IV. ЭДЕМ КАК МЕТАФОРА: ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА

Карл Саган

Драконы Эдема

Рассуждения об эволюции человеческого разума

Carl Sagan

The Dragons of Eden

Speculations on the evolution of human intelligence

СПб: Амфора. ТИД Амфора, 2005. – 265 c.

Перевод с английского Н.С. Левитина, 1986 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Вступление

I. Космический календарь

II. Гены и мозг

III. Мозг и колесница

IV. Эдем как метафора: эволюция человека

V. Абстрагирование у животных

VI. Сказки туманного Эдема

VII. Влюбленные и сумасшедшие

VIII. Грядущая эволюция мозга

IX. Знание — вот наша цель: земной и внеземной разум

Послесловие

Место людей — между богами и зверьми.

Плотин

Основное заключение, к которому приводит это сочинение, а именно что человек произошел от какой-то низко организованной формы, покажется многим — о чем я думаю с сожалением — крайне неприятным. Но едва ли можно усомниться в том, что мы произошли от дикарей. Удивление, которым я был охвачен, увидев в первый раз кучку туземцев Огненной Земли на диком, каменистом берегу, никогда не изгладится из моей памяти, потому что в эту минуту мне сразу пришла в голову мысль: вот каковы были наши предки. Эти люди были совершенно обнажены и грубо раскрашены; длинные волосы их были всклокочены, рот покрыт пеной, на лицах их выражались свирепость, удивление и недоверие. Они не знали почти никаких искусств и, подобно диким животным, жили добычей, которую могли поймать; у них не было никакого правления, и они были беспощадны к любому, кто не принадлежит к их маленькому племени. Тот, кто видел дикаря на его родине, без особо большого стыда готов будет признать, что в его жилах течет кровь какого-нибудь более скромного существа. Что касается меня, то я бы скорее желал быть потомком храброй маленькой обезьянки, которая не побоялась броситься на страшного врага, чтобы спасти жизнь своего сторожа, или старого павиана, который, спустившись с горы, с триумфом отнял своего молодого товарища у стаи удивленных собак, чем потомком дикаря, который наслаждается мучениями своих неприятелей, приносит кровавые жертвы, убивает без всяких угрызений совести своих детей, обращается со своими женами, как с рабынями, не знает никакого стыда и предается грубейшим суевериям. Человеку можно простить, если он чувствует некоторую гордость при мысли, что он поднялся, хотя и не собственными усилиями, на высшую ступень органической лестницы; и сам факт, что он на нее поднялся, а не был поставлен здесь с самого начала, может внушать ему надежду на еще более высокую участь в отдаленном будущем. Но мы не занимаемся здесь надеждами или опасениями, а ищем только истину, насколько наш ум позволяет ее обнаружить, и я старался по мере моих сил привести доказательства в ее пользу. Мы должны, однако, признать, что человек со всеми его благоприятными качествами, сочувствием, которое он распространяет и на самых отверженных, доброжелательством, которое он простирает не только на других людей, но и на последних из живых существ, с его божественным умом, который постиг движение и устройство Солнечной системы, человек — со всеми его высокими способностями — тем не менее носит в своем физическом строении неизгладимую печать своего низкого происхождения.

Чарлз Дарвин.

Происхождение человека

Я брат драконам и спутник совам.

Книга Иова

ВСТУПЛЕНИЕ

Говоря по чести, разве не должен говорящий знать правду о том предмете, про который он говорит?

Платон. Федр

Я не знаю ни у древних, ни у современных авторов ничего, что хоть как-то соответствовало бы предмету, которым я занят. Ближе всего к нему подводит мифология.

