Читать онлайн «Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной». Страница 38

Дискретные цифровые ячейки в нашей электронной технике могут находиться только в двух состояниях, которые принято обозначать как 1 и 0, но с таким же успехом вы можете представлять их себе как “высоко и низко”, “включено и выключено”, “туда и обратно” — важно только, чтобы их можно было четко отличить друг от друга и чтобы паттерн их состояний мог быть “считан” и преобразован во что-нибудь. Для хранения этих “единиц” и “нулей” электронные технологии используют различные физические носители, в том числе магнитные диски, магнитную ленту, перфокарты и перфоленту, а также интегральные “схемы”, состоящие из множества крошечных транзисторов.

Основной носитель информации в семенах ивы, муравьях и вообще во всех живых клетках имеет не электронную, а химическую природу. В данном случае используется способность некоторых типов молекул к “полимеризации”, то есть к объединению в протяженные цепи какой угодно длины. Полимеры бывают самыми разными. Например, полиэтилен — полимеризованный этилен — состоит из небольших молекул вещества, называемого этиленом, собранных в длинные цепочки. А крахмал и целлюлоза — это полимеризованные сахара. Некоторые из полимерных цепей неоднородны: они образованы не одинаковыми небольшими молекулами вроде этилена, а двумя или более разновидностями таких молекул. Едва в полимерной цепи возникает подобная гетерогенность, как сразу же становится теоретически возможно и возникновение информационных технологий. Если цепь состоит из двух видов молекул, то ничто не мешает обозначить их как 1 и 0 и — при условии что цепь достаточно протяженна — хранить на ней любое количество информации любого сорта. Те полимеры, которые используются для этой цели в живых клетках, называются полинуклеотидами. Две основные разновидности полинуклеотидов сокращенно называются ДНК и РНК. Обе представляют собой цепочки из небольших молекул, называемых нуклеотидами. Как у ДНК, так и у РНК цепи гетерогенные, состоящие из нуклеотидов четырех разных типов. Тут-то, разумеется, и открывается возможность для хранения информации. Информационная технология живой клетки использует не два различных состояния, 1 и 0, а целых четыре, которые мы можем условно обозначить как А, Т, Ц и Г. Принципиальная разница между нашей двоичной информатикой и технологией живых клеток, использующей четырехзначный код, совсем невелика.

В конце главы 1 я уже упоминал, что информационной емкости одной человеческой клетки достаточно для того, чтобы вместить Британскую энциклопедию, все 30 томов, три или четыре раза с лишним. Соответствующая цифра для семян ивы или для муравьев мне неизвестна, но она будет не менее ошеломляющей. В ДНК одного спермия лилии или сперматозоида саламандры хватит емкости, чтобы разместить 60 копий Британской энциклопедии. Количество информации в ДНК некоторых амеб, несправедливо называемых “простейшими”, соответствует 1000 Британских энциклопедий.

Как ни удивительно, но на самом деле в клетке — человеческой, скажем, — используется, по-видимому, не более 1 % генетической информации, что примерно соответствует одному тому Британской энциклопедии. Зачем нужны остальные 99 %, никому не известно. В одной из своих предыдущих книг я высказал предположение, что эта ДНК может быть паразитической, находящейся на иждивении у работающего 1 %, — данная мысль позже была подхвачена молекулярными биологами под именем теории “эгоистичной ДНК”. У бактериальной клетки информационная емкость примерно в 1000 раз меньше, чем у человеческой, и используется практически полностью — для паразитов места маловато. Она способна вместить “всего-навсего” одну копию Нового Завета!

Современные генные инженеры уже владеют такими методами, которые позволяют вписать в ДНК бактерии Новый Завет и вообще все что угодно. В любых информационных технологиях “значение” символов является произвольным, и ничто не мешает нам установить соответствие между, скажем, тройками знаков четырехбуквенного алфавита ДНК и 26 буквами нашего алфавита (этого хватило бы для обозначения всех заглавных и строчных букв и еще для 12 знаков препинания). К сожалению, на то, чтобы записать Новый Завет в бактерию, понадобится где-то пять человеко-веков, так что я сомневаюсь, что кому-нибудь захочется с этим возиться. Если бы это было сделано, то, учитывая скорость размножения бактерий, можно было бы печатать Новый Завет тиражом 10 млн в день. Умей люди разбирать алфавит ДНК, это была бы мечта миссионера, но — увы! — буквы у такого издания были бы столь маленькими, что все 10 млн копий смогли бы одновременно танцевать на булавочной головке.

