Истории будущего - Дэвид Кристиан

разделению в человеческих обществах. У животных эритроциты специализируются на транспортировке кислорода, костные клетки поддерживают жесткость организма, мышцы выполняют тяжелую работу, клетки кожи защищают границы тела, а нейроны передают информацию и оценивают ее значимость. Всего в человеческом теле насчитывается около тридцати триллионов клеток, разделенных приблизительно на двести различных типов.

Хотя все клетки определенного макроба имеют одну и ту же ДНК, их ДНК содержит инструкции по созданию множества различных типов клеток. Вот почему эукариотические клетки могут специализироваться. В первые дни жизни макроба все его клетки состоят из одинаковых стволовых клеток, которые могут превратиться во множество различных типов клеток. Но через неделю или две растущий клубок стволовых клеток становится достаточно большим, чтобы разные клетки могли очутиться в немного разных условиях. В зависимости от того, находится ли клетка внутри клубка или ближе к его краю, она будет чуть иначе воспринимать давление и ощущать различные химические реакции и температуры. Внутри каждой клетки эти мелкие различия вызывают своеобразный отклик факторов транскрипции, которые погружаются в ДНК и начинают блокировать одни гены и выражать другие. Эпигенетика снова в деле; как следствие, каждая клетка экспрессирует немного разные гены. По мере накопления различий каждая клетка отправляется по своему собственному «карьерному» пути. Целые участки ДНК отключаются (в некоторых случаях навсегда), тогда как другие участки активируются. Коли началось превращение в мышечную клетку, процесс уже не остановить, и будущее предрешено. Новые сигналы могут подсказать, какой конкретно мышечной клеткой стать, но они уже не в состоянии превратить эту клетку в нейрон или эритроцит. Специализация объясняет, почему большинство макробных клеток используют менее половины генов своей ДНК: ведь во всех клетках применение получают лишь гены, необходимые для повседневной деятельности94. Эпигенетические процессы также гарантируют, что специализация родительских клеток перейдет к их потомкам. По мере самокопирования ДНК переносит структуры факторов транскрипции, закрепленных в ДНК, на новые копии, и дочерние клетки экспрессируют только гены, выражавшиеся их предками. Вот почему костные клетки производят только костные клетки, нейроны производят нейроны, а мышечные клетки – только мышечные клетки.

Крайняя зависимость в силу специализации объясняет, почему каждая клетка внимательно прислушивается к сигналам, поступающим из-за пределов ее мембраны. Каждая клетка внимательно наблюдает за соседями и отбирает химические и питательные вещества, энергию и информацию в среде, куда направлены сенсорные молекулы, для получения сообщений издалека. Эти сообщения сродни публичным объявлениям. Они могут поступать в виде электрических импульсов или в виде особых молекул, таких как гормоны, а то и просто от воздействия соседей.

Говоря коротко, макробные клетки стремятся работать вместе и обмениваться информацией с другими клетками и с организмом в целом. Такого рода сотрудничество является основой для мышления о будущем всех макробов. Вот почему макробные клетки могут ставить общие цели, сотрудничают при оценке вероятного будущего и трудятся совместно, выбрав сообща наилучший план действий. В следующем разделе мы рассмотрим те методы, к которым прибегают растения для управления своим будущим. Затем, приблизившись к нашему собственному виду, мы рассмотрим, как планируют свое будущее животные, – и наконец-то начнем на самом деле обсуждать мышление о будущем.

Как растения управляют своим будущим

Идея о том, что растения управляют своим будущим, может показаться странной, ибо очень уж хочется посчитать травы и деревья пассивными существами. Но за иллюзией пассивности скрывается вполне целеустремленное и изощренное управление будущим.

Растения отличаются от животных главным образом тем, что они получают большую часть своей энергии непосредственно от солнца, используя сложные биохимические реакции (фотосинтез). Растения поглощают солнечный свет, как котята лакают молоко, но солнечный свет проливается повсюду, так что им не приходится двигаться, чтобы его получить.

Фотосинтез обеспечивает большую часть биохимической энергии, от которой зависит жизнь. Он подпитывается фотонами солнечного света и управляется хлоропластами, которые находятся внутри растительных клеток. Также нужны вода и углекислый газ, но их тоже доставляют, как и свет, прямо, что называется, на порог. Другие жизненно важные элементы – скажем, азот, фосфор и магний – обычно содержатся в почве, куда проникают корни растений. Поскольку энергия и питательные вещества, в которых растения нуждаются, распространены в окружающей среде, большинство растений суть «сидячие» существа. Их отпрыски, то бишь споры и семена, подвержены перемещениям, однако, единожды укоренившись, растения обыкновенно остаются на одном месте до конца срока своей жизни.

Это не значит, что они могут расслабиться. Чтобы выживать и размножаться, растениям необходимо искать информацию и делать вероятностные ставки, как всем прочим живым организмам95. Но ставки они делают посредством энергии и питательных веществ, а не иной валютой, и пре- имущественно ставят на способы управления собственными телами. Так, плакучая ива «решает», сколько сил потратить на то, чтобы вырасти выше соседок, сама определяет, подходящее ли время, чтобы одеться листвой, или пора выпускать бутоны и цвести. А может, нужно готовиться к отражению нападения жуков? Плакучая ива, подснежник или куст картофеля – все они ставят на вероятное будущее столь же регулярно, как и любой игрок-человек, и будущее для них тоже определяется количеством выигранных ставок.

Растения управляют своим будущим, используя те же три шага, что и прочие живые организмы. У них есть цели, большие и малые; они ищут и анализируют закономерности в своем окружении, чтобы выяснить, что может произойти далее; а потом действуют, делая ставки.

У подснежников и картофеля имеются собственные утопии. Но для разных видов подробности успеха выглядят по-разному, да и движение к успеху тоже разнится. Иначе говоря, каждое растение лелеет собственные микроцели, причем большинство из них встроено в геном в виде генов для создания белков и клеток, необходимых каждому виду для выживания, процветания и размножения в конкретной нише. Микроцели подобны спискам биохимических приемов и маневров, которые многие поколения плакучих ив или кактусов сочли полезными в прошлом.

Шаг второй – это поиск закономерностей. Чтобы узнать, что происходит вовне, клетки на поверхности растений применяют сенсорные белки, которые улавливают изменения в молекулах, энергиях, запахах и даже звуках окружающей среды. Будучи восприемниками солнечного света, растения особенно хорошо различают световые частоты. Арабидопсис, родич горчицы [46], широко используемый в ботанических экспериментах, наделен как минимум одиннадцатью различными типами детекторов света: «Одни сообщают растению, когда прорастать, другие подсказывают, когда наклоняться к свету, третьи говорят, когда зацвести, а иные уведомляют, что наступает ночь»96.

После выявления информацию о развивающихся закономерностях следует направить другим клеткам, включая отдаленные. С соседями общаться просто: некоторые клетки способны передавать белки, в том числе факторы транскрипции, напрямую через свои мембраны97. Для транспортировки воды, питательных веществ и молекул, несущих информацию, от корней к листьям сосудистые растения используют древесные каналы, иначе ксилемы. Жидкости вытягиваются вверх частично за