Генри Дэвид Торо. Дневник

Джекоб Броновски принадлежат к тому весьма ограниченному кругу людей, которые в любом возрасте относятся ко всем накопленным человечеством знаниям — к искусству и науке, философии и психологии — как к чему-то интересному и доступному для постижения. Он не ограничивал себя рамками одной какой-то научной дисциплины, а, напротив, сумел увидеть всю панораму усвоенной людьми информации. Его книга и телевизионный сериал, одинаково названные «Восхождение Человека», служат не только превосходными инструментами для обучения, но и замечательными памятниками своему создателю. В известном смысле они рассказывают о том, как совместно взрослели человек и его мозг. [ 1 ]

Последняя глава книги и соответственно последний эпизод в телепередаче, озаглавленные «Это долгое детство», описывают длительный период времени — больший по отношению ко всей продолжительности жизни у людей, чем у всех других видов, — в течение которого молодежь зависима от взрослых и проявляет огромную пластичность, то есть способность усваивать уроки, которые дает как естественная, природная среда, так и среда, созданная людьми. Большинство организмов, живущих на Земле, в значительно большей степени зависят от наследственной информации, заранее «заложенной» в их нервную систему, нежели от внегенетической информации, приобретаемой ими за время жизни. У людей, да и вообще у всех млекопитающих, дело обстоит по-иному. Хотя наше поведение все еще в значительной мере управляется генетическим наследием, у нас есть уже намного больше возможностей, призвав на помощь свой разум, проложить новые поведенческие и культурные тропы за весьма короткое время. Мы как бы заключили сделку с природой: по этой сделке мы уступили природе ту относительную легкость, с которой низкоорганизованные существа плодятся и размножаются, не имея при этом никаких забот о сохранении и воспитании потомства; зато взамен природа наградила наших детей способностью постигать мир, что подняло на качественно новый уровень шансы на выживание всего человеческого рода. Благодаря этой способности на самом последнем этапе своего существования на Земле (он составляет лишь несколько десятых процента от всего периода человеческого существования) у нас появилось внегенетическое и внесоматическое знание: были изобретены различные способы накапливать информацию вне человеческого тела, среди которых письменность являет собой наиболее яркий пример.

Эволюционные или генетические изменения происходят крайне медленно. Требуется, вероятно, сто тысяч лет, чтобы из одного вида развился другой, и при этом разница в поведении двух близкородственных видов — скажем, львов и тигров — не представляется очень большой. Примером недавней эволюции органов человеческого тела могут служить пальцы наших ног. Большой палец играет важную роль в сохранении равновесия при ходьбе, значение других пальцев ног намного меньше. Совершенно очевидно, что они развились из пальцеподобных отростков, служивших для хватания и лазания, как у живущих на деревьях обезьян. Происшедшая эволюция, занявшая около десяти миллионов лет, представляет собой респециализацию — приспособление системы органов, первоначально развивавшихся для выполнения одной функции, к выполнению совершенно иной функции. (Стопа горной гориллы претерпела сходную, хотя и совершенно независимую, эволюцию.)

Но сегодня мы не имеем права ждать десять миллионов лет, пока сами собой наступят новые улучшения. Мы живем в такое время, когда наш мир изменяется столь стремительно, как никогда ранее, и, хотя изменения эти по большей части дело наших собственных рук, пренебрегать ими невозможно. Нам необходимо научиться прилаживаться и приспосабливаться к этому миру и одновременно управлять им, иначе мы погибнем.

Только внегенетическая обучающаяся система может справиться с быстро меняющимися обстоятельствами нашей жизни. Таким образом, быстрая эволюция человеческого разума есть не только причина многих серьезных проблем, ставших ныне перед человечеством, но и единственный мыслимый способ разрешить их. Лишь понимание природы и путей развития человеческого разума дадут нам возможность вести себя разумно в неизвестном и опасном будущем.

Эволюция разума интересует меня также и по другой причине. Впервые за всю историю человечества в руках у нас оказалось теперь такое мощное оружие, как большой радиотелескоп, способный передавать сообщения на огромные межзвездные расстояния. Мы лишь начали использовать его, робко и неуверенно, но настойчиво убыстряя темп исследований, чтобы выяснить, посылают ли нам свои радиосигналы другие цивилизации из невообразимо далеких и загадочных миров. Само существование этих цивилизаций, равно как и характер тех посланий, которые они могут направить нам, зависят от того, универсален ли тот путь развития, которым прошел разум на Земле. Понятно, что изучение эволюции земного разума может подарить нам намеки или озарения, полезные для исследования внеземного разума.

