Гарвардский Некромант
Часть 6 из 11 Информация о книге
Для доступа к библиотеке пройдите авторизацию
– У китайских исследователей на завершение их версии эксперимента ушло несколько лет. Долгое время мы были сами по себе. Доктор Дрейк дал ссылку на нашу статью у себя в Twitter с комментарием: «Гарвардский Некромант доктор Белозеров наносит новый удар. Ждем его интервью в Science с призраком Эйнштейна». Обычно Дрейк тратил куда больше времени, подробно объясняя, почему не верит в наши эксперименты, приводя многочисленные ссылки на квантовую теорию поля и вероятности, подсчитанные по теореме Байеса. Тем временем наша статья вызвала шквал неодобрения у широких слоев населения. Одни нашли нашу гипотезу невероятной. Другие сочли неэтичной процедуру ее проверки. И многие начали разбирать тему существования жизни после смерти. Иными словами, ученый в очередной раз изнасиловал журналиста.
– А вы сами не думаете, что ваши эксперименты доказали существование загробного мира?
– Конечно, нет. Мы лишь показали, что смерть человека может влиять на окружающий нас мир ранее неизвестным образом. Я скорее полагаю, что впервые в истории мы нашли указание на существование Бога.
– Вы имеете в виду Высший разум?
– Про наличие разума у этой сущности я ничего не говорил.
Глава 5. Бог не играет в BLAST
– Похоже, из атеиста вы превратились в верующего.
– Ну что вы! Просто Бог стал для меня проверяемой гипотезой. Разумеется, я говорю не про традиционного монотеистического Бога, а про кого-то вроде Ви Джас.
– Ви – кто?
– Ви Джас – богиня магии и смерти из игры «Dungeons & Dragons». Мы с коллегами знали, что в результате гуманизированных жертвоприношений происходят странные вещи. А еще установили, что последствия ритуалов меняются, когда умирают осведомленные люди. Нужно было принять, что смерть – это нечто большее, чем мы думали раньше. Что она может менять законы природы, но не фундаментальные законы физики, о которых так беспокоился доктор Дрейк. Во всяком случае, никому не удавалось доказать, что природа их нарушает, она будто пыталась скрыть свои преступления, оставляя следы лишь на более высоком уровне биологической организации материи.
– Как в экспериментах с воскрешением червяков: детальные наблюдения приводили к тому, что эффект исчезал? Так?
– Да.
– И зачем вам понадобилось выдумывать эту Ви Джас?
– Это удобная метафора. Дело в том, что традиционный монотеистический Бог – всесильный и всезнающий. А то, с чем мы имеем дело, лишено этих качеств. Представим на минутку, что Ви Джас существует и умеет менять поведение биологических систем. Очевидно, что ее сила ограничена: она знает, что изменить, только когда у нее появляются «мертвые свидетели». Причем когда богиня пытается исправить последствия жертвоприношений, сперва у нее получается инверсия эффекта. И лишь со второй попытки – его устранение. Очевидно, Ви Джас плохо учится на своих ошибках. Если она и бог, то довольно глупый.
– Не боитесь, что Ви Джас накажет вас за оскорбление?
– Людям свойственно приписывать богам чисто человеческие черты: любовь, обидчивость и даже мстительность, ревность, жажду внимания, интерес к чужой половой жизни. Это смешно. Понятно, что это связано с тем, что мы рассуждаем о богах теми же несовершенными мозгами, которые эволюционно заточены под анализ мыслей и поведения других людей. Но с чего мы взяли, что непостижимое могущественное сверхсущество мыслит нашими категориями и оперирует человеческими ценностями? С равной вероятностью Ви Джас может любить, когда ей бросают вызов богохульства.
– И правда. Мало ли какие у нее извращения…
– Но, повторюсь, это просто метафора.
– Мне нравится имя – Ви Джас. Но почему вы говорите о гипотетическом глупом боге в женском роде? Я этого не поняла.
– Не подумайте, что я сексист! Я всеми руками за равноправие мужчин и женщин. И вообще, Ви Джас хотя бы пытается «исправить» магию, а вот бог мужского пола вышел бы не менее глупым, но едва ли столь же заботливым по отношению к Вселенной.
– Вы, должно быть, шутите, доктор Белозеров!
– Ну конечно. Просто Ви Джас – богиня магии в «Dungeons & Dragons». Женского пола. Не надо искать здесь глубокий подтекст.
– А может, на ваше подсознание повлиял фильм «Догма»? Там тоже Бога представили женщиной.
