Черданцев, Морфогенез и эволюция. ВВЕДЕНИЕ (6)
Они легко соединяются друг с другом, очерчивая область пересечения эволюции и морфогенеза – область возможного единства их закономерностей. По Уоддингтону (1970), форма должна заключать в себе характеристику направлений, по которым – с наибольшей вероятностью – может пойти ее эволюционное изменение, то есть в том, что касается формы, эволюция похожа на онтогенез гораздо больше, чем принято считать. По Гурвичу (1922), правильное описание формы должно заключать в себе ее собственную (то есть онтогенетическую) судьбу, что возможно только для грубых систем, для которых форма и информация – одно и то же, и онтогенез отличается от эволюции только пространственно-временным масштабом.

Признаки и структуры. По предыдущему изложению нетрудно было заметить, что «эволюция без морфогенеза» и «морфогенез без эволюции» заменяют форму обозначающими ее признаками – признаками, с которыми работает отбор, и по которым ее опознает и создает генетическая программа развития. И то, и другое предполагает замену грубых систем негрубыми. В современной биологии (структурная антропология к этому пришла гораздо раньше, см. Леви-Стросс, 1985) именно негрубые системы должны считаться живыми, потому что только они способны к самовоспроизведению, которое потому и возможно, что воспроизводится не структура, а ее признаки, содержащие информацию, необходимую для построения самой структуры.

Основные положения современной теории эволюции – “Современного Синтеза” (Lewontin, 1974; Gould, Lewontin, 1979) – относятся к признакам, но не к структурам (Cherdantsev et. al., 1996). Одно из них состоит в том, что существует потенциально несчетное множество компонент приспособленности, и изменение каждой из них может зависеть от несчетного же множества признаков фенотипа. Другое – в том, что онтогенез сам по себе не способен к произведению новой информации – к созданию новых воспроизводимых структур.

Общепринятая теория самовоспроизведения фенотипов основана (не исторически, а по существу) на классической теореме Джона фон Неймана (1966), доказывающей, что самовоспроизведение возможно, если (и только если) язык, на котором записана информация о структуре, подлежащей воспроизведению, является негрубым, то есть устроенным по законам, по которым, например, устроены слова, обозначающие предметы, и по которым сами предметы не могли бы существовать. В живых системах проблема решается путем разделения генотипа как негрубой программы построения фенотипа, и фенотипа – как способа ее реализации в грубом мире.

Теперь теорему фон Неймана редко вспоминают, и стоит напомнить ее суть. Она, по своему замыслу, разрешает «парадокс самообращения», основной источник всех логических парадоксов. Для того чтобы себя воспроизвести, система должна знать, как она устроена, но для того чтобы это узнать, она должна себя воспроизвести, а как это сделать, если она не знает, как она устроена?

Решение фон Неймана состоит в том, что есть автомат А, который считывает ленту, представляющую последовательность нулей и единиц, каждый знак которой – нуль или единица – переводит автомат из одного состояния в другое, то есть программирует действие автомата А. С ним соединен другой автомат, В, который копирует ленту считывания. Если соединить А и В с автоматом С, который определяет порядок действий автоматов А и В, то автомат А строит другой автомат, на основе вложенной в него программы, потом автомат В копирует ленту считывания, то есть саму программу, и вводит ее в автомат, построенный автоматом А. Тогда автомат Е, включающий в себя блоки А (генетическая программа морфогенеза), В (аппарат репликации ДНК) и С (дифференцировка соматических и половых клеток), способен к самовоспроизведению, потому что он производит не сам себя, а другой автомат, совпадающий с ним самим только потому, что материнский (Е) и дочерний (Е’) автоматы используют одну и ту же информацию, которая программирует их образование.

Для теоретической биологии теорема фон Неймана имеет такое же значение, как «основная догма» для молекулярной биологии. Из нее следует, что в структуре не содержится информации о том, как эта структура устроена. Это, и только это, позволяет считать, что качество воспроизведения фенотипов не зависит от их структуры. Понятие же приспособленности применимо только к системам, для которых качество (точность) воспроизведения всех характеризующих ее признаков одинакова (это, если угодно, можно считать определением системы, не имеющей собственной структуры). Теперь представим себе популяцию, состоящую из фенотипов, которые различаются только качеством самовоспроизведения. Пусть они представляют четные и нечетные числа, а размножаются с помощью обычного (арифметического) умножения. Тогда, при совершенно одинаковом отношении к среде, в которой они существуют, размножение четных чисел точнее, потому что их потомки образуют четные числа при умножении четных чисел не только друг на друга, но и на нечетные числа. Четные числа лучше не потому, что по каким-либо воображаемым компонентам приспособленности они превосходят нечетные числа, а просто потому, что они лучше воспроизводятся. Приведенный пример менее умозрителен, чем кажется, потому что четность доминирует над нечетностью совершенно в таком же смысле, в котором доминантные гены доминируют над рецессивными, и различие в точности воспроизведения генотипов, возможно, составляет основу эволюции доминантности (Креславский, 1987). Более того, различие четности и нечетности чисел подразумевает отрицаемую теоремой фон Неймана связь между наличием у числа собственной структуры (четные числа состоят из двух одинаковых чисел) и точностью воспроизведения «признаков четности». Этого не видно при умножении чисел в столбик, правила которого игнорируют их структуру и при этом правильно умножают их друг на друга, но все дело в том, что не существует реального физического процесса, который бы соответствовал такому умножению.

Очевидно, что теорема фон Неймана относится к негрубым системам, которые состоят из признаков и правил их интерпретации, физический смысл которых может быть каким угодно. Каждое состояние автомата А кодируется с помощью бинарного кода (последовательности нулей и единиц), а поскольку множество последовательности нулей и единиц имеет такую же мощность, как множество действительных чисел, таким образом можно закодировать любую информацию

В этом и заключается негрубость. Бинарный код подразумевает, что каждый узел разветвляется на два симметричных узла, один из которых обозначается нулем, другой – единицей. Каждый из узлов соответствует негрубому положению, потому что дочерние узлы ничем не отличаются друг от друга и находятся на одном и том же расстоянии от материнского узла (точнее сказать, понятие расстояния здесь принципиально отсутствует, как и любые другие пространственные понятия). Физический аналог ветвления – потеря устойчивости материнских узлов, то есть негрубая бифуркация, биологический – традиционная модель симпатрического видообразования, которая предполагает, что два новых ресурса среды одинаково лучше исходного ресурса, поэтому выбор между ними произволен. Очевидно, что для грубой системы такое положение невозможно, и это один из доводов против такой модели видообразования (Креславский, 1998).