Я имел честь и удовольствие прочитать первую лекцию по естествознанию, посвященную памяти Джекоба Броновски, в ноябре 1975 года в университете Торонто. Работая над этой книгой, я существенно расширил рамки той лекции, что, в свою очередь, дало мне приятную возможность узнать кое-что о предметах, в которых я не являюсь специалистом. Я не смог устоять перед искушением объединить часть того, что я узнал, в единую картину и предложить некую гипотезу о природе и эволюции человеческого разума, которая может оказаться новой или, во всяком случае, не обсуждавшейся широко ранее.

Предмет этот труден. По образованию я биолог и много лет работал над проблемой происхождения и раннего развития жизни, но в том, что касается, например, анатомии или физиологии мозга, багаж моих знаний невелик. Поэтому я не без тревоги излагаю здесь свои идеи, ибо отлично понимаю, что многие из них умозрительны и могут быть доказаны или опровергнуты лишь в горниле эксперимента. Но так или иначе, проведенные исследования дали мне возможность заглянуть в новую увлекательную область знаний. Быть может, эти строки побудят кого-либо проникнуть в нее более глубоко.

Живое эволюционирует путем естественного отбора — в этом суть блестящего открытия, сделанного Чарлзом Дарвином и Альфредом Расселом Уоллесом в середине XIX столетия (и насколько мне известно, именно принцип естественного отбора отличает как раз биологические науки от физических). [ 2 ]

Красота и элегантность современных форм жизни обязана своим происхождением естественному отбору, в результате которого выживали и размножались те организмы, что случайно смогли приспособиться к своему окружению. Эволюция столь сложного органа, как мозг, неизбежно должна быть многими нитями связана с ранней историей жизни, с неравномерностью ее развития и тупиковыми направлениями, с извилистым путем приспособления организмов к условиям среды, постоянно менявшимся и тем самым ставившим на грань гибели те формы жизни, которые ранее идеально приспособились к окружающему миру. Эволюция случайна и непредсказуема. Лишь благодаря гибели огромного количества недостаточно приспособленных организмов мы вместе с нашим разумом и всем остальным, что у нас есть, живем сейчас на Земле.

Биология больше напоминает историю, нежели физику: прошлое с его ошибками, разного рода случайностями (благоприятными и неблагоприятными) во многом предопределяет настоящее. При подходе к такой сложной биологической проблеме, как природа и эволюция человеческого разума, я буду больше уделять внимания аргументам, которые вытекают из анализа развития мозга.

Моя основная посылка в рассуждениях о мозге состоит в том, что его деятельность, которую мы иногда называем сознанием, определяется только его анатомией и физиологией, и ничем более. Сознание может быть следствием работы частей мозга, действующих по отдельности или вместе. Какие-то процессы могут быть функцией целого мозга. Похоже, что некоторые исследователи данного предмета пришли к заключению, что раз уж им не удалось выделить и локализовать все высшие функции деятельности мозга, то это не удастся и всем грядущим поколениям нейроанатомов. Но отсутствие доказательств какого-либо факта не является доказательством отсутствия этого факта. Недавняя история биологии свидетельствует, что все мы представляем собой в известной степени взаимодействие чрезвычайно сложно организованной совокупности молекул. В той части биологии, что считалась ранее святая святых — изучение природы наследственности, — многое сейчас стало понятным благодаря химическому анализу нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, и их действующих агентов — белков. В науке, и особенно в биологии, немало примеров тому, что исследователи, изучающие отдельные частности данного предмета, приобретают сильное (и в конечном счете ошибочное) представление, будто весь предмет в целом не поддается изучению. С другой стороны, я совершенно убежден, что те, кто рассматривает предмет со слишком большого расстояния, принимают за истину свои ограниченные знания. Как бы то ни было, но по обеим причинам — и из-за той тенденции, что ясно просматривается в новейшей истории биологии, и потому, что нет решительно никаких свидетельств в ее поддержку, — я не стану на этих страницах выдвигать какие-либо гипотезы о том, что принято называть «соотношением духовного и телесного», — идея, состоящая в том, будто внутри «обычных» тканей обитает нечто, сделанное из совершенно иного материала и называемое «сознанием». [ 3 ]

Изучая эти вещи, испытываешь истинное наслаждение, поскольку они касаются всех областей человеческой деятельности и, в частности, возможной взаимосвязи между открытиями, что происходят в науке о мозге, и озарениями, рождающимися благодаря интроспекции — свойственному людям стремлению к самоанализу. К счастью, интроспекция имеет долгую историю, и в прежние времена самые богатые, самые тонкие и самые глубокие самонаблюдения назывались мифами. «Мифы, — утверждал Салюстий в IV веке, — это события, которые никогда не случались, но постоянно происходят». Каждый раз, когда в диалоге Платона «Республика» Сократ прибегает к мифу — самый известный пример тому его иносказания о пещере, — мы можем быть уверены, что речь идет о чем-то самом важном.