– Да, я видел этот фильм. Возможно, вы правы. Но какая разница, как это появилось в моем воображении? И вообще, как биолог я убежден, что человеческую концепцию пола или гендера не стоит распространять на метафизических сверхсуществ, только если речь не идет про пантеон богов, размножающихся половым путем. Но даже в этом случае мы не могли бы утверждать, что среди них есть мужчины и женщины, если бы говорили про настоящих богов, а не мифических. Круглые черви, с которыми мы работаем, бывают самцами или гермафродитами. А у гриба щелелистника обыкновенного более двух десятков тысяч типов спаривания. Ну а истинный монотеистический Бог, очевидно, бесполый…
– И это ваша метафизическая теория? Неразумная богиня, скованная законами физики, пытается тайком, но без особого успеха корректировать биологические процессы?
– Не судите строго – это была моя первая метафизическая теория. Мне, конечно, не нравился ее паранормальный компонент… Но мысли о Ви Джас, ее возможных мотивах и целях вдохновили меня на серию экспериментов. Чтобы проверить уровень ее интеллекта.
– Как?
– Мы уже довольно долго беседуем. За это время не приходило ли вам в голову, что термин «гуманизированное животное», который я постоянно употребляю, на самом деле очень плохо определен?
– Что вы имеете в виду?
– В реальности никаких «генов человека» не существует. Гены – это просто последовательности букв «А», «Т», «Г», «Ц» в ДНК. На них не висят ярлыки с надписью «ген человека» или «ген, взятый из человека». Люди получили большую часть своих генов от последнего общего предка с другими млекопитающими. Некоторые гены изменились сильно, другие – очень мало. Есть участки ДНК, которые и вовсе совпадают между видами.
Впрочем, это не касается гена FOXO3A, с которого все началось. Если мы посмотрим на эту последовательность нуклеотидов, то есть генетических букв, то обнаружим, что человеческий и мышиный варианты гена совпадают на 90 %. Для аминокислотных последовательностей, которые кодируются этими генами, сходство составляет 95 %. На основе анализа ДНК не составит труда сказать, чей это ген – мыши или человека. Но не странно ли, что всего двести отличающихся букв в ДНК так сильно влияют на результаты жертвоприношения? Что, если мы заменим лишь пару букв в мышином гене? Сделаем его чуть-чуть более похожим на человеческий и потом проведем ритуал?
– Вы намекаете, что вернулись к опытам на грызунах?
– Нет, это слишком дорого и долго. Мы вернулись к изучению круглых червей. Я забыл сказать о некоторых предыдущих опытах на этих животных. Например, мы обнаружили, что если добавить мышиный ген FOXO3A в геном червя, то его убийство не приводит к каким-либо наблюдаемым результатам. С другими генами та же история. Получалось, что гены человека особенные. Биологу это очень сложно признавать, потому что мы – лишь одна из многих веток на великом дереве жизни, один из множества продуктов эволюции. Может быть, мы чуть-чуть умнее других животных, но и только. Так почему же для «магии» требуются именно гуманизированные жертвоприношения? Поэтому нас заинтересовало, как Ви Джас определяет, «что есть человек».
Из-за эффектов «инверсии» мы решили взять ген, который еще никто не изучал в контексте гуманизированных жертвоприношений. Наш выбор пал на человеческий вариант гена ADCY3, у носителей которого сильно увеличен риск диабета и ожирения. Как и в случае с FOXO3A, между мышиным и человеческим вариантами этого гена – 90 % сходства на уровне нуклеотидных последовательностей и 95 % – на уровне кодируемых ими белков.
Мы с коллегами оперативно создали симпатичных круглых червей разной степени гуманизации. Одна линия червей получила вариант гена, идентичный человеческому. Вторая линия получила мышиный вариант. Еще мы создали червей, у которых был человеческий ген, но с заменами некоторых букв на мышиные варианты. Число замен составляло 5, 10, 25, 50 и 100. Мы вошли во вкус и сделали червя с неандертальской версией этого гена!
– И где вы его откопали?
– К счастью, геном неандертальцев полностью прочитан благодаря анализу ДНК из оставшихся от них костей. Потом мы сравнивали последствия жертвоприношений этих типов червей. Все гены мы синтезировали в пробирке и помещали в геномы червей, используя современные методы редактирования ДНК.
– И?
– Получилось, что аналитика Ви Джас весьма посредственна, когда речь идет о сравнении последовательностей ДНК. Полностью человеческий ген и его варианты с пятью или десятью заменами из мыши давали одинаковый эффект. Как и вариант неандертальца. Такие жертвоприношения приводили к тому, что окружающие черви становились крупнее и жили меньше. Все остальные жертвоприношения не оказывали никаких видимых воздействий.
– И какой вывод вы сделали из этого? Кроме того, что Ви Джас не расистка и не дискриминирует неандертальцев?
– Технически не «видистка». Неандертальцев обычно относят к другому виду рода Homo, но, может, это потому, что мы сами немного видисты. В любом случае, если кому-то нужен теологический аргумент, что неандертальцы тоже люди, – мы рады его предоставить! Впрочем, может, все дело в том, что гены неандертальцев слишком похожи на наши.
