Как «строятся» живые машины
В настоящей главе мы хотели показать, что в нервной системе низших животных существуют постоянные программы реакций на определенные ситуации; вопрос о том, каким образом природа строит эти вычислительно-управляющие схемы, в целом выходит за рамки нашего обсуждения. Тем не менее как ни убедительны рассмотренные нами факты, мы попали бы в затруднительное положение, если бы оказалось, что известные науке данные о естественных механизмах воспроизведения живых существ противоречат требованиям гипотезы, отводящей важную роль наследственным автоматическим формам поведения. Поэтому в заключение мы должны кратко ознакомиться с некоторыми существенными для нас современными данными о передаче наследственных признаков у живых организмов.
Для того чтобы четко определить интересующую нас сейчас проблему, вспомним, что мы, как специалисты по вычислительным машинам, в настоящее время полагаем, что нам в какой-то мере известен механизм автоматического поведения, которое мы исследуем. Нам кажется, что мы знаем, как из современных электронных элементов, пользуясь современными методами, можно строить вычислительно-управляющие системы с постоянными, структурно закрепленными рефлексами, таксисами и программами поведения, приводимыми в действие специфическими входными стимулами,— системы, которым в общем были бы свойственны те типы поведения, которые мы изучаем. Правда, нас несколько затруднил бы синтез специфических реакций на сложные зрительные раздражители, так как теоретические поиски и лабораторные эксперименты пока еще мало приблизили нас к пониманию этих вещей, хотя первые шаги уже сделаны и есть уверенность в том, что со временем человек научится лучше разбираться в подобных проблемах. Верно и то, что число нейронов в головном мозгу муравья (250) или пчелы (900) кажется нам поразительно малым для программирования и контроля сложных форм поведения этих общественных насекомых; мы уверены, что нам для выполнения той же задачи понадобилось бы во много раз больше электронных переключателей. Можно было бы, пожалуй, предположить, что, лучше познакомившись с хитро-умными приспособлениями, разработанными природой для управления поведением общественных насекомых, мы обнаружим много неожиданно простых решений, примеры которых были уже приведены (скажем, использование запаха и вкуса в качестве привлекающего фактора, непосредственно приводящего к действиям, которые иначе требовали бы сложных управляющих механизмов). Но более правдоподобно объяснение, основанное на том, что нейрон, как мы знаем, значительно сложнее простого двухпозиционного переключателя — по крайней мере в некоторых условиях нейрон может действовать несколькими способами, так что он играет роль несложной вычислительной машины. Конечно, это еще раз подчеркивает различия в величине между элементами, которые удалось сконструировать инженеру, и элементами, используемыми природой. Но это различие, как оно ни внушительно, не создает никаких логических трудностей для специалиста по вычислительным машинам; он тоже сможет достичь высокой степени миниатюризации своих элементов, как только разработает метод изготовления их на молекулярном уровне.
Сейчас мы как раз и перейдем к рассмотрению способов миниатюризации, используемых природой.
7 пар. С помощью электронного микроскопа, создающего гораздо большее увеличение, можно увидеть, что каждая хромосома представляет собой сложную структуру, состоящую из множества более мелких элементов Эти элементы хромосомы называются генами. Ген — основной носитель наследственности. Установлено, что его главным «рабочим» компонентом служит гигантская молекула дезокси рибонуклеиновой кислоты (сокращенно ДНК). Каждая молекула ДНК несет кодированное сообщение, записанное четырехбуквенным алфавитом. Каждая из четырех букв представлена одним из четырех видов стандартных молекулярных фрагментов — так называемых нуклеотидов,— располагающихся в линейном порядке вдоль молекулы ДНК. В составленном таким образом сообщении, которое передают несколько тысяч генов, образующих хромосомы каждой клетки, содержится около 10 миллиардов букв — у человека немного больше, у комара немного меньше! Это соответствует тысяче больших томов обычного печатного текста. Исходный набор инструкций для построения организма, с которым каждое животное начинает свою жизнь, оно получает в момент оплодотворения яйцеклетки — половину от матери, половину от отца. При делении яйцеклетки и при каждом из последующих многократных делений дочерних клеток, формирующих в конце концов взрослый организм, вся эта «библиотека» из тысячи томов инструкций удваивается, так что в конечном счете, например, у человека образуется около ста тысяч миллиардов точных копий этих инструкций. Именно эта библиотека инструкций, и только она, определяет, какой организм будет сформирован — блоха, дождевой червь или человек.