Скрытые связи

Все больше исследователей в области генетики приходит к выводу, что такая устойчивость указывает на некую функциональную избыточность генетических и метаболических путей. Клетка, по всей видимости, обеспечивает множество вариантов продуцирования необходимых клеточных структур и поддержки важнейших метаболических процессов [48]. Такая избыточность обеспечивает не только высочайшую устойчивость биологического развития, но и чрезвычайную его гибкость и приспособляемость к неожиданным переменам в окружающей среде. Генетическая и метаболическая избыточность, пожалуй, может рассматриваться как аналог видового разнообразия в экосистемах. Судя по всему, жизнь выработала достаточное разнообразие и изобилие на всех уровнях сложности.

Явление генетической избыточности абсолютно несовместимо с концепцией генетического детерминизма, и особенно с предложенной биологом Ричардом Доукинсом метафорой «эгоистического гена» [49]. По Доукинсу, гены ведут себя так, словно, движимые эгоизмом, они стремятся через посредство порождаемых ими организмов распространить как можно больше собственных копий. С такой редукционистской точки зрения повсеместное наличие избыточных генов не имеет никакого эволюционного смысла. Системная же точка зрения состоит в том, что объектом естественного отбора являются не отдельные гены, а паттерны самоорганизации организма. Как пишет Келлер: «Именно сама прочность жизненного цикла… стала предметом эволюции» [50].

Множественность путей — это, безусловно, неотъемлемое свойство любой сети; его можно даже считать определяющей характеристикой сетевой структуры. Поэтому нет ничего удивительного в том, что нелинейная динамика (математический аппарат теории сложных систем, идеально пригодный для анализа сетей), способна привести к важнейшим выводам относительно природы устойчивости биологического развития.

На языке теории сложных систем процесс биологического развития, формирования зародыша из рассредоточенной совокупности клеток, представляет собой непрерывное развертывание нелинейной системы [51]. Такой «клеточный пласт» обладает определенными динамическими свойствами, обусловливающими последовательность его деформаций и сращиваний по мере формирования зародыша. Полностью процесс может быть представлен математически в виде траектории в фазовом пространстве, направленной внутрь бассейна аттракции, к аттрактору, соответствующему стадии функционирования организма в его стабильной, взрослой форме [52].

Отличительным свойством сложных нелинейных систем является проявление ими в той или иной мере «структурной устойчивости». Возмущение или деформация бассейна аттракции до некоторых пор не сказывается на основных характеристиках системы. По отношению к развивающемуся эмбриону это означает, что можно в какой-то мере изменить начальные условия этого процесса, не повлияв существенно на развитие в целом. Такая устойчивость, совершенно загадочная с точки зрения генетического детерминизма, видится следствием наиболее фундаментальных свойств сложных нелинейных систем.

Что такое ген?

Поразительные успехи генетиков в области определения и расшифровки конкретных генов и картирования целых геномов принесли с собой растущее понимание того, что для подлинного раскрытия генетических феноменов нам нужно пойти дальше генного уровня. Может случиться и так, что нам придется вообще отказаться от концепции гена. Как мы уже видели, гены, вопреки постулатам генетического детерминизма, не являются независимыми и обособленными агентами, обусловливающими биологические феномены, и даже их структура с трудом поддается точному определению.

Генетики испытывают трудности даже в том, чтобы прийти к согласию относительно количества генов в человеческом геноме, так как доля генов, ответственных за кодирование синтеза аминокислотных последовательностей, по всей видимости не превышает двух процентов. А с учетом того, что эти кодирующие гены фрагментированы, перемежаются длинными некодирующими последовательностями, ответить на вопрос, где начинается и заканчивается конкретный ген, оказывается далеко не простым делом. До завершения проекта «Геном человека» оценки общего количества человеческих генов колебались в пределах от 30 до 120 тысяч. Нижний предел этой оценки представляется сегодня более соответствующим действительности, однако не все генетики с этим согласны.

Дело вполне может обернуться так, что всё, что мы сможем сказать о генах, — это то, что они представляют собой непрерывные или фрагментированные участки ДНК, точная структура и конкретная функция которых определяются динамикой окружающей эпигенетической сети и могут изменяться в зависимости от обстоятельств. Генетик Уильям Гелбарт идет еще дальше: