От молекул до планет
О сайте     Главная     Гипотезы

Раньше думали, что микробы, мокрицы и даже мыши зарождаются сами собой – от сырости и грязи. Чтобы покончить с этими глупостями, Лун Пастер сказал коротко и ясно (по-латыни иначе не скажешь): "Живое - только от живого". Этот знаменитый принцип означал, что мы в принципе никогда не узнаем, как возникла жизнь (допустим, она занесена на Землю с других планет, а там откуда она взялась, если не от живого?). ... Академик А. И. Опарин заметил, что и Пастер забыл указать время - в прошлом все могло быть иначе.

Понимание – главный гомеостатическнй механизм человека разумного

Сложности жизни

В. Красилов.   Доктор геолого-минералогических наук


Прогресс – это длинный крутой подъём, который ведёт ко мне.
Ж.-П. Сартр
Куда идет эволюция живого?
Почему жизнь усложняет свои творения?
Идея прогресса


      Эволюция организмов насчитывает уже три с половиной миллиарда лет, и хочется думать, что путь этот был восхождением, что и дальше он пойдет вверх, и если бы все началось сначала (здесь или на другом небесном теле), то все равно, по законам эволюции, рано или поздно возникли бы разумные существа. Но есть ли на самом деле такие законы?
      Людям свойственно стремление к порядку. Во всяком случае, древние греки и китайцы любили его. Они расположили все живые существа в виде лестницы: растения внизу, рыбы повыше, звери еще выше и человек, конечно, на верхней ступеньке. И много столетий эта лестница наводила на мысль о каком-то движении. Только куда – вниз или вверх?
      Бюффон был самым почитаемым натуралистом своего времени. Стендаль, посетивший его рабочий кабинет в Монбаре, рисует образ труженика и аскета: "Бюффон приходил туда в пять часов утра или самое позднее в четверть шестого; в одиннадцать ему приносили хлебец и графин воды. Он завтракал, потом ровно в час спускался к обеду, ни о чем не разговаривал с теми, кто сидел с ним за столом, опять шел наверх и работал до пятя часов вечера – времени, когда к нему являлись посетители. Он отдыхал в беседе со своими гостями". Перо Бюффона находилось под строгим контролем богословов, но в вечерних беседах он, наверное, высказывался более свободно. Его занимал вопрос: не произошла ли обезьяна от одичавшего человека?
      Думаете, наивный вопрос? Нисколько. На ранней стадии развития у нас есть жаберные щели, двухкамерное сердце н хорошо развитый мускулистый хвост. Потом жаберные щели зарастают, сердце становится трехкамерным, мы обзаводимся новой почкой и как бы превращаемся в рептилию. И только позднее, – очевидно, в награду за долготерпение – мы получаем четырехкамерное сердце.
      Казалось бы, зачем вся эта чехарда? Карл Бэр усмотрел в ней свидетельство единства всех позвоночных. Он считал, что сначала появляются общие признаки типа, потом – все более специфические отряда, семейства, рода, вида. Но почему?
      Агассис заметил, что цепь зародышевых превращений параллельна знаменитой лестнице живых существ и, по-видимому, доказывает, что эта лестница существует не только в нашем мозге, за нею что-то кроется (божий замысел, конечно). Дарвин и вслед за ним Геккель пытались найти в зародышевом сходстве подтверждение эволюции: индивидуальное развитие в сокращенном виде повторяет историю вида. Ну пусть повторяет. А почему? Не найдя объяснения, ученые, как водится, заявили, что явления этого вообще не существует. Правда, Геккель немного увлекся, речь может идти о повторении лишь некоторых черт зародышей предков. И все же жаберные щели и рыбий хвост у наших зародышей есть.
