Новая жизнь старых вещей - Вольфганг Хекль Страница 4

Давайте в поисках «жизненных сил» взглянем на дерево. Откуда оно знает, что наступила весна и пора пускать ростки? Может, дело в том, что на улице становится светлее и теплее? Есть ли у дерева термометр? И почему, например, эдельвейс растет в скудной гористой местности? В земле в беспорядочном виде находятся различные молекулы, а в воздухе хаотично витает углевод в виде молекул диоксида углерода. Можно сказать, что эдельвейс способен поглощать молекулы из воздуха – углекислый газ – и молекулы из почвы – воду и минералы, – и это все наполняет цветок жизненными силами. Какой будет у растения цвет, какое количество листьев, решает не один атом, а комбинация нескольких. Как все это происходит у деревьев? Можно подумать, что такая информация заложена в их ДНК, но генетика дает лишь грубые инструкции, а остальное зависит от удивительной способности к самоорганизации. Гены не определяют, какое именно место должен занять каждый атом в трехмерном пространстве. Генетический код – это нечто большее, чем готовая копия. Он заранее определяет, что клеточная мембрана, например, поднимется наверх, но не диктует, куда точно направится каждая молекула жира и белка.

На главный вопрос о возникновении жизни генетика не может ответить. Найти точный ответ – увлекательная и особая тема для исследователей. Он таится в принципах самоорганизации и восстановления: на юной Земле царила атмосфера с большим количеством химических компонентов, например, присутствовала геотермальная энергия и энергия молний. Множество молекул встречались, связывались друг с другом согласно химическим правилам и принципу минимизации энергии. При определенных условиях плотности, концентрации и температуры случайным образом в качестве предпосылки для зарождения жизни возникли необходимые ДНК-базы – четыре буквы генетического кода [7]. Теоретически соединиться могли миллиарды комбинаций других молекул. Но появились именно эти четыре. Почему? Ответ прост: они оказались энергетически удобными. Другие появляющиеся комбинации были ошибочными, поэтому во время спонтанного процесса синтеза исправлялись и стали «правильными» четырьмя молекулами. Эти четыре молекулы способны формировать основу распознающей системы, кодировать, создавать и воспроизводить аминокислоты и белки – за счет чего и возможна сама жизнь.

Так как принципы самоорганизации и энергоминимизации универсальны, этот процесс мог возникнуть в любом другом месте Вселенной или просто не состояться. Во всяком случае, в этом уверены как я, так и мои коллеги из Планетарного общества в Пасадене, пытающиеся обнаружить внеземную жизнь.

Без сил самовосстановления природы не было бы живых существ, в том числе и человека. В человеческих клетках при считывании генетического кода постоянно происходят ошибки и возникают повреждения ДНК, например, из-за космического излучения или из-за высокоэнергетического света (остерегайтесь продолжительных сеансов в солярии!). Но в то же время каждую секунду в каждой клетке внутри цепочки ДНК восстанавливается неисправная молекула. Включаются в работу ферменты самовосстановления, целый класс специальных белков, за счет которых жизнь «ремонтирует» сама себя.

Природа исправляет все неполное, неидеальное или сломанное. Но цель ее – не достичь абсолютного совершенства, ибо в результате может образоваться система, не способная к дальнейшему развитию. Встроенные источники повреждений – ошибок природы – составляют основу для мутаций, для изменения нашего генома. Правда, большинство мутаций для растений, животных и людей вредно, но некоторые оказались ключевыми для выживания. Они предоставили возможности для продолжения развития жизни и создания новых форм существования. Таким образом в процессе эволюции возникало и увеличивалось разнообразие видов.

Природа и сейчас все время что-то исправляет, потому что ошибки и мутации возникают постоянно.

И все же способность к восстановлению заканчивается на уровне отдельного организма: возникают болезни. Ошибки в структуре и в функциях живой системы, начиная с определенного момента, нельзя исправить. Почему люди не могут жить вечно, а должны умирать? Потому что восстановление имеет естественные границы. Современная теория гласит: чем старше хромосомы, или структуры ДНК-связывающих протеинов, где находятся гены и наследственная информация, тем больше ошибок происходит в их воспроизводстве. Снижается активность ферментов, отвечающих за восстановление. Нужно принимать во внимание и возраст человека, так как с годами на концах хромосом накапливается множество ошибок. Образ жизни также сказывается на количестве подобных ошибок: например, негативное воздействие радиоактивного излучения или химических ядов (в частности, содержащихся в никотине) увеличивает их число. В свою очередь, здоровый образ жизни: правильное питание и баланс между физической и интеллектуальной нагрузками – продлевают способность к восстановлению.

Кроме восстановления в природе имеется и переработка – рециркуляция. Элементы – строительные блоки – возникли в недрах звезд, после вспышки сверхновой разнеслись в виде звездной пыли по Вселенной, аккумулировались на Земле, создали тяжелые элементы и все сущее в природе. При этом конструктивным принципом живой материи стали слабые химические соединения, такие как мостиковые водородные связи. Они способствуют восстановлению и возникновению нового, а также устойчивости к сбоям при самоорганизации. Большим недостатком этого вида связи является ее распад. У человека распад происходит после смерти. А для жизни в целом из нас может возникнуть и нечто новое. В какой-то мере мы будем «переработаны». Может быть, это чисто материалистическая основа другой интерпретации идеи возрождения.

Принцип восстановления проявляется не только в природе, но и в истории человечества от неандертальцев до современности: используемые инструменты были настолько ценными, что их хранили как можно дольше. Однако этот тесный эмоциональный контакт с предметами в последние десятилетия был утрачен. Об этом – в следующей главе.

«Космос. Опыт физического мироописания» – так называется многотомный труд Александра фон Гумбольдта, в котором он пытался передать современникам общую картину образования физических тел, их взаимосвязи, описать природу как целое, движимое и оживляемое внутренними силами. Книга о мироздании была грандиозной идеей, над которой Гумбольдт работал на протяжении почти двадцати лет. В тот период он совершил множество научных экспедиций, встречался и обменивался знаниями с другими учеными. «Космос. Опыт физического мироописания» содержит в себе главы о минералогии, геологии, зоологии, ботанике, астрономии.

Познать природу как единое целое, выходя за рамки одной дисциплины, является сегодня важнейшей научной задачей. Все влияет на все. Но чтобы осознать это, нужно рассмотреть картину мира в целом, как это делал Гумбольдт. Так, теория хаоса учит нас, что при детерминированных процессах даже малейшее отступление от изначальных условий может дать совсем другие, неожиданные результаты. Ключевое понятие теории – «эффект бабочки». Американский метеоролог Эдвард Нортон Лоренц впервые ввел это понятие в своем докладе от 1972 года под названием «Может ли бабочка в Бразилии своим крылом вызвать торнадо в Техасе?» [8]. Иными словами, никогда не бывает достаточным смотреть на вещи лишь с одной стороны, нужно учитывать множество различных воздействий, возникающих из-за сложности природных явлений и чувствительности мельчайших частиц, влияющих на итог.