Но самое интересное открытие мы сделали чуть позже, когда удалось заключить, что Ви Джас пользуется программой BLASTn, а не BLASTp.
– Что это значит?
– BLASTn – популярная у биоинформатиков программа. Ученые используют ее, чтобы сравнивать последовательности ДНК. BLAST означает Basic Local Alignment Search Tool (средство поиска основного локального выравнивания), а «n» означает нуклеотиды – буквы в ДНК. BLASTp ищет сходство между белками («p» – protein, белок). Программы ищут сходство между несколькими последовательностями нуклеотидов или аминокислот, из которых состоят белки. Геном человека полностью прочитан. Это означает, что последовательность букв «А», «Т», «Г», «Ц», представляющая нашу ДНК, может быть размещена, например, на флешке. Аналогично с геномами других животных. Мы можем взять любой участок генома человека и использовать BLASTn, чтобы найти схожие последовательности ДНК в геноме мыши, кошки или кого-то еще. Это равнозначно поиску в Microsoft Word, с той разницей, что BLAST ищет не только полные совпадения, но и последовательности с ошибками – заменами. BLASTp делает то же самое, но с ее помощью можно сравнить человеческий белок с базой данных мышиных, кошачьих или еще чьих-нибудь белков. Такие базы данных доступны для уймы видов.
Используя генную инженерию, вы можете создать ген, который очень сильно отличается от оригинального, но кодирует абсолютно идентичный белок. Это связано с так называемой «вырожденностью генетического кода»: разные комбинации нуклеотидов в ДНК могут кодировать одни и те же аминокислотные последовательности белков. Мы использовали этот принцип организации жизни, чтобы создать линию червей с «нечеловеческим» геном, кодирующим человеческий белок. Иными словами, программа BLASTp нашла бы 100 % сходства с известным человеческим белком. А вот программа BLASTn – лишь 70 %.
Если Ви Джас ищет у червей человеческие белки, то она сочтет такого червяка гуманизированным. Но оказалось, что это так не работает. Ви Джас все равно, есть ли у червя человеческий белок. Ей нужна человеческая последовательность ДНК. Поэтому мы и пришли к шуточному выводу, что «Бог пользуется BLASTn, а не BLASTp». Но сами эксперименты вполне настоящие, а результаты весьма интригующие.
– А почему из этого следует, что аналитика Ви Джас посредственна?
– Дело в том, что установить человеческое происхождение вставленного участка ДНК можно было и с 25, и с 50 нуклеотидными заменами от мышей. Ви Джас допускала некоторые вариации в человеческом гене, но в этих случаях не справлялась.
– Может, ей плевать.
– Может, и так.
– Многие люди сочли бы странным ваше предположение, что природа делает какой-то криминалистический или геномный анализ мертвых животных.
– Это правда. Мы получили множество комментариев по поводу нашей статьи, опубликованной в BMC Bioinformatics. С нами дискутировали биологи, физики, философы и специалисты в области информационных технологий. Доктор Дрейк написал довольно критичный и эмоциональный ответ на нашу статью с игривым заголовком «Бог не играет в BLAST». И знаете, его предложения оказались довольно разумными.
– И в чем они заключались?
– Давайте вспомним, как ДНК кодирует белки. Последовательности нуклеотидов логически разбиваются на трехбуквенные кодоны, такие как АТГ, ГТТ, ААЦ, ААТ и так далее. Каждый кодон кодирует аминокислоту будущего белка. В данном случае АТГ кодирует метионин, ГТТ – валин, а ААЦ и ААТ – аспарагин. Помните, я говорил про вырожденность генетического кода? Два разных кодона, кодирующих одну и ту же аминокислоту, вот это оно и есть.
Теперь представим, что мы добавим одну букву А после первого кодона. Было АТГ ГТТ ААЦ ААТ – стало АТГ АГТ ТАА ЦАА Т. Все кодоны после первого изменились. Это называется мутацией «фрейм-шифт», или мутацией сдвига рамки считывания. Наш умный и скептичный оппонент предложил проверить человеческий ген с такой мутацией. Фрейм-шифтовые мутации почти не меняют нуклеотидную последовательность гена, поэтому BLASTn найдет почти полное совпадение. Но белок окажется абсолютно другим, скорее всего, неработающим. И BLASTp ничего не обнаружит.
Еще один способ испортить закодированный белок – добавить преждевременный стоп-кодон: ТГА, ТАГ или ТАА. Синтез белков на таких кодонах заканчивается. Если стоп-кодон появится в начале гена, вы получите обрезанный, неработающий белок. А теперь я перефразирую Чехова: «Если вы говорите о ДНК и упоминаете стоп-кодон, он должен непременно испортить белок». Так получилось, что в примере мутации «фрейм-шифт», который я привел, третий кодон стал стоп-кодоном ТАА. Такое запросто может случиться в реальной жизни.