Я использую здесь слово «миф» не в его нынешнем значении, как нечто противоречащее фактам, хотя и ставшее широко распространенным поверьем, а в смысле, который оно имело прежде. Миф — это метафора того, что невозможно описать никаким иным образом. Поэтому на последующих страницах я время от времени совершаю экскурсы в мифы, древние и современные. Само название этой книги родилось из-за неожиданного сопоставления различных мифов, старых и новых.

Хотя я и надеюсь, что некоторые из моих умозаключений могут привлечь внимание тех, кто профессионально изучает человеческий разум, книга написана для широкого читателя, имеющего интерес к данной проблеме. Соображения, представленные в главе II, несколько сложнее для восприятия, чем все остальные, но и они, я надеюсь, при некотором небольшом усилии окажутся доступными любому. Далее книга вообще должна читаться без каких-либо трудностей. Появляющиеся время от времени технические термины обычно объясняются при первом употреблении их. Иллюстрации в книге — дополнительные средства помощи тем, кто не имеет специальных научных знаний, хотя я полагаю, что понять мои аргументы и согласиться с ними — это вовсе не одно и то же.

В 1754 году Жан-Жак Руссо во вступительном абзаце своей работы «Рассуждения о происхождении и основании неравенства между людьми» писал:

«Для того чтобы правильно судить о естественном состоянии человека, необычайно важно иметь в виду его происхождение... Я не стану прослеживать его становление путем последовательного развития... По этому поводу я могу строить только расплывчатые и почти не имеющие никакого реального подтверждения догадки. Сравнительная анатомия сделала пока лишь первые шаги, а наблюдения натуралистов слишком неопределенны, чтобы представлять собой основу для серьезных выводов».

Предостережения Руссо, сделанные более чем два столетия назад, справедливы и сейчас. Но сегодня достигнуты значительные успехи в изучении как сравнительной анатомии мозга, так и поведения человека и животных, то есть тех наук, которые он справедливо считал важнейшими для данной проблемы. Думается, что теперь пришло время попытаться сделать некий предварительный синтез достижений в этих двух областях знания.

I. КОСМИЧЕСКИЙ КАЛЕНДАРЬ

Что видишь ты еще

В пучине темной лет минувших?

У. Шекспир. Буря

Наш мир очень стар, а человечество очень молодо. Длительность важных событий жизни измеряется годами или еще меньшими сроками, вся продолжительность нашей жизни — десятилетиями, генеалогия семьи — столетиями, а вся известная история человечества — тысячелетиями. Но всему этому предшествовала внушающая благоговейный трепет бездна времени, протянувшаяся в далекое прошлое, о котором мы знаем очень мало: и потому, что не существует никаких письменных свидетельств тех лет, и потому, что нам сложно осмыслить саму огромность временного интервала, о котором идет речь.

И все же у нас есть возможность датировать события достаточно отдаленного прошлого. Геологические исследования и радиоактивный метод предоставляют данные об археологических, палеонтологических и геологических событиях, а астрофизическая теория позволяет судить о возрасте планет, звезд и всей нашей Галактики, а также оценить время, прошедшее после того чрезвычайного события, которое мы называем Большой Взрыв — взрыв, в котором участвовала вся материя и вся энергия мироздания. Большой Взрыв мог быть началом нашей Вселенной или же разрывом во времени, когда погибла вся информация о ее ранней истории. Но, безусловно, это самое раннее событие, от которого мы можем вести отсчет.

