Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» N 29 от 15 августа 2006 года

Инсталляторы программ или включают отдельные инструкции на случай всех предусмотренных вариантов, или игнорируют отклонения траекторий развития, или выдают сообщения об ошибках. У некоторых организмов (например, у круглых червей) управление индивидуальным развитием организовано сходным образом. Несомненно, что наша программа задана иначе. Впервые это отчетливо осознал немецкий эмбриолог Ганс Дриш, который изучал в начале XX века развитие морских ежей (без издевки: наших близких родственников, особенно с точки зрения эмбрионального развития). Из плавающей в толще воды личинки развивается морской еж. А что получится из половинки разрезанной экспериментатором личинки - пол-ежа? Нет, целый еж, только в два раза меньшего размера!

Что же управляет развитием личинки, которая из неестественного промежуточного положения «выруливает» к предусмотренному финалу? Чтобы ответить на этот вопрос, Дришу понадобилось слово «энтелехия», взятое из философии Аристотеля. По Дришу, энтелехия - это отрицание законов причинности в функционировании живой материи. Думается, Дриш был неправ - причинность действует и в этом случае, только она носит особый характер. Развитие саморегулирующейся системы может управляться заданным для нее конечным состоянием, что позволяет прийти в нужную точку из широкого диапазона возможных промежуточных состояний.

А как же программа управления развитием, которая реализуется через последовательное включение требуемых генов? Да никак. В одних случаях наш организм управляется таким образом, а в других - иным.

Рассмотрим условный пример, связанный с программированием двух роботов. Первый должен взять заготовку в одной точке, определенным образом повернуть и поместить в другую точку. Второй - автопилот, который должен привести автомобиль в нужное место. Программа первого вполне может быть жесткой последовательностью инструкций, охватывающих все пространство возможностей. Однако предусмотреть все состояния и положения автомобиля в строго детерминированной программе невозможно. Что делать? Задать автопилоту карту и обучить выстраивать по ней маршрут к нужной точке. Впрочем, некоторые фрагменты и такой программы вполне могут включать жесткие последовательности инструкций.

Распространенные сегодня банальные представления об организме как «автоматической» реализации генотипа не могут объяснить случаи «чудесных исцелений». Эту категорию фактов можно попытаться объяснить на основе эпигенетической теории эволюции и ее представлений о сущности онтогенеза.

С этой точки зрения на развитие влияет сложная совокупность факторов, в числе которых и наследственная программа, и результаты ее функционирования, и «предустановочные» особенности клеток, и воздействие среды. Эта система столь сложна, что ее поэлементное описание невозможно. Она может лишь быть охарактеризована распределением вероятностей того или иного хода развития при определенных внешних условиях. Это распределение вероятностей задает многомерное фазовое пространство (совокупность точек и траекторий развития) возможных состояний развивающейся системы. Трехмерную модель такого фазового пространства называют эпигенетическим ландшафтом. Нормальный результат развития задается, с этой точки зрения, не пошагово и жестко, а как потенциальная яма описанного фазового пространства (углубление в эпигенетическом ландшафте). На протяжении многих поколений отбор углубляет эту потенциальную яму, повышая вероятность благоприятного завершения развития.

Организм Терри Уоллиса в результате автокатастрофы попал в совершенно нетипичное для него «место» фазового пространства, которое к тому же было сильно искажено в результате «нештатных» внешних воздействий. Но потенциальная яма, соответствующая нормальной самоорганизации мозга, сохранилась, а на «пути» к ней не оказалось непреодолимых препятствий. Организм «съехал» в состояние, в чем-то напоминающее нормальный этап онтогенеза. И вот, преодолевая аномалии, мозг начинает достраивать недостающие структуры… Нужно вспомнить, что даже в нормальном развитии мозга есть этап «нейродарвинизма». Те мозговые клетки, которые успешно образуют контакты со своими соседями и входят в состав нормально работающих нейронных сетей, сохраняются, а прочие отмирают. Благодаря самоорганизации мозг «нащупывает» оптимальное для данных условий строение.

У эпигенетического объяснения есть одна важная особенность: оно не удовлетворит людей, ищущих однозначные объяснения. Вероятностный характер описываемых этой моделью процессов не позволяет указать жесткое соответствие между причиной и следствием. Казалось бы, все просто: почему данный организм таков, каким мы его видим? Потому что в нем есть гены, которые запрограммировали его именно так… Увы, этот подход терпит крах при попытке объяснить эксперименты Дриша или историю Терри Уоллиса: такое не запрограммируешь.