egg или oeuf) и нашего понимания символа. Барбьери считает, что связь между знаком и его значением устанавливается кодом, согласованным набором правил, которые устанавливают соответствие между знаками и их значениями. Создает код некий агент – кодировщик. Семиотическая система появляется вместе с кодировщиком, который создает код. Таким образом, «семиотическая система – это тройственная система знаков, значений и кода, и все это создается агентом, тем самым шифровальщиком»[13], – пишет Барбьери.
Биосемиотика – это наука о знаках и кодах в живых системах. Ее основополагающий тезис заключается в том, что «существование генетического кода предполагает, что каждая клетка является семиотической системой»[14]. По мнению Барбьери, три ключевые идеи современной биологии не согласуются с этим фундаментальным положением биосемиотики, поэтому его и не учитывают. Первая состоит в аналогии клетки и компьютера. При таком сравнении гены (биологическая информация) рассматриваются как программное обеспечение, а белки – как «железо», аппаратура. Компьютеры имеют коды (программы), но не являются семиотическими системами, потому что коды для них поставляются кодировщиками извне, а мы уже знаем, что для семиотической системы кодировщик – составная часть. Кроме того, согласно концепции клетки-компьютера, генетический код был привнесен внешним кодировщиком – естественным отбором. При таком подходе живые системы нельзя считать семиотическими и «генетический код» превращается в метафору.
Второй конфликт современной биологии и биосемиотики связан с физикализмом – идеей о том, что все можно изучать как физические величины. Биологам необходимо, чтобы все объекты их исследований (ДНК, молекулы, клетки, организмы) подчинялись законам, которые определяют поведение этих объектов. Правила семиотического кода – расплывчатые и нежесткие, это не строгие физические законы, однозначно связывающие символы с их значениями. Третий источник разногласий – убеждение (или отсутствие такового), что все биологические обновления происходят в результате естественного отбора.
Барбьери утверждает, что в своих главных допущениях биологи недооценивают нечто важное – не учитывают происхождение жизни. Эволюция под влиянием естественного отбора требует копирования генетической информации и конструирования белков, однако эти процессы сами должны были где-то зародиться. Гены и белки в живых системах, указывает Барбьери, принципиально отличаются от других молекул, прежде всего – совершенно иным путем образования.
Строение неорганических молекул в неживом мире – в том, который составляют объекты вроде компьютеров и горных пород, – определяется спонтанно образовавшимися межатомными связями. В свою очередь, эти связи образуются в зависимости от внутренних факторов – присущих атомам физических и химических свойств. Все полностью детерминировано.
В живых системах дело обстоит иначе. Гены представляют собой причудливые цепочки нуклеотидов, а белки – причудливые цепочки аминокислот. Эти цепочки не возникают в клетке спонтанно. Не любовь с первого взгляда с ее химией свела их вместе. Отнюдь нет – их слепили молекулы, принадлежащие к особому классу и образующие целую систему из рибонуклеиновых кислот (РНК) и вспомогательных белков-посредников. Это чрезвычайно важно для понимания их роли в происхождении жизни, указывает Барбьери.
Примитивные «связеобразующие» молекулы – предшественники системы РНК, соединявшие нуклеотиды друг с другом, – появились задолго до первых клеток. Как и «копировальщики» – связующие молекулы, научившиеся соединять нуклеотиды по шаблону. «Связеобразователи» и «копировальщики» появились в результате случайных молекулярных перетасовок. Процесс эволюции пошел благодаря наличию молекул-копировальщиков. Все живое вышло из-под резца естественного отбора, но вспомогательные молекулы – инструменты эволюции, способствовавшие образованию связей и копированию, – существовали до зарождения жизни.
Барбьери сердито замечает, что «естественный отбор – это отложенное последствие молекулярного копирования, и он мог бы стать единственным механизмом эволюции, если бы единственным базовым механизмом жизни было бы копирование»[15]. Но оно таковым не является. Хотя гены и могут служить сами себе шаблонами и таким образом воспроизводиться, у белков подобной возможности нет. Хитрость в том, что наследуются только те молекулы, которые могут быть скопированы, поэтому информация о том, как создать белок, должна поступать из генов. Как пишет Барбьери, первые производители белков обязаны своим блестящим будущим «способности устанавливать точное соответствие между генами и белками, ибо без этого не было бы биологической специфичности, а без специфичности не было бы наследственности и воспроизводства. Не будь специфического соответствия между генами и белками, не было бы и жизни в том виде, в каком мы ее знаем»[16]. Специфическое соответствие, о котором он говорит, – это и есть код. Прежде чем мог начаться естественный отбор, должен был появиться код.
Для нас же важно вот что: если бы соответствие не было кодом, а определялось стереохимией, как предполагалось сначала, оно устанавливалось бы автоматически – то есть было бы предопределено. Но не механизм стал сюрпризом для биологов. Мостик между генами и кодируемыми последовательностями аминокислот, образующими белки, строят молекулы транспортной РНК. В этих молекулах есть участки (последовательности) распознавания двух типов – для кодона (группы из трех нуклеотидов) и для аминокислоты, что позволяет связывать кодон с аминокислотой. Кроме того, если бы участок распознавания работал детерминированно, соответствие кодона определенной аминокислоте могло бы устанавливаться автоматически, чего не происходит. Оба участка разделены физически и работают независимо друг от друга. «Обязательной связи кодона с аминокислотой нет, а специфическое соответствие между ними может быть следствием только установившихся правил. Иными словами, биологическую специфичность гарантирует только действующий код, а значит, ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов генетический код как лингвистическую метафору», – пишет Барбьери. Он подводит нас к следующему выводу: «Клетка является самой что ни на есть семиотической системой, так как содержит все главные признаки таких систем – знаки, значения и коды, – созданные одним и тем же кодировщиком»[17].
В литературе то и дело появляются сообщения о подобных биосемиотических системах, противоречащие фундаментальным теориям современной биологии. Недавно ученые выяснили, что головоногие (к этому классу моллюсков принадлежат осьминоги) могут перекодировать свои РНК. Молекулы РНК обладают способностью создавать коды с ДНК (в той части, которая распознает триплеты кодонов ДНК) и с белками (в другой части РНК, которая распознает аминокислоты). Перекодировка РНК предполагает, что могут быть созданы новые белки при той же последовательности символов ДНК. Итоговый результат – нарушение взаимно однозначного соответствия генов и белков[18]. Это очень важно. Это аргумент против всех трех концепций биологии, недооценивающих семиотические системы в живых организмах. Система способна менять свой код. В системе есть внутренний кодировщик для биологических обновлений – создания новых белков, – осуществляемых иным путем, нежели через естественный отбор. Это говорит о произвольности связи символа с его смыслом в живой системе.
Если символы в живых системах произвольны и в роли кодировщика выступает РНК, то с чем связан такой интерес к ДНК? Почему именно ДНК вот уже несколько сотен миллионов лет держит монополию на молекулярную символику? Как физический объект, ДНК – в отличие от РНК – имеет невероятно стабильную структуру. Благодаря этому она на протяжении всей эволюции остается основной символьной структурой. Однако, при всей нынешней стабильности ДНК в клетках нашего и прочих живых организмов, в эру зарождения жизни дела обстояли иначе. Случайные перемещения и перегруппировки молекул в необратимых и вероятностных процессах естественного отбора привели к формированию молекул, напоминающих основания нуклеотидов. В ходе дальнейших перетасовок сохранились и воспроизвелись самые успешные компоненты и последовательности ДНК.
Но что мы подразумеваем под словом «успешные» по отношению к ДНК? В состав ДНК входят четыре разных нуклеотида. Гены – это цепочки нуклеотидов, соединенных в определенном порядке, которые служат символическими прописями (инструкциями) для создания белков. Чем обусловлен успех последовательности ДНК? Что вкладывается в понятие «успех» – физическая стабильность на протяжении всей жизни организма? Или имеется в виду надежное кодирование информации для успешного воспроизводства организма? Мы подразумеваем оба эти условия. Как структура наследуемой памяти, накладывающей ограничения на построение ДНК, сама ДНК вследствие свойств входящих в ее состав нуклеотидных оснований термодинамически стабильна в водной среде клетки и подчиняется законам Ньютона. Но как информационная (субъективная) единица, ДНК следует не законам, а правилам: отбирает информацию, наиболее надежную и полезную для выживания и воспроизводства организма. Были отобраны те нуклеотиды, что составляют ДНК и несут выраженную в символах информацию, и, несмотря на субъективность, по ходу эволюции они сохранились в устойчивой форме, чтобы и впредь добросовестно выполнять свои обязанности, – в отличие от профессоров, которые, получив штатную должность, могут работать ни шатко ни валко.
В процессе репликации, выстроенной по определенным правилам, эти нуклеотиды считываются и транслируются в линейные цепочки аминокислот, образующих ферменты и белки. Набор правил называется генетическим кодом. Последовательность задается в ДНК, а работают с кодом молекулы РНК. Конкретные последовательности трех нуклеотидов – кодоны – служат символьным отображением конкретных последовательностей аминокислот. Разночтений тут быть не может, но каждой аминокислоте не обязательно отвечает единственный кодон. Например, аргинин символизируется шестью разными кодонами, а триптофан – только одним. Однако компоненты последовательности ДНК (символ) – не то же самое, что компоненты аминокислотной последовательности (его значение), точно так же, как слова, обозначающие компоненты рецепта, – не то же самое, что сами компоненты.