      Можно предположить, что у нас сохранились какие-то древние группировки генов, по инерции делающие свое уже ненужное дело. Когда их старомодная активность наконец иссякает, включаются новые группы генов и все переделывают по-своему. Но по крайней мере во многих случаях есть основания думать, что и зародышевые, и сильно отличающиеся от них взрослые органы – это работа одних и тех же генов. Так одну и ту же задачу ученик первого класса решает сложением, третьего – умножением, а шестого – возведением в степень. Может быть, и гены обучаются?
      В последнее время генетики, не довольствуясь прыгающими генами – пилигримами, о которых читатель должен быть наслышан, открыли еще осиротевшие гены – орфоны (по-гречески корень этого слова означает "сирота"). У морского ежа, например, ранние гены, кодирующие белки хромосом, отличаются от поздних генов, делающих то же самое. И тех н других по пять типов, но поздние короче, и нуклеотиды в них расставлены немного иначе. Выясняется, что ранние гены не исчезают полностью, а, отторгнутые от своих семейств, застревают в самых неожиданных местах (это и есть сироты), как они туда попали и что там делают, точно не известно. Может быть, они ответственны за мутацию в стиле ретро?
      Предположим, что гены взрослеют вместе с нами. Новые приспособления возникают на той или иной стадии развития (чаще всего в конце роста и начале взрослой жизни) и вводятся в память генетической системы соответствующей степени зрелости. Более молодые гены просто не знают, как это делается. Но обучение со временем ускоряется (теперь о переменных узнают в третьем классе), и приспособления поздних стадий как бы погружаются в глубь онтогенеза, их появление сдвигается на все более ранние стадии. Может быть, придет время, когда гены научатся с самого начала делать нужную нам почку. А пока необходимы еще две учебные модели, живые подтверждения нашей родословной. Но в отношении человека и обезьяны свидетельства индивидуального развития довольно противоречивы.
      Я мог бы отослать читателя к Больку и другим серьезным авторам, но Агата Кристи проще передаст существо дела: "Профессор Беддингфилд выступил перед каким-то научным обществом с сообщением на тему о детеныше шимпанзе. Человеческий детеныш обнаруживает некоторые обезьяньи черты, тогда как детеныш шимпанзе больше похож на человека, чем взрослый шимпанзе... Предприимчивая газета "Дейли Баджет" в погоне за сенсацией тотчас вышла с крупным подзаголовком: "Мы не произошли от обезьян, но произошли ли обезьяны от нас? По словам известного профессора, шимпанзе – это деградировавший человек".
      Замечу, что проблема эта все еще вызывает споры. Многие (особенно биохимики) считают, что люди и человекообразные обезьяны разошлись недавно, и так как их общий предок был больше похож на человека, чем, скажем, шимпанзе, то можно с большой натяжкой сказать, что шимпанзе происходит от человека. Более вероятно, однако, что у человека сохраняются до конца жизни младенческие черты обезьяноподобного предка – безволосое (или не слишком волосатое) тело, уплощенное лнцо и т. д. Личинки саламандр в неблагоприятных условиях могут размножаться, не превращаясь во взрослое животное. Нечто подобное, хотя и не в такой откровенной форме, произошло и с нами. Закрепление младенческих или юношеских признаков – явление довольно обычное, совсем не требующее сделки с дьяволом. Как и другие временные смешения развития органов, оно играло важную роль в эволюции. Бюффон об этом, кажется, еще не знал (наверняка утверждать не стану, он знал неправдоподобно много).
      Гувернер сына Бюффона, молодой Ламарк, наверное, участвовал в вечерних беседах и мог почерпнуть регрессивный эволюционизм хозяина дома. Вместо этого он стал основателем учения о биологическом прогрессе. А почему? Может быть, он знал, скажем, о человеке и обезьяне больше, чем Бюффон? Нет, просто он был человеком другой эпохи.