Мы сравнили эффект от трех типов гуманизированных жертвоприношений червей с тремя вариантами еще одного человеческого гена: с мутацией «фреймшифт», ведущей к преждевременному стоп-кодону, без нее и просто с преждевременным стоп-кодоном. Все три типа работали одинаково хорошо по сравнению с контролем, где использовался мышиный ген. Так мы убедились, что Бог и правда использует BLASTn. Конечно, это все еще шутка, но она отражает то, что когда речь идет о гуманизированных жертвоприношениях, белки не имеют значения, а вот нуклеотидные последовательности человека почему-то важны.
– Вы опубликовали эти результаты?
– Не сразу! Нам предстояло поставить еще один важный эксперимент. Мы не хотели, чтобы результаты, полученные с последним набором генов, подверглись эффекту инверсии. Нас интересовало, что же все-таки такое человек в глазах Ви Джас. И каково ее определение смерти.
– Что вы имеете в виду?
– Мне потребуется сделать небольшое лирическое отступление. Я горжусь тем, что мы придумали сделать дальше. К тому моменту компания Google выпустила свое последнее достижение в области искусственного интеллекта (ИИ). Программа называлась РКК – в честь нейробиолога Родриго Киан Кироги, который недавно получил Нобелевскую премию за открытие в мозге человека «клеток концепций» и объяснение того, что такое «поток сознания». Мозг – это нейронная сеть, которая ритмически переходит от одной комбинации активных нейронов к другой. Понятия и концепции, о которых мы думаем и рассуждаем, например «человек», «красное», «яблоко» или «Дарт Вейдер», представлены подобными скоординированными ансамблями. Концепции, которые в результате накопленного жизненного опыта мы стали ассоциировать друг с другом, например «море» и «пляж», кодируются перекрывающимися и взаимосвязанными комбинациями подобных групп нейронов. Поэтому мысли о море легко уводят нас к фантазиям о пляже. Часть нейронов, которые должны включиться, чтобы мы задумались об одном из этих понятий, уже активна, когда мы мечтаем о втором.
Таким образом, ассоциации между концепциями кодируются через физическое перекрытие нейронных подсетей, которыми они представлены в мозге. Разумеется, я сейчас все сильно упрощаю. Так или иначе, мы умеем создавать виртуальные нейронные сети с очень похожей архитектурой. Один из подходов называется глубоким обучением – он включает создание многослойных иерархических нейронных сетей, которые анализируют большие массивы данных. Слои более высокого уровня учатся представлять все более сложные и абстрактные концепции, закономерности или взаимодействия между ними.
Примерно так же человеческий мозг обрабатывает зрительную информацию: на самом низком уровне отдельные клетки сетчатки активируются фотонами, излученными или отраженными от пейзажа перед нашими глазами. Эти клетки передают информацию на следующий уровень. Там находятся нервные клетки, которые представляют простые концепции, такие как края, движущиеся границы, контраст, затемнение и тому подобное.
Информация от этих клеток объединяется в клетках более высокого иерархического уровня, представляющих более абстрактные концепции: лица, животные, автомобили и так далее. Есть классическая работа в журнале Nature Neuroscience, которая называется «Модель глубокого обучения в нейронауках». Ее авторы продемонстрировали сходство между тем, что мы знаем об архитектуре мозга, и нейронными сетями, используемыми в глубоком обучении. Эта идея вдохновила компьютерных специалистов усилить сходство еще больше. Оказалось, что обученные искусственные нейронные сети приобретают не только такие желаемые свойства человеческих нейронных сетей, как умение обучаться или обучаться обучению, но и своеобразные несовершенства вроде ошибок мышления и оптических иллюзий при обработке визуальных данных.
Архитектура нейронной сети РКК была создана по аналогии с архитектурой мозга человека и воплощала в себе принципы его работы. Ее объединили с методами машинного обучения под названием «состязательные генеративные сети». Они позволяют искусственным нейронным сетям соревноваться друг с другом, что приводит к эволюции их когнитивных способностей. Ранние примеры таких состязательных сетей представляли собой системы искусственного интеллекта, способные рисовать практически идеальные изображения, основанные на текстовых описаниях вроде «маленькая красная птица с желтым клювом сидит на темной ветке».
Сети, учившиеся рисовать картинки по описанию, соревновались с другими сетями, учившимися отличать настоящие фотографии от нарисованных. По мере совершенства систем одного типа приходилось подтягиваться их оппонентам, и со временем оба класса сетей совершенствовались. Похожим образом в природе коэволюционируют хищники и их жертвы: быстрые антилопы принуждают гепардов адаптироваться, бегать еще быстрее, что в свою очередь приводит к усилению отбора в пользу быстрых антилоп. Как говорил Ричард Докинз, эволюционная гонка вооружений. Положительная обратная связь.
