Дарвинизм в XX веке - [75]

Правило фон Неймана, или о генотипе и фенотипе в последний раз

Многие читатели, наверное, задумывались, каким образом из сравнительно просто устроенного яйца (белок, желток и скорлупа) развивается столь сложно устроенное существо, как цыпленок. Как возникла эта сложность — заново или же каким-то образом была скрыта в яйце?

Таким читателям, быть может, приятно будет узнать, что над этой проблемой ломали головы виднейшие ученые прошлого и позапрошлого веков. Назову только самых известных. Это Гарвей, разгадавший механизм кровообращения, и Левенгук, первым проникший в мир микроорганизмов, великий итальянец Мальпиги и необычайно тонкий наблюдатель и анатом Сваммердам, Лейбниц и Реомюр (о заслугах последних даже как-то неприлично напоминать). И все они решали эту проблему неверно, считая, что вся сложность взрослого организма уже заключена в яйцеклетке и при онтогенезе — становлении взрослой особи — происходит лишь рост уже имеющихся частей, подобно тому, как из раскрывающейся почки распускается цветок.

Это так называемая теория преформации (преобразования). Итальянский натуралист А. Валлиснери (аквариумисты знают растение валлиснерию, названное в его честь) довел теорию преформации до логического конца, за которым начинался абсурд. (Оставаясь верным модной теории, он старался быть верным до конца логике; многие современные теории пользуются успехом лишь потому, что их сторонники логичны не до конца.) Валлиснери рассуждал так: в яйцеклетке в скрытом, преформированном виде находится взрослый организм, у которого должны быть генеративные органы, а в тех органах — яйцеклетки, а в тех яйцеклетках — организмы следующего поколения, у которых… и так далее — до бесконечности. Получается что-то вроде известной куклы-матрешки (поэтому в русской научной литературе эта теория получила ироническое название «теория матрешек»).

В наше время «теория матрешек» выглядит нелепо. Ведь размеры «вложенных» друг в друга поколений убывают в геометрической прогрессии, и через 10–20 поколений должны быть меньше элементарных частиц. Но XVIII век — век торжества идей Ньютона и Лейбница — это эпоха развития анализа бесконечно малых величин. На мировоззрение ученых в достаточной мере влияли еще и аристотелевские положения о беспредельном дроблении материи. Поэтому перспектива бесконечного дробления никого не смущала, кроме разве Бюффона. Но знаменитый французский натуралист сам не занимался развитием организмов (он вообще больше писал, чем экспериментировал), и его возражения прошли незамеченными.

Мину под теорию преформации заложил Каспар Фридрих Вольф, в дальнейшем академик Петербургской академии де-сиянс (так она называлась в елизаветинские времена). Вольф создал теорию эпигенеза (нарастания), из которой следовало, что сложность взрослого организма не заложена в яйцеклетке, а с каждым новым поколением возникает заново.

Второе начало термодинамики еще не было сформулировано. Но за 100 лет до его создания Вольф чувствовал, что возникновение порядка из беспорядка вещь труднообъяснимая. И он призвал на помощь Аристотеля (опять Аристотель!). Согласно Вольфу, упорядоченность организма творит некая направляющая сила — энтелехия Аристотеля, или, как называл ее Вольф — vis essentialis. В то время подобные объяснения пользовались успехом. Мольер их ядовито высмеял в «Мнимом больном»: врач Диафуарус объясняет усыпляющее действие опиума тем, что он содержит «фактор усыпления» — virtus dormitiva. В конце концов аналогичным путем Ламарк объяснял эволюцию: в опиуме содержится virtus dormitiva, в пургене — virtus purgativa, а в живой природе — virtus progressiva.

Перед эмбриологами — учеными, изучающими развитие организмов, встала альтернатива: абсурд «теории матрешек» или более или менее тщательно скрываемое принятие нематериальной «жизненной силы» — витализм. Выбор, что и говорить, небогатый. Недаром витализм, если можно так выразиться, профессиональное заболевание эмбриологов. Многие из них в конце концов переносили свои взгляды, опять же идущие от аристотелевского «стремления к цели», на эволюцию.

Только в наше время эта дилемма, казавшаяся неразрешимой, была разрешена математиком фон Нейманом путем совершенно необычным. Фон Нейман подошел к проблеме так. Уже есть автоматы и целые комплексы их — автоматические линии, которые без вмешательства человека могут изготовлять весьма сложные изделия. Можно ли построить машину, которая бы воспроизводила сама себя, скопировать в металле биологическую смену поколений?

Допустим, говорил фон Нейман, мы создадим такую машину, которая, руководствуясь программой, записанной на магнитной ленте, строит точное подобие самой себя. Однако «дочерняя» машина не способна к воспроизведению себе подобных, так как в ней нет ленты с программой. Чтобы обеспечить «смену машинных поколений», в машине должно быть предусмотрено лентокопирующее устройство, вводящее копию ленты с последовательностью команд во вторую машину, и так далее, до бесконечности.

Иными словами, фон Нейман математически строго показал, что самовоспроизведение, смена поколений, а проще — жизнь немыслима без двух раздельных операций — копирования описания организма (дупликация генотипа!) и постройки организма по этому описанию (создание фенотипа). Математическим анализом фон Нейман завершил гениальные прозрения Августа Вейсмана, разделившего организм на зародышевую плазму и сому. Магнитная лента фон Неймана и зародышевая плазма Вейсмана — это в живой природе двойная спираль ДНК.