      Люди далеко не всегда верили в прогресс. Мироощущение древних было регрессивным. Они чтили героев прошлого, и Геракл, старший из них, был в то же время и самым могучим. Культ предков сочетался у них с культом животных, и они не считали зазорным вести свой род от волка или бизона. Человек еще не был отделен от природы глухой стеной, еще не была утрачена способность видеть человеческие черты в березке или клене – теперь достояние одних лишь поэтов, и мифы были полны чудесных превращений: юноши, погибшего в цвете лет, – в печальный кипарис, девушки, испугавшейся слишком пылкого поклонника, – в лавр, а женщины, гонимой ревностью, – в большую медведицу. Обратные метаморфозы казались менее вероятными (человек по мифу создан из земли и огня).
      Возрождение приучило людей видеть в античности золотой век, и лишь много позднее, в эпоху просвещения, утвердился прогрессионизм, нашедший отражение в творчестве многих ученых.
      Американский палеонтолог Коп дошел до идеи прогресса как изначальной потребности всего живого, так сказать, своим умом. Потом он прочитал Ламарка и удивился совпадению их мыслей. В то же время он считал специализированные господствующие виды тупиками эволюции. Только неспециализированные, задержавшиеся в своем развитии могут дать что-то новое (Дарвина в детстве считали отсталым ребенком; Эйнштейн тоже приписывал свои открытия замедленному развитию). Словом, чтобы продвинуться вперед, нужно отступать назад. Как человек набожный Коп видел в этом подтверждение слов Христа: пока не станете, как дети, не попадете в царство божие.
      В обшем, идея прогресса в метафизической науке возникла давно, но ей оказалось не под силу переварить эту идею.
      Конрад Лоренц предлагает проделать мысленный эксперимент: вот я режу салат, режу рыбу, потом лягушку, мышь, собаку, обезьяну. Возрастающее отвращение, которое я при этом испытываю, показывает, что прогресс – не какая-то абстрактная идея.
      Это типичный пример антропоцентризма. Степень отвращения от мысленной вивисекции соответствует, очевидно, сходству страдающего живого существа со мной, то есть я исхожу из того, что прогресс – это путь ко мне. Но ведь надо еще показать, чем я лучше или выше мыши, салата или даже бактерии. Бактерии могут жить в таких местах и при такой температуре, какой мне не выдержать. Мои энергетические потребности по сравнению с бактерией просто чудовищны, а репродуктивные возможности ничтожны. Бактерии существуют миллиарды лет, и нет причины, почему бы им и дальше не продолжать в том же духе. Мой вид насчитывает всего около ста тысяч лет и уже поставил свое существование под угрозу. И если человеческая цивилизация – лишь краткий эпизод земной истории, то в чем же тогда прогресс?
      Вот многие эволюционисты и пришли к выводу, что учение о прогрессе настолько проникнуто антропоцентризмом, что его вообще не стоит принимать всерьез. Кто лучше – пчела или рыба? Мы не можем даже решить, кто из них сложнее. Человек, конечно, сложнее сине-зеленой водоросли, но ни один его орган, пожалуй, не сравнится по сложности с сосательным аппаратом клопа.
      Конечно, отдельные органы – глаз, рука, мозг – в ходе эволюции совершенствуются. О виде, который становится все более многочисленным, захватывает новые территории, можно сказать, что он прогрессирует. Но общий прогресс жизни выпадает из поля зрения эволюционистов.
      В результате (цитирую П. Эрлнха и Р. Холма) "...основной вопрос остается без ответа: почему в ходе эволюции ДНК создала для своего воспроизведения трубкозубов и людей, тогда как бактерии и другие простые организмы, казалось бы, могут не хуже служить этой цели?" Куда ведет прогресс – к точке омега? Что движет им – естественный отбор? Другого двигателя как будто нет, но естественный отбор действует по принципу "сегодня – ты, а завтра – я". Млекопитающие н динозавры появились одновременно, но сначала взяли верх динозавры, а потом, через 150 миллионов лет – млекопитающие. Хвощи и папоротники древнее и, казалось бы, примитивнее цветковых. Но во многих местах они – неистребимые сорняки, перед которыми цветковым без помощи человека не устоять. В общем, – естественный отбор – это выживание наиболее приспособленных, а наиболее приспособленные – те, кто выживает в ходе естественного отбора. Круговая оборона теории эволюции неприступна.

