Сет Ллойд - Програмуючи Всесвіт. Космос – квантовий комп’ютер

Чим далі ми повертаємося в часі, тим більше важливих революцій в обробці інформації відкриваємо. Розвиток мозку та центральної нервової системи був тріумфом технології, розвиненої природою, яка добре підходила для трансформації інформації з зовнішнього світу та для спілкування між частинами організму. Розвиток багатоклітинних організмів передусім відбувався внаслідок численних проривів у внутрішньо- та міжклітинній комунікації. Кожна успішна мутація, кожен приклад видоутворення – це прогрес в обробці інформації. Але заради ще успішнішої революції, яка перевершує будь-які пізніші, ми повертаємо годинник назад на мільярд років, до винайдення природою статевого розмноження.

Перша сексуальна революція була грандіозним успіхом, який походить із того, що здавалося спершу поганою ідеєю. Чому поганою? Через ризик втрати цінної інформації. Успішно розвинена бактерія, яка розмножується нестатевим шляхом , передає свою точну генетичну характеристику (за умови відсутності випадкової мутації) нащадкам. А якщо організм розмножується статевим шляхом , його гени змішуються з генами партнера, щоб утворити гени нащадків у процесі, який називається рекомбінацією. Через те що кожна половина генів цього нащадка походить від різних батьків, і через процес змішання, незалежно від того, наскільки успішно розвинулись унікальні комбінації генів кожного з батьків, геном нащадка не буде таким самим, як геном батьків. Статеве розмноження ніколи не передає повністю виграшну комбінацію в незмінному стані. Не шукай добра від сексу.

То чому ж статеве розмноження – це добре? З точки зору природного добору, воно забезпечує більшу генетичну мінливість і водночас правильно відтворює індивідуальні гени. Уявімо, що світ стає все гарячішим. Бактерія, яка доти успішно розвивалася нестатевим шляхом, раптово опинилась у ворожому оточенні. Її майже ідеально схожий на неї нащадок, що дотепер був здатний прекрасно адаптуватися, нині адаптується погано.

Без статевого розмноження єдиним способом адаптації для бактерій є мутація, спричинена репродуктивною помилкою або шкідливим впливом довкілля. Більшість мутацій шкідливі: вони призводять до виникнення бактерій, які розвиваються менш успішно, хоч інколи, за щасливих обставин, мутація сприяє виникненню більш теплотривкої бактерії. Нестатева адаптація несе в собі проблему через те, що ультиматум від світу «Змінюйся або помри» спрямований прямо протилежно одному з першорядних приписів життя «Підтримуй цілісність геному». В інженерії буває ситуація, коли дві функції системи пов’язані таким чином, що неможливо відрегулювати одну без негативної дії на другу. У статевому розмноженні, навпаки, внутрішнє перемішування, або рекомбінація, дає безмежні можливості для змін, однак підтримує генетичну цілісність.

Розгляньмо містечко з 1000 мешканців. Полічимо можливі комбінації парування (судячи з телепередач, їх небагато), а потім кількість можливих способів, якими гени змішуються та рекомбінуються в дітях. У результаті місто стає генетичною рушійною силою, здатною породжувати стільки розмаїття, скільки його породжують мільярди бактерій. Це розмаїття – те, що треба: якщо епідемія уразить місто, найімовірніше, будуть ті, хто виживе й потім передасть свої стійкі гени нащадкам. До того ж здатність до розмаїття завдяки статевому розмноженню не шкодить геномові. Відокремлюючи функцію адаптації від функції підтримування цілісності індивідуальних генів, секс забезпечує значно більше розмаїття, але зберігає гени в цілісному стані. Тож секс – це не просто розвага, а ще й корисна інженерна практика.

Просуваючись іще далі назад у часі, ми приходимо до прареволюції в обробці інформації – самого життя. У точці, що приблизно відповідає третині часу, який ми відлічуємо до виникнення Всесвіту, життя зародилося на Землі (коли воно зародилося – і чи зародилося – ще десь, невідомо). Організми мають гени – послідовності атомів у молекулах, таких як ДНК, у якій закодована інформація. Кількість інформації в гені можна виміряти: людський геном володіє 6 мільярдами бітів інформації. Організми передають у спадок генетичну інформацію своєму потомству, іноді – у вигляді мутацій. Організми, що здатні передавати в спадок генетичну інформацію, за визначенням є успішно розвиненими; ті ж, кому це не вдається, вимирають. Генетична інформація, що передає репродуктивну перевагу своєму господареві, має тенденцію зберігатися впродовж поколінь, а організми, які несуть її, народжуються, розмножуються та помирають.