Память ЭВМ условно принято подразделять на ПЗУ и ОЗУ. ПЗУ означает “постоянное запоминающее устройство” — то, что называется “только для чтения”. Но точнее было бы сказать “память для однократной записи и многократного чтения”. Расположение нулей и единиц “нарезается” при ее производстве раз и навсегда. Оно останется неизменным на все время существования запоминающего устройства, и информация, записанная таким образом, может быть считана сколько угодно раз. Другая разновидность электронной памяти, называемая ОЗУ, может не только считываться, но и “писаться” (к не слишком изящному компьютерному сленгу привыкаешь довольно быстро). Таким образом, ОЗУ может все, что может ПЗУ, и даже больше. Аббревиатура ОЗУ расшифровывается как оперативное запоминающее устройство. Главным свойством ОЗУ является то, что в любую его часть вы можете помещать любой паттерн из единиц и нулей так часто, как только захотите. Почти вся память компьютера представляет собой ОЗУ. Когда я печатаю эти слова, они сразу же направляются в ОЗУ. Программа подготовки текстов, контролирующая этот процесс, также находится в ОЗУ, хотя теоретически она могла бы быть записана на ПЗУ и более никогда не меняться. ПЗУ используется для ограниченного набора тех стандартных программ, которыми вы пользуетесь постоянно, и в них вы не сможете ничего изменить, даже если захотите.

ДНК — это ПЗУ. Информация с нее может считываться миллионы раз, но записывается лишь однажды — в момент зарождения той клетки, в которой эта ДНК находится. В клетках любого индивидуума ДНК “зашита при производстве” и на протяжении всей его жизни не меняется, если не считать случайных повреждений, происходящих крайне редко. При этом с нее могут сниматься копии. При каждом клеточном делении ДНК удваивается. Порядок нуклеотидов А, Т, Ц и Г добросовестно воспроизводится в каждой новой клетке из тех триллионов, что образуются в ходе развития ребенка. Когда происходит зачатие нового индивидуума, в его ПЗУ — то есть ДНК — “отжигается” новый и уникальный набор данных, который останется с ним на всю жизнь и будет скопирован во все клетки его организма (за исключением половых клеток, в каждую из которых, как мы увидим, попадет только половина его ДНК, выбранная наугад).

Любая машинная память, как ПЗУ, так и ОЗУ, является адресной. Другими словами, каждая ячейка этой памяти имеет свое обозначение — как правило, номер, но это не более чем общепринятая условность. Очень важно понимать различие между адресом ячейки памяти и ее содержимым. Каждую ячейку можно идентифицировать по ее адресу. Например, первые две буквы этой главы, “За”, занимают в настоящий момент в ОЗУ моего компьютера ячейки 6446 и 6447, а всего там таких ячеек 65 536. В другой раз содержимое этих двух ячеек может оказаться иным. Содержимое ячейки — это та информация, которая была записана туда последней. У ячеек ПЗУ тоже есть и адрес, и содержимое. Отличие в том, что здесь любое содержимое привязано к своему адресу раз и навсегда.

ДНК организована в нитчатые структуры, называемые хромосомами. Они напоминают длинную компьютерную ленту с записанными данными. Вся информация, содержащаяся в ДНК, имеет свой адрес в том же самом смысле, что и данные, записанные на ПЗУ, да и на ленту тоже. Конкретные номера или наименования, которыми обозначается тот или иной адрес, произвольны — точно так же, как и в случае с компьютерной памятью. Принципиально то, что любое определенное местоположение на моей ДНК строго соответствует определенному местоположению на вашей ДНК: у них один и тот же адрес. Содержимое “ячейки” 321762 в моей ДНК может быть то же самое, что и у вашей “ячейки” 321762, а может и отличаться. Но моя “ячейка” 321762 занимает в моих клетках абсолютно то же самое местоположение, что и ваша “ячейка” 321762 в ваших клетках. Под “местоположением” в данном случае имеется в виду местоположение на конкретной хромосоме. Точное физическое положение самой хромосомы в клетке значения не имеет и может меняться, так как хромосома плавает в жидкости. Однако порядок расположения “ячеек памяти” вдоль хромосомы четко определен, и каждая “ячейка” имеет свой точный адрес, так же как и каждая единица информации на магнитной ленте не меняет своего местоположения от того, разбросана эта лента по полу или аккуратно намотана на катушку. Все мы, люди, обладаем одинаковым набором адресов ДНК, но содержимое этих адресов может быть разным. Вот основная причина того, почему мы все не похожи друг на друга.