Движущие силы природы
Их истоки: с чего все началось?
Размышления у точки "альфа"


      Людвиг фон Берталанфи, которому мы обязаны общими представлениями о системах, находил в теории эволюции лишь один недостаток: ее невозможно опровергнуть. Впрочем, проблема "наиболее приспособленного" в основном словесная. Дарвин сначала говорил о борьбе за существование, в которой побеждает сильнейший. Это близко к идее Ламарка и Копа об увеличении размеров в ходе эволюции. И то, и другое утверждение можно в принципе опровергнуть. В данном случае это не так уж и трудно: воробей, наверное, слабее и определенно меньше первоптицы. В конце концов Дарвин взял на вооружение фразу Спенсера: "Survival of the fittest" – "Выживание самых приспособленных".
      Герберт Спенсер в свое время был, пожалуй, популярнее Дарвина. В России и других странах о Дарвине узнавали, читая Спенсера. Оба джентльмена вежливо ссылались друг на друга, стараясь не подчеркивать разногласий. Книга Спенсера, конечно, очень интересна, но мне в ней не все понятно, жаловался Дарвин. Спенсер отвечал в том же духе: не совсем ясно, что хотел сказать мистер Дарвин. Так они и сосуществовали, прикидываясь, что не понимают друг друга – Спенсер выдвинул принцип уравновешивания: строение организма должно соответствовать сложности условий его существования. В его понимании fittest означало не столько "самый приспособленный", сколько "наиболее соответствующий" (по сложности ).
      В самом деле, все условия, имеющие значение для выживания, можно представить как сумму сигналов, посылаемых средой. Организм, как и радиоприемник, может принять больше или меньше сигналов в зависимости от его информационной емкости. И, разумеется, предпочтителен аппарат, принимающий больше сигналов. Эти рассуждения подводят нас к общей мере прогресса: информационное вещество у всех (почти) организмов – это ДНК. Если сравнивать по количеству ДНК, то на первое место среди позвоночных выйдут двоякодышащие рыбы! Но ведь не вся ДНК несет информационную нагрузку. Специальные расчеты показывают, что запас кодовых "слов" – разнообразие генов – в самом деле возрастает вверх по лестнице существ.
      Но если ДНК в самом деле "создала" трубкозубов и людей, то кто создал ДНК? Иными словами, "с чего все началось"? Отправная точка для понимания прогресса очень важна. К сожалению, мы не имеем достоверных сведений о точке "альфа". А ведь на заре жизни, как кажется, все механизмы, ее движущие, были обнажены.
      Раньше думали, что микробы, мокрицы и даже мыши зарождаются сами собой – от сырости и грязи. Чтобы покончить с этими глупостями, Лун Пастер сказал коротко и ясно (по-латыни иначе не скажешь): "Живое – только от живого". Этот знаменитый принцип означал, что мы в принципе никогда не узнаем, как возникла жизнь (допустим, она занесена на Землю с других планет, а там откуда она взялась, если не от живого?).
      Авторы латинских изречений всегда чего-то недоговаривают. Скажем, "пришел, увидел, победил" или "жена Цезаря выше подозрений". Возможно, но лишь до поры до времени. Академик А. И. Опарин заметил, что и Пастер забыл указать время – в прошлом все могло быть иначе.
      Мы чаще всего думаем о возникновении жизни как о появлении тех или иных структур. Но, как справедливо писал Берталанфи, жизнь – это не столько структура, сколько процесс, создающий и поддержнвающий структуру. Простые органические соединения первичного бульона вместе с сернистым железом и фосфором участвовали в фотохимических и энергозапасающих процессах, превращая Мировой океан (или "мировой бульон") в некий гигантский организм вроде демонского Океана. Многие агрегаты быстро распадались под действием ультрафиолетовых лучей, но часть оседала на глинистых частицах и накапливалась в донных илах, не доступная ни ультрафиолетовым лучам, ни кислороду, возникавшему при разложении светом водяного пара. В насыщенных органическими соединениями илах под воздействием высокой температуры и, наверное, не без помощи глинистых минералов, служивших катализаторами, синтезировались органические вещества, напоминавшие белки.
