Ознакомительная версия. Доступно 8 страниц из 39
Как бы то ни было, нечто подобное этой уловке произошло естественно и самопроизвольно четыре тысячи миллионов лет назад, когда мир был молод, — с того-то момента и берет свое начало взрыв жизни и информации. (Возможно, впрочем, что наследуемым признаком тогда была не лево- и правосторонняя конфигурация молекул, а что-то другое.) Но для нормального протекания такого взрыва требуется нечто большее, чем просто наследственность. Даже если левовращающая и правовращающая формы некой молекулы действительно обладают способностью передавать свои свойства потомству, последствия их конкуренции не будут особенно интересными, поскольку разновидностей только две. Как только кто-то — к примеру, левши — одержит победу в соревновании, на этом вся история и закончится. Никакого дальнейшего развития не будет.
Более крупные молекулы могут обладать право- и левосторонней ориентацией в различных участках своей структуры. Так, у молекулы антибиотика монензина семнадцать центров асимметрии, каждый из которых имеет либо левовращающую, либо правовращающую конфигурацию. Двойка, помноженная на саму себя 17 раз, дает число 131 072 — следовательно, существует именно столько четко различимых форм данной молекулы. Если бы эти 131 072 разновидности обладали таким свойством, как подлинная наследственность, то есть если бы каждая молекула могла порождать себе подобные, вышло бы весьма замысловатое соревнование, где представители наиболее успешной разновидности из 131 072 постепенно становились бы все многочисленнее. Но даже такой вариант наследственности был бы неполноценным, поскольку 131 072 — число хоть и большое, но конечное. Чтобы взрыв жизни заслуживал своего названия, требуется не только наследственность, но и бесконечная, неограниченная изменчивость.
В том, что касается наследования «зеркальных» особенностей, пример с монензином завел нас в тупик. Но альтернатива левого вращения правому — не единственное различие, какое могло бы передаваться по наследству при копировании. К числу химиков, дерзнувших всерьез взяться за сложную задачу создать самовоспроизводящиеся молекулы, принадлежит Джулиус Ребек, а также его коллеги, работающие вместе с ним в Массачусетском технологическом институте. Вариабельность, с которой они имеют дело, никак не связана с право- и левосторонностью. Ребек и его сотрудники использовали две небольшие молекулы, чьи точные названия несущественны — назовем их просто А и Б. Будучи смешаны в растворе, А и Б соединяются, образуя третье вещество под названием — совершенно верно! — В. Каждая молекула В служит матрицей, литейной формой. В эту форму попадают свободно плавающие в растворе молекулы А и Б. Одна молекула А и одна Б сталкиваются там в таком положении, что оказываются идеально подогнанными друг к другу для получения новой молекулы В — точно такой же, как предыдущая. Новая и старая молекулы В не склеиваются, чтобы сформировать кристалл, а расходятся. Теперь они обе годятся в качестве матриц для производства молекул В, чье количество в результате растет по экспоненте.
В том виде, как я пока что описываю эту систему, истинная наследственность ей не свойственна, но смотрите, что будет дальше. Молекула Б представлена множеством разновидностей, каждая из которых сочетается с А, образуя свой вариант молекулы В. Таким образом, у нас получаются В1, В2, В3 и так далее. Каждая разновидность молекулы В действует в качестве матрицы для синтеза новых молекул В того же самого типа. Следовательно, популяция В оказывается разнородной. Кроме того, у различных вариантов В производство дочерних молекул идет с разной эффективностью. Итак, в популяции молекулы В существует конкуренция между ее соперничающими разновидностями. Но что еще интереснее, удалось вызвать «спонтанную мутацию» В при помощи ультрафиолетового излучения. И этот новый мутантный тип оказался способен к «подлинному размножению», то есть к производству точно таких же дочерних молекул. Ко всеобщему удовлетворению, новая разновидность вытеснила исходную, стремительно захватив мир той пробирки, где эти протосущества обитали. Система А/Б/В — не единственный набор молекул, ведущий себя подобным образом. В числе прочих назову лишь сходную тройку Г/Д/Е. Группе под руководством Ребека даже удалось получить самореплицирующиеся гибриды, образованные составными элементами из наборов А/Б/В и Г/Д/Е.
Потенциал изменчивости встречающихся в природе настоящих самокопирующихся молекул — нуклеиновых кислот ДНК и РНК — несопоставимо богаче. Если репликатор, созданный Ребеком, представляет собой цепочку всего из двух звеньев, то молекула ДНК — это протяженная цепь неограниченной длины, и сотни составляющих ее звеньев бывают четырех разновидностей. Когда же некий участок цепи служит матрицей для образования новой молекулы ДНК, каждая из четырех разновидностей звеньев служит шаблоном для другой, строго определенной их разновидности. Эти четыре типа звеньев, называемые азотистыми основаниями, — вещества аденин, тимин, цитозин и гуанин, которые принято обозначать как А, Т, Ц и Г. Основание А всегда служит матрицей для Т, и наоборот. Г всегда выполняет роль шаблона для Ц, и наоборот. Любая мыслимая последовательность из А, Т, Ц и Г может существовать и будет в точности скопирована. Более того, поскольку длина цепочек ДНК неограниченна, количество возможных вариантов фактически бесконечно. Вот вам потенциальный рецепт информационного взрыва, чьи отголоски способны в конечном итоге покинуть пределы родной планеты и достигнуть звезд.
На протяжении большей части тех четырех миллиардов лет, что прошли с тех пор, как в Солнечной системе начался репликативный взрыв, его влияние было ограничено породившей его планетой. Только в последний миллион лет возникла нервная система, способная изобрести технологию передачи радиосигналов. И всего несколько десятилетий назад она ее действительно изобрела. Теперь планета, где все это произошло, окружена расширяющейся со скоростью света оболочкой из богатых информацией радиоволн.
Я сказал «богатых информацией», потому что немалое количество радиоволн и без того уже болтается в космосе. Звездное излучение содержит не только частоты, известные нам как видимый свет, но и радиочастоты. Некий фоновый шум остался даже от первоначального Большого взрыва, стоявшего у истоков времени и Вселенной. Но шум этот не имеет никакой осмысленной структуры, он беден информацией. Радиоастроном с планеты, вращающейся вокруг Проксимы Центавра, выявил бы то же самое фоновое излучение, что и его земные коллеги, но помимо того заметил бы и более сложный рисунок радиоволн, исходящих от звезды Sol. Он не распознал бы в нем мешанину из телепередач четырехлетней давности, но наверняка обратил бы внимание на то, что этот рисунок неизмеримо более структурирован и богат информацией по сравнению с обычным фоновым шумом. Центаврийские радиоастрономы, горя триумфальным воодушевлением, опубликовали бы сообщение о том, что со звездой Sol произошел информационный эквивалент взрыва сверхновой (они осторожно предположили бы, что на самом деле речь идет о некой вращающейся вокруг Sol планете).
Ознакомительная версия. Доступно 8 страниц из 39
