Автором исследуются вопросы отнесения тех или иных существ и объектов к живому, определения границ живого и неживого. Структура книги построена на примерах различных научных открытий, как выдержавших проверку временем, так и подвергшихся заслуженному забвению, а иногда даже осмеянию. Но наука не стоит на месте, а идет путем поиска новых гипотез, их опровержения и ошибок, и мы вместе с автором пытаемся нырнуть в глубины не только истории науки, но и зарождения жизни на Земле. Более того, некоторые ученые даже смешивали занятия биологией и квантовой физикой или переходили из одной сферы в другую, только чтобы попытаться приоткрыть завесу тайны живого.
От неудачных поисков первозданного существа батибиуса, которое "представляет из себя не животное и не гриб, а первичное желе" до "открытия" Ричардом Батлером Бёрком не менее загадочных радиобов далее переходим к криптобиотам, способным существенно "замедлять" свою жизнедеятельность и "оживать" при улучшении условий внешней среды, выживая в экстремальных условиях, а также узнаем о слизевиках, которые не обладают мозгом, посылающим команды, но при этом могут оптимально вытягивать тело в поисках пропитания, а значит, способность принимать решения может возникнуть просто вследствие законов биохимии.
В какой-то момент ученые поняли, что отсутствует удовлетворительное определение самой жизни. NASA выдвинули такое: «Жизнь – самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции». Однако, генетик Эдуард Трифонов попытался найти удачное определение в завалах прошлых попыток. В 2011 г. Трифонов рассмотрел 123 определения жизни. Все они были разными, но во многих повторялись одни и те же слова. Трифонов проанализировал лингвистическую структуру определений и разбил их на категории. За их разнообразием Трифонов обнаружил базовое ядро. Он заключил, что все определения едины в одном: жизнь – это «самовоспроизводство с изменчивостью». То, что ученые NASA сформулировали восемью словами, Трифонов уместил уместил в три. Ряд ученых рассмотрел вычищенное определение Трифонова и не одобрил расположение границы. «Компьютерный вирус осуществляет самовоспроизводство с изменчивостью. Он не живой», – заявил биохимик Уве Майерхенрих.
Я не буду подробно останавливаться на конкретных теориях происхождения жизни на Земле, но упомяну их. Для советского биохимика Александра Ивановича Опарина живые существа мало отличались от остального во Вселенной. Наш организм состоит из углерода, кислорода и прочих элементов, которые можно найти в морских волнах, облаках стратосферы и песчинках. В нем для синтеза новых молекул используются ферменты, но некоторые из этих химических реакций могут происходить и вне живого организма. Живые существа показывают сложные картины роста, но и у кристаллов они тоже бывают. «Жизнь определяется не какими-либо особыми свойствами, – заключал Александр Иванович, – но определенной, специфической комбинацией этих свойств».
К 1920-м гг. астрономы уже знали, что Солнечная система сформировалась из пылевого диска. Гравитация заставляла пылинки притягиваться друг к другу, сгущаться и сталкиваться, пока они не собрались в планеты. Свежеобразовавшаяся Земля была поначалу шаром из расплавленных минералов. Через миллионы лет она остыла и покрылась твердой корой. Из атмосферы выпала дождями вода и стала океаном. Опарин рассматривал все эти превращения как грандиозный химический эксперимент, в результате которого образовалось множество разнообразных новых химических соединений, способных впоследствии реагировать друг с другом и порождать очередные соединения, а те постепенно накапливали свойства, необходимые для жизни.
Среди старейших найденных свидетельств ископаемой жизни – австралийские породы возрастом 3,5 млрд лет. В них содержатся толстые слои, которые могли быть образованы бактериальными матами, росшими в вулканических водоемах – именно там, согласно предсказанию Дэвида Димера, должна была процветать древняя жизнь. К началу 2000-х гг. щелочные источники Майкла Рассела и вулканические водоемы Дэвида Димера стали двумя основными сценариями зарождения жизни.
Позднее исследователи разработали так называемую теорию сборки, то есть объяснение жизни как особого способа соединения объектов и явлений. Историю Вселенной можно представить как 13,7 млрд лет такого соединения. После Большого взрыва субатомные частицы образовали атомы водорода. Из соединившихся атомов водорода возникли атомы гелия. Из водорода и гелия собрались звезды, а в их звездных кузницах выплавились новые элементы. Атомы собирались в молекулы, молекулы становились пылинками. Из них образовывались планеты и спутники. На Земле в небесах кристаллизовались снежинки, в недрах – минералы. Едва возникнув, жизнь принялась создавать собственное добро. Организмы стали синтезировать сахара и белки, строить клетки. Они обзавелись клыками и цветами. Животные строили ульи, бобровые хатки, катамараны и космические зонды.
Исследователи установили, что материалы, не созданные живой природой, требуют менее 15 шагов для сборки. Даже когда они провели опыт с крохотным кусочком Мерчисонского метеорита – набитого липидами, аминокислотами и другими кирпичиками жизни, они не нашли ни одной молекулы, для образования которой потребовались бы 15 шагов. Вместе с тем, в случае с живыми существами исследователям случалось собирать простые молекулы, но наряду с этим они синтезировали и необычайно сложные, причем некоторые из них требовали для своего создания гораздо больше 15 шагов.
Может быть, теория сборки выявила границу, отделяющую живое от неживого. Может быть, обычные химические процессы не способны создать материал, для сборки которого нужно 15 и более шагов. При достаточном-то количестве времени произойдет какая угодно реакция. Но шансы, что ряд определенных реакций будет протекать в нужном порядке и тем более повторяться, исчезающе малы. Жизнь же – это такое состояние материи, при котором самопроизвольно возникает то, что требует множественных шагов сборки. Предполагают, что фактор, дающий жизни эту способность, – ее необычные отношения с информацией. В живом мире информация умеет управлять материей. Гены и другие молекулярные структуры могут хранить информацию, копировать ее в потомстве и затем направлять по белковым сетям для выполнения точных задач, например создания объектов с помощью многоступенчатой сборки.
Установить границу так и не удалось, за бортом остались, например, вирусы и некоторые организмы, но крайне занятно было наблюдать за попытками исследовать путь от дрожащей протоплазмы до разума, пытающегося найти свои собственные биологические истоки.
28 понравилось