Я не знаю более наглядного способа изобразить космическую хронологию, чем представить себе пятнадцать миллиардов лет жизни Вселенной (или по крайней мере ее нынешнего воплощения после Большого Взрыва) спрессованными в один-единственный год. Тогда каждому миллиарду лет истории Земли будет соответствовать примерно двадцать четыре часа нашего космического года, а одна секунда этого года окажется равной 475 истинным обращениям Земли вокруг Солнца. На таблицах I, II и III я представил эту космическую хронологию тремя различными способами: в виде списка некоторых важных додекабрьских дат, как календарь декабря и в форме подробного хронометража позднего вечера 31 декабря — кануна нового космического года. На этой шкале все события, указанные в наших учебниках истории, даже в тех из них, в которых делаются попытки показать далекие корни настоящего, сжаты до такой степени, что приходится посекундно анализировать последние мгновения космического года. Но даже и в этом случае события, которые мы привыкли считать весьма отдаленными, оказываются в наших таблицах рядом с современными. Чтобы построить хронологию жизни на Земле, надо было бы соткать ковер со столь же плотным расположением нитей, но только в другом временном периоде — скажем, в интервале между 10 часами 02 минутами и 10 часами 03 минутами 6 апреля или 16 сентября. Но в нашем распоряжении есть подробные сведения только о самом конце космического года.

Эта хронология соответствует самым последним научным данным. Но некоторые из них не очень точны. Никто не удивится, если, например, окажется, что растения завоевали Землю в ордовике, а не в силуре или что кольчатые черви появились в докембрийский период — раньше, чем это указано в таблице. Точно так же совершенно очевидно, что в хронологию последних десяти секунд космического года невозможно было включить все важнейшие события. Я надеюсь, мне извинят отсутствие прямого упоминания о важных вехах в искусстве, музыке, литературе или же об имеющих огромное значение для истории человечества революциях в Америке, Франции, России и Китае.

Подобные таблицы и календари неизбежно упрощают картину. Приходишь в замешательство, когда видишь, что Земля выделилась из звездной материи не раньше начала сентября, динозавры появились в канун Рождества, цветы расцвели 28 декабря, а люди ведут свое происхождение с 22 часов 30 минут последнего новогоднего дня. Вся зафиксированная история человечества занимает последние десять секунд 31 декабря, а все, что произошло с конца средних веков до настоящего момента, занимает меньше чем одну секунду. Но в рамках принятых допущений первый космический год как раз теперь подходит к концу. До сих пор мы занимали ничтожно малый отрезок на шкале космического времени. Однако то, что случится в начале второго космического года на Земле и в ее окрестностях, в очень большой степени зависит от научной мудрости и истинно человеческих качеств населяющих нашу планету людей.

Таблица I

Додекабрьские даты

Таблица II

Космический календарь

Декабрь

Таблица III

Декабря

II. ГЕНЫ И МОЗГ

Где был твой откован мозг?..

У. Блейк. Тигр

Из всех животных у человека самый большой мозг по отношению к размерам его тела.

Аристотель. Части животных

Биологическая эволюция сопровождалась все нарастающей сложностью. Сегодня самые сложные организмы на Земле содержат значительно больше информации — как генетической, так и внегенетической, чем самые сложные организмы, скажем, 200 миллионов лет назад (что составляет только 5 процентов истории жизни на планете, пять дней по нашему космическому календарю). Самые простые из организмов Земли сегодня имеют у себя за плечами ровно столько же эволюционного развития, сколько и самые сложные, и вполне может оказаться, что внутренняя биохимия современных бактерий более эффективна, нежели внутренняя биохимия бактерий три миллиарда лет назад. Но количество генетической информации сегодняшней бактерии, возможно, не слишком превышает то, что содержалось в ее древнем предке. Тут важно различие между количеством информации и ее качеством.

Различные биологические формы называются таксонами. Граница, проходящая между крупнейшими таксонами, отделяет растения от животных или организмы со слабо развитым ядром (бактерии, синезеленые водоросли) от организмов с четко выраженным и сложно устроенным ядром (например, простейшие, люди). Однако все организмы на планете Земля, обладают ли они хорошо выраженным ядром или нет, имеют хромосомы, которые заключают в себе генетический материал, передаваемый из поколения в поколение. Во всех организмах молекулы наследственности — это нуклеиновые кислоты. С некоторыми несущественными исключениями, молекулы нуклеиновых кислот, передающие наследственность, — это молекулы, называемые ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Более мелкие подразделения различных растений и животных, вплоть до видов и подвидов, тоже можно назвать разными таксонами.