Гонка вооружений умов делала предков РКК все умнее и умнее. Одни нейронные сети учились решать интеллектуальные задачи, а их оппоненты разрабатывали все более сложные задания. Комбинированный интеллект достиг мастерства как в постановке, так и в решении задач.
– Как левое и правое полушария мозга? Одно аналитическое, а другое креативное.
– А вы сами не думаете, что ваши эксперименты доказали существование загробного мира?
– Конечно, нет. Мы лишь показали, что смерть человека может влиять на окружающий нас мир ранее неизвестным образом. Я скорее полагаю, что впервые в истории мы нашли указание на существование Бога.
– Вы имеете в виду Высший разум?
– Про наличие разума у этой сущности я ничего не говорил.
Глава 5. Бог не играет в BLAST
– Похоже, из атеиста вы превратились в верующего.
– Ну что вы! Просто Бог стал для меня проверяемой гипотезой. Разумеется, я говорю не про традиционного монотеистического Бога, а про кого-то вроде Ви Джас.
– Ви – кто?
– Ви Джас – богиня магии и смерти из игры «Dungeons & Dragons». Мы с коллегами знали, что в результате гуманизированных жертвоприношений происходят странные вещи. А еще установили, что последствия ритуалов меняются, когда умирают осведомленные люди. Нужно было принять, что смерть – это нечто большее, чем мы думали раньше. Что она может менять законы природы, но не фундаментальные законы физики, о которых так беспокоился доктор Дрейк. Во всяком случае, никому не удавалось доказать, что природа их нарушает, она будто пыталась скрыть свои преступления, оставляя следы лишь на более высоком уровне биологической организации материи.
– Как в экспериментах с воскрешением червяков: детальные наблюдения приводили к тому, что эффект исчезал? Так?
– Да.
– И зачем вам понадобилось выдумывать эту Ви Джас?
– Это удобная метафора. Дело в том, что традиционный монотеистический Бог – всесильный и всезнающий. А то, с чем мы имеем дело, лишено этих качеств. Представим на минутку, что Ви Джас существует и умеет менять поведение биологических систем. Очевидно, что ее сила ограничена: она знает, что изменить, только когда у нее появляются «мертвые свидетели». Причем когда богиня пытается исправить последствия жертвоприношений, сперва у нее получается инверсия эффекта. И лишь со второй попытки – его устранение. Очевидно, Ви Джас плохо учится на своих ошибках. Если она и бог, то довольно глупый.
– Не боитесь, что Ви Джас накажет вас за оскорбление?
– Людям свойственно приписывать богам чисто человеческие черты: любовь, обидчивость и даже мстительность, ревность, жажду внимания, интерес к чужой половой жизни. Это смешно. Понятно, что это связано с тем, что мы рассуждаем о богах теми же несовершенными мозгами, которые эволюционно заточены под анализ мыслей и поведения других людей. Но с чего мы взяли, что непостижимое могущественное сверхсущество мыслит нашими категориями и оперирует человеческими ценностями? С равной вероятностью Ви Джас может любить, когда ей бросают вызов богохульства.
– И правда. Мало ли какие у нее извращения…
– Но, повторюсь, это просто метафора.
– Мне нравится имя – Ви Джас. Но почему вы говорите о гипотетическом глупом боге в женском роде? Я этого не поняла.
– Не подумайте, что я сексист! Я всеми руками за равноправие мужчин и женщин. И вообще, Ви Джас хотя бы пытается «исправить» магию, а вот бог мужского пола вышел бы не менее глупым, но едва ли столь же заботливым по отношению к Вселенной.
– Вы, должно быть, шутите, доктор Белозеров!
– Ну конечно. Просто Ви Джас – богиня магии в «Dungeons & Dragons». Женского пола. Не надо искать здесь глубокий подтекст.
– А может, на ваше подсознание повлиял фильм «Догма»? Там тоже Бога представили женщиной.
– Да, я видел этот фильм. Возможно, вы правы. Но какая разница, как это появилось в моем воображении? И вообще, как биолог я убежден, что человеческую концепцию пола или гендера не стоит распространять на метафизических сверхсуществ, только если речь не идет про пантеон богов, размножающихся половым путем. Но даже в этом случае мы не могли бы утверждать, что среди них есть мужчины и женщины, если бы говорили про настоящих богов, а не мифических. Круглые черви, с которыми мы работаем, бывают самцами или гермафродитами. А у гриба щелелистника обыкновенного более двух десятков тысяч типов спаривания. Ну а истинный монотеистический Бог, очевидно, бесполый…
– И это ваша метафизическая теория? Неразумная богиня, скованная законами физики, пытается тайком, но без особого успеха корректировать биологические процессы?
