Rzeka genów - ebook

WSTĘP

Natura — tak nazywamy
miliardy miliardów miliardów
cząstek toczących między sobą nigdy nie kończącą się grę
w biliardy biliardów biliardów.

— Piet Hein

Piet Hein przedstawia tu klasyczny obraz świata widziany oczyma fizyka. Kiedy jednak w wyniku biliardów przypadkowych zderzeń atomów powstaje nagle coś, co posiada zupełnie nową, niepowtarzalną właściwość, wiadomo, że we Wszechświecie wydarzyło się coś doniosłego. Taką właściwością jest zdolność do samoreplikacji. Oznacza to, że owo „coś” potrafi, wykorzystując zewnętrzną materię, stworzyć kopię siebie samego. Pojawianie się przypadkowych błędów w replikacji sprawia zaś, że nie wszystkie kopie są identyczne. Następstwem tego niepowtarzalnego wydarzenia, gdziekolwiek we Wszechświecie miałoby ono miejsce, musiało być pojawienie się darwinowskiej zasady doboru naturalnego i jej nieuniknionej konsekwencji, która na naszej planecie osiągnęła barokowe bogactwo form i nazywa się życiem. Nie znamy drugiego takiego fenomenu, gdy tak wiele faktów da się wyjaśnić przy przyjęciu tak małej liczby założeń wstępnych. Teoria Darwina okazuje się nadzwyczaj skuteczna nie tylko w objaśnianiu świata. Charakteryzujące ją oszczędność i lakoniczność dodają jej uroku oraz poetyckiego piękna przyćmiewającego nawet najsilniej przemawiające do wyobraźni mity o pochodzeniu życia, jakie stworzył człowiek. Jednym z celów przyświecających mi przy pisaniu tej książki było oddanie należnej sprawiedliwości dziełu Darwina, które — umożliwiając nam nowoczesne rozumienie fenomenu życia — pozostaje nieustannym źródłem inspiracji. W hipotezie mitochondrialnej Ewy więcej jest poezji niż w opowieści o jej biblijnej imienniczce.

Tą cechą życia, która, wedle słów Davida Hume’a, najbardziej „zachwyca wszystkich, co kiedykolwiek się nad tym zastanawiali”, jest precyzyjna perfekcja mechanizmu służącego do realizacji określonego celu, mechanizmu, o którym Karol Darwin mówił jako o zespole „organów o niesłychanej złożoności i doskonałości”. Drugą zachwycającą nas cechą ziemskiego życia jest jego niesłychane zróżnicowanie mierzone dziesiątkami milionów gatunków, z których każdy oznacza istnienie osobnego, niepowtarzalnego sposobu życia. Kolejnym moim celem jest więc przekonanie czytelników, że odmienne „sposoby życia” nie są niczym innym jak różnymi „metodami przekazywania kodu genetycznego następnym pokoleniom”. Rzeka, o której mówi tytuł, to rzeka DNA płynąca przez całe epoki geologicznego czasu, a strome brzegi oddzielające jej poszczególne odnogi okazały się niezwykle przydatną metaforą do opisu nieodwracalnego wyodrębniania się kombinacji genów specyficznych dla poszczególnych gatunków.

W ten czy inny sposób wszystkie moje książki poświęcone są tej samej historii o niemal nieograniczonym potencjale, jaki niesie w sobie darwinowska zasada doboru naturalnego, o ile tylko raz uruchomiony proces samoreplikacji ma szansę rozwijać się na przestrzeni dostatecznie długiego czasu. Rzeka genów jest dla mnie dalszym ciągiem misji, której się podjąłem. Doprowadzam tu całą opowieść do pozaziemskiej kulminacji, łącznie z rozważaniami na temat zaszczepienia fenomenu samoreplikacji wśród miriadów atomów w przestrzeni kosmicznej.