Вид — это группа особей, могущих давать способное к самовоспроизведению потомство путем скрещивания только с особями своей группы, но не вне ее. В результате спаривания собак различных пород рождаются щенки, которые, достигнув взрослого состояния, способны к размножению. Но скрещивание между различными видами, даже видами столь близкими, как ослы и лошади, дает бесплодное потомство (в данном случае мулов). Поэтому ослы и лошади считаются различными видами. Между более отдаленными видами, например между львами и тиграми, иногда происходит скрещивание, дающее жизнеспособное, но бесплодное потомство, а крайне редко случается, что оно даже способно к размножению. Это свидетельствует о том, что определение вида несколько расплывчато. Все люди принадлежат к одному и тому же виду Homo sapiens, что в переводе с латинского звучит оптимистически: Человек разумный. Наши возможные предки Homo erectus (Человек прямоходящий) и Homo habilis (Человек умелый), ныне вымершие, относятся к одному роду (Homo), но к разным его видам, хотя никто, во всяком случае в недавнее время, не пытался экспериментальным путем выяснить, даст ли скрещивание между ними потомство, способное к размножению. В прежние времена было широко распространено мнение, что потомство может быть получено от совершенно различных организмов. Минотавр, которого убил Тезей, был рожден в браке между быком и женщиной. А римский историк Плиний утверждал, что страус, тогда только что открытый в природе, появился в результате скрещивания между жирафой и комаром. (Я полагаю, что комар в этой ситуации должен был быть самцом, а жирафа — самкой.) В действительности же, однако, подобного рода скрещивания не происходили по вполне понятной причине — из-за отсутствия какой-либо мотивации к ним.

На протяжении этой главы мы неоднократно будем возвращаться к графику, изображенному на рис. 1. Сплошная линия на нем указывает время самого первого появления на Земле различных главных таксономических групп. Конечно, в природе существует значительно большее число таких групп, чем указано точками на этом графике. Изображенной на нем кривой соответствует огромное количество точек, которыми следовало бы обозначить десятки миллионов различных таксономических групп, появившихся на нашей планете с того времени, когда на ней возникла жизнь. Главные из них, которые возникли в самое последнее время, как правило, наиболее сложны.

Рис. 1. Эволюция объема информации в генах и в мозге за всю историю жизни на Земле. Сплошная кривая, проходящая через темные точки, показывает количество битов информации, за ключенной в генах у различных организмов, чье приблизительное время появления, согласно имеющимся геологическим данным, также указано на диаграмме. Поскольку количество ДНК, приходящейся на одну клетку, неодинаково в пределах таксона, указано лишь минимальное для данной группы значение. Данные взяты из работы Бриттена и Давидсона (1969). Пунктирная кривая, проходящая через светлые точки, дает приблизительную оценку информации, заключенной в мозге и нервной системе тех же самых организмов. Точки, соответствующие информации, содержащейся в мозге амфибий и еще более простых животных, должны были бы находиться левее диаграммы. Хотя на диаграмме и указано количество битов информации в генетическом материале вирусов, но нет уверенности, что вирусы действительно появились несколько миллиардов лет назад. Возможно, что они появились намного позже и развились из бактерий и других более сложных организмов путем потери ими своих функций.[ 4 ]Если бы надо было отразить внесоматическую информацию, накопленную людьми (библиотеки и т. д.), то соответствующая точка оказалась бы далеко справа за границей диаграммы.

Некоторое представление о сложности организма может быть получено, если просто изучать его поведение, то есть число различных функций, которые он призван выполнять в своей жизнедеятельности. Но о сложности можно судить также по минимуму информации, заключенному в генетическом материале организма. Типичная человеческая хромосома имеет одну очень длинную молекулу ДНК, завитую в спираль, так что место, которое она занимает в пространстве, значительно меньше, чем если бы она была распрямлена. Эта молекула ДНК построена из более мелких строительных блоков, несколько напоминающих ступеньки и боковинки веревочной лестницы. Блоки называются нуклеотидами и существуют в четырех различных вариантах. Язык жизни, наша наследственная информация, определяется последовательностью четырех различных типов нуклеотидов. Можно сказать, что алфавит языка наследственности состоит всего из четырех букв.