– Не судите строго – это была моя первая метафизическая теория. Мне, конечно, не нравился ее паранормальный компонент… Но мысли о Ви Джас, ее возможных мотивах и целях вдохновили меня на серию экспериментов. Чтобы проверить уровень ее интеллекта.
– Как?
– Мы уже довольно долго беседуем. За это время не приходило ли вам в голову, что термин «гуманизированное животное», который я постоянно употребляю, на самом деле очень плохо определен?
– Что вы имеете в виду?
– В реальности никаких «генов человека» не существует. Гены – это просто последовательности букв «А», «Т», «Г», «Ц» в ДНК. На них не висят ярлыки с надписью «ген человека» или «ген, взятый из человека». Люди получили большую часть своих генов от последнего общего предка с другими млекопитающими. Некоторые гены изменились сильно, другие – очень мало. Есть участки ДНК, которые и вовсе совпадают между видами.
Впрочем, это не касается гена FOXO3A, с которого все началось. Если мы посмотрим на эту последовательность нуклеотидов, то есть генетических букв, то обнаружим, что человеческий и мышиный варианты гена совпадают на 90 %. Для аминокислотных последовательностей, которые кодируются этими генами, сходство составляет 95 %. На основе анализа ДНК не составит труда сказать, чей это ген – мыши или человека. Но не странно ли, что всего двести отличающихся букв в ДНК так сильно влияют на результаты жертвоприношения? Что, если мы заменим лишь пару букв в мышином гене? Сделаем его чуть-чуть более похожим на человеческий и потом проведем ритуал?
– Вы намекаете, что вернулись к опытам на грызунах?
– Нет, это слишком дорого и долго. Мы вернулись к изучению круглых червей. Я забыл сказать о некоторых предыдущих опытах на этих животных. Например, мы обнаружили, что если добавить мышиный ген FOXO3A в геном червя, то его убийство не приводит к каким-либо наблюдаемым результатам. С другими генами та же история. Получалось, что гены человека особенные. Биологу это очень сложно признавать, потому что мы – лишь одна из многих веток на великом дереве жизни, один из множества продуктов эволюции. Может быть, мы чуть-чуть умнее других животных, но и только. Так почему же для «магии» требуются именно гуманизированные жертвоприношения? Поэтому нас заинтересовало, как Ви Джас определяет, «что есть человек».
Из-за эффектов «инверсии» мы решили взять ген, который еще никто не изучал в контексте гуманизированных жертвоприношений. Наш выбор пал на человеческий вариант гена ADCY3, у носителей которого сильно увеличен риск диабета и ожирения. Как и в случае с FOXO3A, между мышиным и человеческим вариантами этого гена – 90 % сходства на уровне нуклеотидных последовательностей и 95 % – на уровне кодируемых ими белков.
Мы с коллегами оперативно создали симпатичных круглых червей разной степени гуманизации. Одна линия червей получила вариант гена, идентичный человеческому. Вторая линия получила мышиный вариант. Еще мы создали червей, у которых был человеческий ген, но с заменами некоторых букв на мышиные варианты. Число замен составляло 5, 10, 25, 50 и 100. Мы вошли во вкус и сделали червя с неандертальской версией этого гена!
– И где вы его откопали?
– К счастью, геном неандертальцев полностью прочитан благодаря анализу ДНК из оставшихся от них костей. Потом мы сравнивали последствия жертвоприношений этих типов червей. Все гены мы синтезировали в пробирке и помещали в геномы червей, используя современные методы редактирования ДНК.
– И?
– Получилось, что аналитика Ви Джас весьма посредственна, когда речь идет о сравнении последовательностей ДНК. Полностью человеческий ген и его варианты с пятью или десятью заменами из мыши давали одинаковый эффект. Как и вариант неандертальца. Такие жертвоприношения приводили к тому, что окружающие черви становились крупнее и жили меньше. Все остальные жертвоприношения не оказывали никаких видимых воздействий.
– И какой вывод вы сделали из этого? Кроме того, что Ви Джас не расистка и не дискриминирует неандертальцев?
– Технически не «видистка». Неандертальцев обычно относят к другому виду рода Homo, но, может, это потому, что мы сами немного видисты. В любом случае, если кому-то нужен теологический аргумент, что неандертальцы тоже люди, – мы рады его предоставить! Впрочем, может, все дело в том, что гены неандертальцев слишком похожи на наши.
Но самое интересное открытие мы сделали чуть позже, когда удалось заключить, что Ви Джас пользуется программой BLASTn, а не BLASTp.
– Что это значит?