W trakcie pisania tej pracy korzystałem ze wsparcia, zachęt, rad i konstruktywnych uwag wielu życzliwych mi ludzi: Michaela Birketta, Johna Brockmana, Steve’a Daviesa, Daniela Dennetta, Johna Krebsa, Sary Lippincott, Jerry’ego Lyonsa, a zwłaszcza mojej żony, Lalli Ward. Niektóre fragmenty książki to przeredagowane na jej potrzeby artykuły, które ukazały się już wcześniej. Rozważania z Rozdziału 1. na temat kodów cyfrowego i analogowego zostały oparte na moim artykule opublikowanym w magazynie „The Spectator” z 11 czerwca 1994 roku. Zawarta w Rozdziale 3. relacja z badań Dana Nilssona i Susanne Pelger nad ewolucją oka pochodzi częściowo z artykułu News and Views, który opublikowałem w „Nature” 21 kwietnia 1994 roku. Pragnę podziękować wydawcom obu wymienionych pism za udostępnienie artykułów do tej pracy. Chciałbym wreszcie wyrazić moją wdzięczność Johnowi Brockmanowi i Anthony’emu Cheethamowi za zaproszenie mnie do udziału w tak unikalnym przedsięwzięciu wydawniczym jak seria SCIENCE MASTERS.

Oxford, 1994Rozdział pierwszy CYFROWA RZEKA

Każdy lud i naród ma swoich mitycznych przodków, o których mówią legendarne opowieści. Cześć im oddawana często przybiera formę zorganizowanego kultu. Ludzie proszą swoich antenatów o wsparcie, a nawet modlą się do nich. I można by powiedzieć, że dobrze wiedzą, co robią, bo to właśnie u przodków — jak wkrótce się przekonamy — a nie u nadprzyrodzonych bóstw należy szukać klucza do zrozumienia tajemnicy życia. Znakomita większość przychodzących na świat stworzeń ginie, zanim osiągnie dojrzałość. Z tej mniejszości, która żyje dostatecznie długo by się rozmnożyć, jeszcze mniejsza część dochowuje się potomstwa, które ma własne potomstwo, i tak przez tysiące pokoleń. Ową znikomą mniejszość mniejszości, tę prawdziwą praszczurzą elitę — i tylko ją — przyszłe pokolenia będą mogły nazwać swoimi przodkami. Przodkowie stanowią rzadkość, podczas gdy potomkowie to coś pospolitego.

Każde zwierzę i roślina, bakteria czy grzyb — wszystkie żyjące stworzenia: te, co tylko pełzają, i ci, którzy czytają tę książkę — mogą poszczycić się długim szeregiem przodków, z których ani jednemu nie przydarzyło się zginąć przed osiągnięciem dojrzałości. Wszyscy osiągnęli lata sprawne, zdołali znaleźć sobie przynajmniej jednego partnera płci przeciwnej i wydać z nim na świat potomstwo. Żaden z naszych przodków nie został unicestwiony przez wroga, chorobę wywołaną wirusem czy przez nieuważny krok na skraju przepaści, nim nie spłodził przynajmniej jednego potomka. Tysiącom współczesnych naszym przodkom ta sztuka się nie udała — wystarczyło, że nie spełnili choćby jednego z wymienionych warunków. Tymczasem każdy z naszych antenatów spełnił je wszystkie, co do jednego. Stwierdzenia te są oczywiste, niemalże trywialne, a przecież tak wiele z nich wynika. Niosą w sobie nieoczekiwane i zadziwiające konsekwencje, wnioski z nich wiele wyjaśniają, lecz także dają dużo do myślenia. O tym właśnie będzie opowiadać moja książka.

Ponieważ wszystkie żywe istoty dziedziczą geny po własnych przodkach, a nie po ich mniej szczęśliwych rówieśnikach, wszystkie organizmy wykazują tendencję do posiadania „szczęśliwych” genów zapewniających prokreacyjny sukces, które nadają im cechy potrzebne do tego, żeby zostać przodkiem, czyli zdolność do przeżycia i reprodukcji. Dlatego właśnie żywe istoty dziedziczą te geny, które zapewniają powstanie dobrze zaprojektowanej maszyny w postaci organizmu funkcjonującego tak, jakby dążył do osiągnięcia jedynego, wymarzonego celu — stania się przodkiem. Dlatego właśnie ptaki tak dobrze latają, ryby pływają, małpy skaczą, a wirusy rozprzestrzeniają się; i dlatego właśnie my kochamy życie, kochamy się kochać i kochamy dzieci. Dzieje się tak z tego powodu, że każdy z nas, bez żadnego wyjątku, odziedziczył geny przekazywane w nieprzerwanej linii przodków, którym się udało. Świat stopniowo zapełniają organizmy posiadające to wszystko, co predestynuje je do bycia przodkami. Tak można by w jednym zdaniu streścić przesłanie darwinizmu. Darwin powiedział oczywiście o wiele więcej, a jeszcze więcej są w stanie dodać współcześni uczeni. I to jest powód, dla którego ta książka nie kończy się już w tym miejscu.