклеотиды, что составляют ДНК и несут выраженную в символах информацию, и, несмотря на субъективность, по ходу эволюции они сохранились в устойчивой форме, чтобы и впредь добросовестно выполнять свои обязанности, – в отличие от профессоров, которые, получив штатную должность, могут работать ни шатко ни валко.

В процессе репликации, выстроенной по определенным правилам, эти нуклеотиды считываются и транслируются в линейные цепочки аминокислот, образующих ферменты и белки. Набор правил называется генетическим кодом. Последовательность задается в ДНК, а работают с кодом молекулы РНК. Конкретные последовательности трех нуклеотидов – кодоны – служат символьным отображением конкретных последовательностей аминокислот. Разночтений тут быть не может, но каждой аминокислоте не обязательно отвечает единственный кодон. Например, аргинин символизируется шестью разными кодонами, а триптофан – только одним. Однако компоненты последовательности ДНК (символ) – не то же самое, что компоненты аминокислотной последовательности (его значение), точно так же, как слова, обозначающие компоненты рецепта, – не то же самое, что сами компоненты.

После того как выполнен процесс трансляции последовательности ДНК в цепочку аминокислот, инструкторская функция ДНК приостанавливается – на время. Но это не значит, что данная цепочка символов больше не накладывает ограничений на материальную структуру тех же аминокислот. Вновь сформированная цепь аминокислот (учтите, что аминокислоты связываются друг с другом не спонтанно) складывается с образованием новых химических связей между молекулами, которые действуют наподобие слабых магнитов. Где именно образуются связи и как складывается цепочка, зависит от типа имеющихся аминокислот, а происходит все это согласно символьному предписанию. Здесь есть один очень тонкий момент. Как только аминокислоты займут свои места, образующиеся связи будут подчиняться физическим законам. Одни аминокислоты любят воду, другие стараются держаться от нее подальше; некоторые аминокислоты хорошо – порой даже очень крепко – связываются друг с другом. Взаимодействие аминокислоты с ближайшими соседями приводит к тому, что цепь укладывается в объемную структуру – белок[19]. В процессе укладки линейная последовательность аминокислот, регулируемая правилами, превращается в законопослушную объемную, динамичную, контролирующую функцию структуру (белок).