– BLASTn – популярная у биоинформатиков программа. Ученые используют ее, чтобы сравнивать последовательности ДНК. BLAST означает Basic Local Alignment Search Tool (средство поиска основного локального выравнивания), а «n» означает нуклеотиды – буквы в ДНК. BLASTp ищет сходство между белками («p» – protein, белок). Программы ищут сходство между несколькими последовательностями нуклеотидов или аминокислот, из которых состоят белки. Геном человека полностью прочитан. Это означает, что последовательность букв «А», «Т», «Г», «Ц», представляющая нашу ДНК, может быть размещена, например, на флешке. Аналогично с геномами других животных. Мы можем взять любой участок генома человека и использовать BLASTn, чтобы найти схожие последовательности ДНК в геноме мыши, кошки или кого-то еще. Это равнозначно поиску в Microsoft Word, с той разницей, что BLAST ищет не только полные совпадения, но и последовательности с ошибками – заменами. BLASTp делает то же самое, но с ее помощью можно сравнить человеческий белок с базой данных мышиных, кошачьих или еще чьих-нибудь белков. Такие базы данных доступны для уймы видов.
Используя генную инженерию, вы можете создать ген, который очень сильно отличается от оригинального, но кодирует абсолютно идентичный белок. Это связано с так называемой «вырожденностью генетического кода»: разные комбинации нуклеотидов в ДНК могут кодировать одни и те же аминокислотные последовательности белков. Мы использовали этот принцип организации жизни, чтобы создать линию червей с «нечеловеческим» геном, кодирующим человеческий белок. Иными словами, программа BLASTp нашла бы 100 % сходства с известным человеческим белком. А вот программа BLASTn – лишь 70 %.
Если Ви Джас ищет у червей человеческие белки, то она сочтет такого червяка гуманизированным. Но оказалось, что это так не работает. Ви Джас все равно, есть ли у червя человеческий белок. Ей нужна человеческая последовательность ДНК. Поэтому мы и пришли к шуточному выводу, что «Бог пользуется BLASTn, а не BLASTp». Но сами эксперименты вполне настоящие, а результаты весьма интригующие.
– А почему из этого следует, что аналитика Ви Джас посредственна?
– Дело в том, что установить человеческое происхождение вставленного участка ДНК можно было и с 25, и с 50 нуклеотидными заменами от мышей. Ви Джас допускала некоторые вариации в человеческом гене, но в этих случаях не справлялась.
– Может, ей плевать.
– Может, и так.
– Многие люди сочли бы странным ваше предположение, что природа делает какой-то криминалистический или геномный анализ мертвых животных.
– Это правда. Мы получили множество комментариев по поводу нашей статьи, опубликованной в BMC Bioinformatics. С нами дискутировали биологи, физики, философы и специалисты в области информационных технологий. Доктор Дрейк написал довольно критичный и эмоциональный ответ на нашу статью с игривым заголовком «Бог не играет в BLAST». И знаете, его предложения оказались довольно разумными.
– И в чем они заключались?
– Давайте вспомним, как ДНК кодирует белки. Последовательности нуклеотидов логически разбиваются на трехбуквенные кодоны, такие как АТГ, ГТТ, ААЦ, ААТ и так далее. Каждый кодон кодирует аминокислоту будущего белка. В данном случае АТГ кодирует метионин, ГТТ – валин, а ААЦ и ААТ – аспарагин. Помните, я говорил про вырожденность генетического кода? Два разных кодона, кодирующих одну и ту же аминокислоту, вот это оно и есть.
Теперь представим, что мы добавим одну букву А после первого кодона. Было АТГ ГТТ ААЦ ААТ – стало АТГ АГТ ТАА ЦАА Т. Все кодоны после первого изменились. Это называется мутацией «фрейм-шифт», или мутацией сдвига рамки считывания. Наш умный и скептичный оппонент предложил проверить человеческий ген с такой мутацией. Фрейм-шифтовые мутации почти не меняют нуклеотидную последовательность гена, поэтому BLASTn найдет почти полное совпадение. Но белок окажется абсолютно другим, скорее всего, неработающим. И BLASTp ничего не обнаружит.
Еще один способ испортить закодированный белок – добавить преждевременный стоп-кодон: ТГА, ТАГ или ТАА. Синтез белков на таких кодонах заканчивается. Если стоп-кодон появится в начале гена, вы получите обрезанный, неработающий белок. А теперь я перефразирую Чехова: «Если вы говорите о ДНК и упоминаете стоп-кодон, он должен непременно испортить белок». Так получилось, что в примере мутации «фрейм-шифт», который я привел, третий кодон стал стоп-кодоном ТАА. Такое запросто может случиться в реальной жизни.
Мы сравнили эффект от трех типов гуманизированных жертвоприношений червей с тремя вариантами еще одного человеческого гена: с мутацией «фреймшифт», ведущей к преждевременному стоп-кодону, без нее и просто с преждевременным стоп-кодоном. Все три типа работали одинаково хорошо по сравнению с контролем, где использовался мышиный ген. Так мы убедились, что Бог и правда использует BLASTn. Конечно, это все еще шутка, но она отражает то, что когда речь идет о гуманизированных жертвоприношениях, белки не имеют значения, а вот нуклеотидные последовательности человека почему-то важны.