Но книга жизни очень богата, типичная молекула ДНК хромосомы человека состоит примерно из пяти миллиардов частей или нуклеотидов. Наследственные программы всех других таксонов на Земле записаны тем же языком, тем же кодом. И этот единый для всех язык наследственности является одним из свидетельств происхождения всех организмов на Земле от единого предка, от общего для всех начала жизни, которое отделено от нас примерно четырьмя миллиардами лет.

Информация, содержавшаяся в любом послании, обычно измеряется в единицах, называемых битами - сокращение от binary digit, что значит «двоичный знак». Простейшие арифметические вычисления используют не десять разрядов (как делаем мы вследствие того, что по случайности эволюции обладаем десятью пальцами), а только два — 0 и 1. Так что на любой достаточно четкий вопрос может быть дан ответ в виде 0 или 1, «да» или «нет». Если бы наследственный код был описан на языке, имеющем не четыре, а две буквы, то число битов в молекуле ДНК равнялось бы удвоенному числу пар нуклеотидов. Но так как существует четыре типа нуклеотидов, число битов информации в ДНК в четыре раза больше числа пар нуклеотидов. Таким образом, если одна хромосома имеет пять миллиардов (5 • 109)) нуклеотидов, она содержит двадцать миллиардов (2 • 1010) битов информации. (Символ 109 указывает, что за единицей следует определенное число нулей — в данном случае девять.)

Как много информации содержится в двадцати миллиардах битов? Чему она будет соответствовать, если записать ее в обычной книге современным человеческим языком? Наши алфавитные языки, как правило, имеют от двадцати до сорока букв плюс одну-две дюжины цифр и знаков препинания; таким образом, для таких языков оказывается достаточно шестидесяти четырех независимых значков. Так как 26 равняется 64 (2 х 2 х 2 х 2 х 2 х 2), то не потребуется более шести битов, чтобы определить каждый значок. Мы можем представить себе ситуацию в виде «игры в двадцать вопросов», в которой каждый ответ соответствует одному биту. Предположим, что значок, который загадан, — это буква Н. Мы можем найти ее следующим образом.

Первый вопрос: Буква ли это (0) или же какой-то другой значок (1)?

Ответ: Буква (0).

Второй вопрос: Находится ли она в первой (0) или во второй (1) половине алфавита?

Ответ: В первой половине (0).

Третий вопрос: Из шестнадцати букв первой половины алфавита находится ли она в числе первых восьми (0) или вторых восьми (1) букв?

Ответ: Среди вторых восьми (1).

Четвертый вопрос: Среди вторых восьми букв находится ли она в первой половине (0) или во второй половине (1)?

Ответ: Во второй половине (1).

Пятый вопрос: Из этих букв принадлежит ли она к числу Л, М (0) или к Н, О (1)?

Ответ: К числу Н, О (1).

Шестой вопрос: Это Н (0) или О (1)?

Ответ: Это Н (0).

Определение буквы Н, таким образом, равносильно двоичному тексту 001110. Но нам потребовалось не двадцать вопросов, а лишь шесть, и именно в этом смысле было сказано, что всего шести битов достаточно, чтобы определить заданную букву. Поэтому двадцати миллиардам битов соответствует примерно три миллиарда букв (2 • 1010/6 ≈ 3 • 109). Если считать, что в среднем слове примерно шесть букв, то информация, содержащаяся в хромосоме человека, соответствует приблизительно пяти миллионам слов (3 • 109/6 = 5 • 108). Полагая, что на обычной странице примерно три сотни слов печатного текста, мы получаем цифру в два миллиона страниц (5 • 108/3 • 102 ≈ 2 • 106). Если средняя книга содержит пятьсот таких страниц, то информация, заключенная в одной-единственной хромосоме человека, соответствует четырем тысячам таких томов (2 • 106/5 • 102 = 4 • 103). Ясно теперь, что последовательность ступенек лестницы ДНК по объему заключенной в ней информации сравнима с гигантской библиотекой. Точно так же ясно, сколь богатая библиотека необходима, чтобы описать такой тщательно сконструированный и тонко функционирующий объект, каким является человеческое существо. Простые организмы обладают меньшей сложностью и меньшими возможностями и требуют поэтому

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: