Нить кувыркается и изгибается,
пока она не наталкивается на копировальную машину в правильном положен
ии, чтобы слипнуться. Элементы толкутся вокруг, пока один нужного вида не
встретит копировальную машину в правильном положении, которая соответ
ствует нити шаблона. Как только соответствующие элементы ухитряются по
пасть в нужное положение, машина захватывает их и привязывает их к расту
щей копии; хотя элементы сталкиваются случайным образом, машина связыва
ет выборочно. В конце концов машина, шаблон и копия разъединяются.
В терминологии зоолога Ричарда Давкинса из Оксфорда, объекты, которые де
лают копии себя, называются репликаторами. В этой окружающей среде молек
улы РНК подходят под определение: единственная молекула скоро превраща
ется в две, потом четыре, восемь, шестнадцать, тридцать две, и так далее, умн
ожаясь экспоненциально. Далее скорость репликации снижается: постоянн
ый запас белковых машин может производить копии только с какой-то скоро
стьюРНК, независимо от того, сколько молекул шаблона соперничают друг с
другом для их услуг. Ещё позже сырья для созданияРНК молекулы становится
недостаточно, и репликация задерживается вплоть до остановки. Быстро ра
стущее число молекул достигает предела росту и останавливает репродуц
ирование.
Копировальные машины, однако, часто копируют неправильно нить РНК, встав
ляя, удаляя, или неправильно сопоставив элемент нити. Получающаяся в рез
ультате нить с мутациями тогда отличается по последовательности элеме
нтов или длине. Такие изменения довольно случайны, и изменения накаплива
ются по мере того как скопированные с ошибкой молекулы снова копируются
с ошибкой. По мере того как молекулы размножаются, они начинают отличать
ся от своих предшественников и друг от друга. Это может выглядеть как рец
епт, приводящий к хаосу.
Биохимики нашли, что различающиеся молекулы РНК копируются с разными ск
оростями, в зависимости от их длин и структуры элементов. Потомки более б
ыстрых репликаторов естественно становятся более распространёнными. Д
ействительно, если один вид копируется только на 10 процентов быстрее чем
его собратья, то после одной сотни поколений, каждый из более быстрого ви
да даст в 1000 раз большее число потомков. Малые различия в экспоненциально
м росте накапливаются экспоненциально.
Когда в испытательной пробирке заканчиваются элементы, экспериментато
р может взять пробу его РНК и «заразить» новую пробирку. Процесс начинае
тся снова и молекулы, которые доминировали в первом раунде соревнования
начинаются с некоторой форой. Появляются маленькие изменения, по прошес
твии времени вырастая в большие. Некоторые молекулы размножаются быстр
ее, и их вид доминирует в смеси. Когда ресурсы исчерпываются, эксперимент
атор может взять пробу РНК и начать снова (и снова, и снова), сохраняя услов
ия стабильными.
Этот эксперимент показывает естественный процесс: независимо от того, с
какой последовательности РНК начинает экспериментатор, кажущийся хаос
случайных ошибок и копирование с систематическими ошибками выдвигает
вперёд один вид молекул РНК (плюс-минус некоторые ошибки копирования). Ег
о типичная версия имеет известную, четкую последовательность 220 элемент
ов. Это Ц лучший РНК репликатор в этой среде, так что он перенаселяет друг
ие и остаётся.
Копирование, растянутое во времени, копирование с ошибками и конкуренци
я всегда дают те же самые результат, независимо от длины или структуры мо
лекулы РНК, с которой начинается процесс. Хотя никто не мог бы предсказат
ь, какая структура выиграет, каждый может видеть, что изменение и конкуре
нция будут иметь тенденцию выдвигать единственного победителя. В такой
простой системе могло бы произойти кое-что ещё. Если эти репликаторы сил
ьно воздействуют друг на друга (возможно, путём выборочных атак или помо
щи друг другу), то результаты могли бы напоминать более сложную экологию.
Но как есть, они просто конкурируют за ресурсы.
Варьирование деталей в этом примере показывает нам кое-что еще: молекул
ы РНК приспосабливаются по-разному к различным окружающим средам. Молек
улярная машина, называемая рибонуклеазой захватывает молекулы РНК, име
ющие определённые последовательности элементов, находящихся на поверх
ности, и режет их пополам. Но молекулы РНК, подобно белкам, сворачиваются в
структуры в зависимости от их последовательности, и путём сворачивания
нужным образом они могут защищать свои уязвимые места. Экспериментатор
ы находят, что молекулы РНК развивают в процессе эволюции способность же
ртвовать быстрым размножением в пользу лучшей защиты, когда вокруг нахо
дится рибонуклеаза. Опять же, конкуренция способствует возникновению л
учшего.
Заметьте, что в это описание вкрались термины из биологии: так как молеку
лы копируются, слово «поколение» выглядит правильным; молекулы «происх
одящие» от общего «предка» Ц «родственники», а слова «рост», "размножен
ие", «мутация» и «конкуренция» также выглядят подходящими. Почему так? По
тому что эти молекулы копируют себя с небольшими изменениями, также как
это делают гены живых организмов. Когда различные репликаторы имеют раз
личный успех, наиболее успешные имеют тенденцию накапливаться. Этот про
цесс, где бы он ни происходил, есть "эволюция".
В этом примере испытательной пробирки мы можем наблюдать эволюцию, разд
етую до своих наиболее важных сущностных моментов, и освобождённую от пр
отиворечий, окружающих эволюцию жизни.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117