– Вы опубликовали эти результаты?
– Не сразу! Нам предстояло поставить еще один важный эксперимент. Мы не хотели, чтобы результаты, полученные с последним набором генов, подверглись эффекту инверсии. Нас интересовало, что же все-таки такое человек в глазах Ви Джас. И каково ее определение смерти.
– Что вы имеете в виду?
– Мне потребуется сделать небольшое лирическое отступление. Я горжусь тем, что мы придумали сделать дальше. К тому моменту компания Google выпустила свое последнее достижение в области искусственного интеллекта (ИИ). Программа называлась РКК – в честь нейробиолога Родриго Киан Кироги, который недавно получил Нобелевскую премию за открытие в мозге человека «клеток концепций» и объяснение того, что такое «поток сознания». Мозг – это нейронная сеть, которая ритмически переходит от одной комбинации активных нейронов к другой. Понятия и концепции, о которых мы думаем и рассуждаем, например «человек», «красное», «яблоко» или «Дарт Вейдер», представлены подобными скоординированными ансамблями. Концепции, которые в результате накопленного жизненного опыта мы стали ассоциировать друг с другом, например «море» и «пляж», кодируются перекрывающимися и взаимосвязанными комбинациями подобных групп нейронов. Поэтому мысли о море легко уводят нас к фантазиям о пляже. Часть нейронов, которые должны включиться, чтобы мы задумались об одном из этих понятий, уже активна, когда мы мечтаем о втором.
Таким образом, ассоциации между концепциями кодируются через физическое перекрытие нейронных подсетей, которыми они представлены в мозге. Разумеется, я сейчас все сильно упрощаю. Так или иначе, мы умеем создавать виртуальные нейронные сети с очень похожей архитектурой. Один из подходов называется глубоким обучением – он включает создание многослойных иерархических нейронных сетей, которые анализируют большие массивы данных. Слои более высокого уровня учатся представлять все более сложные и абстрактные концепции, закономерности или взаимодействия между ними.
Примерно так же человеческий мозг обрабатывает зрительную информацию: на самом низком уровне отдельные клетки сетчатки активируются фотонами, излученными или отраженными от пейзажа перед нашими глазами. Эти клетки передают информацию на следующий уровень. Там находятся нервные клетки, которые представляют простые концепции, такие как края, движущиеся границы, контраст, затемнение и тому подобное.
Информация от этих клеток объединяется в клетках более высокого иерархического уровня, представляющих более абстрактные концепции: лица, животные, автомобили и так далее. Есть классическая работа в журнале Nature Neuroscience, которая называется «Модель глубокого обучения в нейронауках». Ее авторы продемонстрировали сходство между тем, что мы знаем об архитектуре мозга, и нейронными сетями, используемыми в глубоком обучении. Эта идея вдохновила компьютерных специалистов усилить сходство еще больше. Оказалось, что обученные искусственные нейронные сети приобретают не только такие желаемые свойства человеческих нейронных сетей, как умение обучаться или обучаться обучению, но и своеобразные несовершенства вроде ошибок мышления и оптических иллюзий при обработке визуальных данных.
Архитектура нейронной сети РКК была создана по аналогии с архитектурой мозга человека и воплощала в себе принципы его работы. Ее объединили с методами машинного обучения под названием «состязательные генеративные сети». Они позволяют искусственным нейронным сетям соревноваться друг с другом, что приводит к эволюции их когнитивных способностей. Ранние примеры таких состязательных сетей представляли собой системы искусственного интеллекта, способные рисовать практически идеальные изображения, основанные на текстовых описаниях вроде «маленькая красная птица с желтым клювом сидит на темной ветке».
Сети, учившиеся рисовать картинки по описанию, соревновались с другими сетями, учившимися отличать настоящие фотографии от нарисованных. По мере совершенства систем одного типа приходилось подтягиваться их оппонентам, и со временем оба класса сетей совершенствовались. Похожим образом в природе коэволюционируют хищники и их жертвы: быстрые антилопы принуждают гепардов адаптироваться, бегать еще быстрее, что в свою очередь приводит к усилению отбора в пользу быстрых антилоп. Как говорил Ричард Докинз, эволюционная гонка вооружений. Положительная обратная связь.
Гонка вооружений умов делала предков РКК все умнее и умнее. Одни нейронные сети учились решать интеллектуальные задачи, а их оппоненты разрабатывали все более сложные задания. Комбинированный интеллект достиг мастерства как в постановке, так и в решении задач.
– Как левое и правое полушария мозга? Одно аналитическое, а другое креативное.