July 29th, 2014

Репликатор как единица информации, или генотип vs фенотип

Концепция «эгоистичного гена» даёт нам замечательную модель – речь идёт об организмах как о «машинах для размножения ДНК». Всё вроде бы понятно – ДНК проявляет эгоистичные свойства, так как она размножается и сама по себе больше ничего не делает, все функции, всё, что связано с взаимодействием со средой, выполняют производимые ей «рабочие» – белки (или шире – вообще фенотип).

Вопросы возникают, когда в поле зрения появляется гипотеза «РНК-мира», которая говорит нам, что РНК, возможно, первична, а ДНК вторична. Таким образом, изначальные (и, следовательно, «настоящие») эгоистичные элементы – это молекулы РНК, а ДНК, если продолжать рассуждать в том же духе, нужна только для обеспечения размножения РНК.

По большому счёту, никого это не смущает, так как всем ясно, что докинзов репликатор – это единица информации (в первой книге Докинз называл его геном, что, как он сам позже объяснял, не совсем верно). Причём по сути не важно, на какой носитель этот репликатор записан (не случайно же мы, пользуясь логикой Докинза, можем сказать, что ген имеется в таком-то числе копий). Поэтому ген эгоистичен, и нас, в общем-то, не волнует, на каком носителе он записан.

Ну что ж. Никто не станет возражать, что ДНК и РНК – это разные носители, в смысле, носители разных типов. Пользуясь известной аналогией, можно сказать, что в ДНК информация записана с помощью одного алфавита, а в РНК – другого (алфавиты отличаются всего одной буквой, но это не меняет сути дела). Таким образом, транскрипция (так же, как и обратная транскрипция) – это перекодировка. Код несложен («вместо тимина ставь урацил»), но всё же это код.

Генетический код, который используется при трансляции, конечно, более сложен. Как всем хорошо известно, в белках «элементами алфавита» являются не нуклеотиды, а аминокислоты. Тем не менее, шифр остаётся шифром, независимо от того, используем мы для кодировки немного модифицированный тот же алфавит, или вводим совершенно иной набор символов (каких-нибудь, скажем, пляшущих человечков). Текст, записанный буквами, и текст, записанный пляшущими человечками – это один и тот же текст? Видимо, да. Здесь мы приходим к неожиданному выводу: если репликатор, как мы решили вначале, – это не носитель, а единица информации (то есть некий кусок текста), то он присутствует и в белке (вырожденность генетического кода приводит к потере части информации, но не всей). Таким образом, мы должны согласиться с тем, что ген в определённом смысле записан и в белке. Тот факт, что часть информации при переписывании теряется, на самом деле тривиален. Любой белок, и если говорить шире, фенотип вообще, содержит сигнатуру информации, известной нам как генотип (согласно понятию сигнатуры Генри Кастлера).

Именно благодаря вышесказанному, мы имеем возможность двоякого взгляда на вещи: либо ДНК нужна для того, чтобы производить белки (которые осуществляют копирование ДНК и посредством этого сами «размножаются»); либо белки и сам организм в целом нужны для того, чтобы воспроизводить ДНК; и эти два взгляда по сути равноправны (Докинз называет эту ситуацию «кубом Неккера»). Важно следующее: получается, что фенотип (точнее, его наследственная компонента), по сути и есть та самая информация, которую мы привыкли называть генотипом. В этом заключается важное ограничение применимости парадигмы противопоставления «генотип-фенотип» (в нём остаётся только различие «матрица-не матрица»).