из двух нитей исходной двойной спирали будут прикрепляться комплементарные нуклеозидфосфаты. Когда этот процесс завершается, каждая нить превращается в новую двойную спираль — точно такую же, как исходная. Этот процесс является важнейшим событием во всех процессах воспроизводства земного типа.
Если бы этот механизм всегда работал идеально, каждый организм был бы точно таким же, как любой другой организм — а поскольку первые организмы должны были быть чрезвычайно простыми, мы все были бы слишком простыми, чтобы написать или прочитать эту книгу. К счастью для нас как вида, пусть и к сожалению для некоторых индивидуумов, репликация ДНК не всегда работает идеально. Такие факторы, как радиация или химические вещества в окружающей среде, могут вызвать мутацию — изменение последовательности в цепочке ДНК. Основание может исчезнуть, замениться на другое или поменяться с ним местами. Например, если каким-то образом удалить второй тимин в последовательности моего образца A T T G C A, у вас останется A T G C A. Это другое генетическое «слово», и в организме, построенном на основе пересмотренных инструкций, что-то будет отличаться от оригинала — например, глаза могут быть карими вместо голубых. (Понять, что именно будет отличаться, — это куда более сложный вопрос, чем вы могли бы предположить, поскольку каждый сегмент ДНК может влиять больше, чем на один признак, и на один признак может оказывать влияние не один участок ДНК, а больше.)
Таким образом, ДНК при помощи повреждений под воздействием окружающей среды даёт нам не только механизм для создания идентичных копий в типичном случае, но и механизм, позволяющий изредка создавать что-то новое. Это первое, что требуется для эволюции. Как только случилась такая мутация, у нового организма появляется шанс воспроизводиться, потому что мутировавшая ДНК (обычно) будет реплицировать себя точно так же, как любая другая ДНК. Однако влияние иных факторов на уровне организмов может помешать мутировавшему организму в деле создания множества собственных копий.
Мутация — это, по сути, случайный процесс. Иногда возникающие в итоге изменения в организме повышают его шансы выживать достаточно долго, чтобы оставить потомство, но чаще всего эффект будет несущественным или вредным. Это немного напоминает попытку починить часы тонкой работы, сбросив их с высокого здания. Если вы сбрасываете достаточное количество часов с достаточно высоких зданий, в одном случае из множества одни из них могут упасть на землю как раз нужным образом, чтобы неисправность устранилась, — однако подавляющему большинству повезёт куда меньше.
Таким образом, мутация — это всего лишь одна из частей процесса эволюции. Она нужна для получения новых вариантов организмов, но после этого должен начать действовать естественный отбор. Мутации, которые препятствуют способности организма выживать или размножаться, будут показывать тенденцию к исчезновению. Те немногие мутации, которые улучшают эти способности, будут показывать тенденцию к распространению. Таким образом, мутации и то, что их вызывает, не являются ни благословением, ни проклятием в чистом виде. Если бы в прошлом их было слишком мало, нас бы здесь не было; если их будет слишком много в настоящем, то мы страдали бы от врождённых дефектов.
Эволюция и размножение
На эволюцию оказывают влияние многие другие факторы, и в следующей главе я расскажу о них подробнее. На данный момент есть только один из них, заслуживающий особого упоминания: половое размножение. В биологии половое размножение чрезвычайно важно, потому что благодаря ему у организмов появляется дополнительный действенный способ поэкспериментировать с новыми формами, даже при отсутствии мутаций.
Самые примитивные одноклеточные организмы на Земле, которые были единственными организмами на протяжении примерно трёх миллиардов лет, — это прокариоты (или доядерные), к которым относятся сине-зелёные водоросли и бактерии. Прокариотические клетки относительно просты и размножаются бесполым путём. Каждая клетка несёт в себе единственный набор хромосом («сборник генетических инструкций»), полностью состоящий из ДНК, и размножается просто путём создания дополнительной копии этой ДНК и деления.
Эукариоты (или ядерные) обладают гораздо более сложным строением клетки, с внутренними мембранами и органоидами, в том числе с ядром, внутри которого сосредоточен генетический материал. Их хромосомы также представляют собой более сложные структуры (хотя генетическая информация по-прежнему закодирована в ДНК), и объединены в пары. Вот тут-то и возникает половое размножение. Новый организм, вместо того, чтобы развиваться на основе точной копии ДНК одного родителя, получает по одной хромосоме, управляющей определённым набором признаков, от каждого из двух родителей. Фактический облик потомства определяется совместным действием двух хромосом. Подробности этого слишком сложны, чтобы вдаваться в них здесь, но их легко можно найти в книгах и статьях по генетике (таких как Griffiths et al.). Важнейшим фактом здесь является то, что генетическая информация распределена между несколькими парами хромосом (у людей их двадцать три плюс одна «особая» пара[10]), и вклад каждого из родителей случайно распределяется среди членов каждой из пар. Таким образом, половое размножение позволяет практически каждому новому организму опробовать новую схему через комбинацию старых признаков по-новому.
Зарождение жизни
Как же всё это началось? И вновь мы должны полагаться на обоснованные догадки о том, как это случилось. Было выдвинуто несколько теорий, и не все были приняты единогласно. С точки зрения писателя-фантаста важно помнить о том, что, даже если бы удалось доказать, что одна из этих теорий — именно То, Как Всё Это Случилось, это вовсе не означает, что все остальные следует отправить на свалку. В нашем мире жизнь, вероятно, зародилась лишь единожды и, следовательно, использовала лишь один из предложенных методов, но возможно, что в других местах она зародилась иными путями.
Одна из гипотез, касающихся происхождения жизни на Земле, состоит в том, что она возникла вообще не здесь. Панспермия — это идея о том, что мы эволюционировали из покоящихся спор, которые попали сюда из жизни, эволюционировавшей где-то в другом месте. Некоторые формы жизни образуют споры, которые могут сохранять жизнеспособность во время длительных периодов покоя даже в неблагоприятных условиях, с которыми они могут столкнуться в межпланетном или межзвёздном пространстве. Под влиянием некоторых условий такие споры могут вырваться из атмосферы планеты, оказаться унесёнными за пределы своей планетной системы «солнечным ветром» её солнца, и в итоге быть захваченными гравитацией достаточно удалённой планеты. Даже если в нашем мире этого не произошло, какого-то рода панспермия могла бы иметь место за его пределами. Нити из «Полёта драконов» Энн Маккафри (организмы, споры которых перемещаются внутри системы с одной планеты на другую, когда они находятся близко друг к другу) — это хороший вымышленный пример.
На самом деле панспермия не даёт ответа на вопрос о том,
