Комментарии к дневнику: Баги и План
В учебниках всё выглядело просто: ДНК мутирует, естественный отбор устраняет неудачные варианты — и система работает. Но Бэри с трудом верил, что сложные организмы могли возникнуть исключительно через череду случайных ошибок. Это казалось ему столь же абсурдным, как идея приготовить борщ по рецепту кота, танцующего по клавиатуре.— Эволюция через случайные мутации? Это всё равно что пытаться собрать Boeing 747, подрывая свалку металлолома!
В поисках логики он все больше погружался в мир биологии и стал штудировать книги и статьи одну за другой. Вскоре он вышел первый след, который привел его к привычным ему инструментам программирования. Это были статьи, описывавшие действие комбинаций генов. Их называли "Hox". И этот Hox подозрительно сильно напоминал концепцию модуля - штука которой он и другие программисты так часто пользовались. Потом он наткнулся и на другие генетически модули. Вся дело в том, что все эти гены или модули - универсальны.
Из дневника Бэри : Hox-гены: прирождённые архитекторы или дизайнеры IKEA?Сегодня я прочитал, как работают Hox-гены. Не просто на уровне "вот список генов и их позиции", а на глубоком уровне — как они формируют нас. Представим себе дизайнеров, нанятых природой для обустройства расположения разных органов. Hox-гены решают, где будут ноги (диван), голова (люстра), внутренние органы (кухня). Работают строго по инструкции: сверху вниз, начиная с люстры и заканчивая сантехникой.Каждый ген отвечает за свою зону. Один "оформляет" голову, другой — грудной отдел, третий — абдоминальный. Это словно модульный проект: четкие границы ответственности, где всё работает по строгой логике, создавая не только симметрию, но и функциональность. Архитектура тела точно знает, где что должно быть — диван не окажется на потолке.Но и у идеальной системы бывают сбои. Например, у мушки-дрозофилы мутация в гене Antennapedia приводит к тому, что вместо усиков вырастают ноги. А ошибка в Ultrabithorax добавляет лишнюю пару крыльев.
Это как если бы в инструкцию IKEA вкралась ошибка, и вместо шкафа вы бы собрали второй диван.Меня особенно впечатляет, что Hox-гены работают у всех животных — от червя до человека. Разные организмы используют один и тот же "набор дизайнеров". Как будто одна и та же команда оформляет и однокомнатную квартиру, и замок. Разница лишь в масштабе и деталях, но логика остается неизменной. Я бы, да и любой другой программист сделал бы так же.Hox-гены напоминают биологический framework; компоненты переносимы от одного проекта к другому. Только вместо интерфейсов у нас органы, конечности, симметрии. И как любой framework, он может давать сбой, если напутать параметры. Ошибся в конфигурации — и вместо глаз получаешь руки. Ещё поразительнее: Hox-гены работают как pipeline с иерархией активации. Они включаются по очереди, их действия зависят от контекста. Это словно биологический код — только без IDE и документации. Пока.Один эксперимент окончательно убедил меня в универсальности Hox-генов.
Ученые модифицировали их у рыб, и те начали отращивать зачатки лап. А когда добавили мышиный ген, активирующий HoxD13, плавник преобразился в нечто, напоминающее лапу. Это как включить симулятор эволюции и запустить ускоренный режим.Логика остаётся той же: старые блоки в новой сборке. Природа не создает что-то принципиально новое, а адаптирует существующее. Это можно увидеть даже у червей, где те же Hox-гены отвечают за сегментацию тела. Каждый сегмент — как повторение блока кода в цикле. Удалишь кластер генов — и всё рушится: у мыши сердце превращается в трубку, у мух появляются лишние крылья. Не потому что ошибка, а из-за нарушенного порядка сборки.Я собрал данные о других генетических "модулях". Список получился длинным. Я понимаю что список будет расти и я пока остановился на этом:Зрение: Pax-гены создают глаза как универсальную компоненту у мух и людей.Слух: Eya1 и Six1 критически важны для формирования ушей.Репродукция: HoxA9–A13 проектируют структуры от яйцеводов до влагалища.Конечности: Tbx5 (передние лапы/руки) и Tbx4 (задние лапы/ноги) — директивы для сборки "манипуляторов". Без Tbx5 — привет, рука-мутант. Позвоночник и рёбра: HoxC6 и HoxC8 — переключатели, решающие, где будут шея, грудь или поясница. Сломаешь модуль — ребро вырастет в районе уха.Головной мозг: Otx2 (передний мозг), Emx2 (кора) — координаторы верхнего уровня для организации ЦНС. Почти как запуск сервера.
Пищеварение: Sox17 и Foxa2 — модули для формирования кишечника и печени. Без них желудок — просто мешочек без будущего. Кожа и волосы: Eda, Edar, Wnt10a — триггеры для развития эпидермиса, фолликулов и зубов. Без них — ни шерсти, ни зубов, ни понтов.Иммунитет: Foxn1 — нужен для развития тимуса, эпицентра T-клеток. Без этого — организм как антивирус без сигнатур. Sry и Sox9 — переключатели между мужским и женским "режимами сборки". Ошибка в одном — и вся прошивка идёт по другому пути.Природа сотворила эти модули почти для всего.
Мне они напоминают плагины гигантской биологической CMS (content management system), экспериментирующей с новыми конфигурациями. Начинает становиться ясным общий замысел разработчика. Для всех существ – одни и те же модули. А вот как из тех же модулей получаются слон и черепаха – наверно несложно разобраться. Да кстати, если есть модули, должна существовать система, которая управляет их сборкой. Дарвиновский подход к эволюции — "гены удачно возникли а потом выжили" — никак не мог организовать такие модули изначально. Модули не появляются случайно. Это результат долгих и целенаправленных итераций, сохранения работающих решений. А упорядоченный порядок расположения в сборке органов никак не влияет на выживаемость. Это скорее хорошие навыки программирования. Для аккуратной документации. Вот бы прочитать описание программы!