      Известно, что в смеси гуммиарабика и желатина сами собой образуются крупные капли (коацерваты), способные поглощать органические соединения из среды и делиться, то есть как бы питаться и размножаться. Академик А. И. Опарин и его ученики много работали с коацерватамн, но скептики говорили им: "Для ваших коацерватов нужны сложные белки, которых до появления жизни, естественно, не было".
      Американский исследователь Дж. Фокc получил бактериальных размеров микросферы с примерно такими же свойствами из смеси более простых белковоподобных веществ – протеиноидов, которые он синтезировал при высокой температуре на куске лавы. Насколько мне известно, дальше продвинуться экспериментаторам пока не удалось.
      Коацерватам и микросферам Фокса не хватает одного важного свойства для того, чтобы их посчитали живыми. Их свойства зависят от среды, они не записаны в виде рецепта, который можно было бы передать по наследству. Между тем представление о живом связывается у нас не только с поглощением строительного материала из среды, ростом и размножением, но и со способностью повторяться в потомстве, то есть с рецептом, записанным в виде кода. Как мы знаем, код – это молекула ДНК, очень длинный текст с множеством отступлений, повторений и просто бессмыслицы, составленный из трехбуквенных слов, а букв – четыре: это нуклеотиды, азотистые основания с сахаром и фосфорной кислотой.
      Можно сказать (и так в самом деле говорят), что трубкозубы н люди – всего лишь средства для воспроизводства ДНК. Но мы отводим ДНК подчиненную роль. Она воспроизводит нас, а не мы ее. Правда, такие отношения сложились лишь по ходу эволюции. Вначале все, наверное, было наоборот. В экспериментах со смесями газов выход нуклеотидов обычно низок, но все же получить их удается. Недавно некоторые из них были обнаружены в метеоритах. В общем есть основания думать, что они были и на молодой Земле. Эти предки нуклеотидов притягивали органические и неорганические молекулы из первичного бульона, обволакивавшие их как футляр. В таком виде они могли существовать долгое время, слипаться в колонии и полимеризоваться. Но бульон был уже сильно разбавлен, н в нем плавало много микросфер. Почему бы не использовать их?
      Посредником между ДНК и белком служит РНК (тоже четырехбуквенный код, но одна буква не такая, как в ДНК). Поэтому надо усложнить игру "курица – яйцо", введя в нее, кроме генотипа (ДНК) и фенотипа (белок), еще риботип (РНК). Этот термин недавно предложил Марчелло Барбиери. Есть несколько видов РНК, один из них сосредоточен в рибосомах – тельцах, на которых собираются из аминокислотных блоков белки,– составляя около половины их веса или даже больше. Рибосомы могут слипаться в небольшие колонии. Некоторые исследователи считают, что все началось с прорибосом. Но наряду с ними могли, конечно, возникать и ДНК-овые частицы – пронуклеосомы. Самые агрессивные пронуклеосомы буквально взрывали микросферу, материал шел на построение футляра, который все больше напоминал белок. Более умеренные оставались в микросфере, постепенно перерабатывая ее содержимое. Микросфера от этого даже выигрывала. Высокая избирательная способность ее нуклеотидного партнера в отношении молекул, которые шли в дело, обеспечивала постоянство ее состава. Так могли возникнуть предки вирусов и бактерий (вирусы и сейчас пользуются тем, что их нуклеиновые кислоты более агрессивны и конкурентоспособны, чем ДНК клетки, в которую они вторгаются).
      Конечно, возможны и другие варианты. Несомненно одно: когда первичный бульон начал истощаться, микросферы, пронуклеосомы, прорибосомы или кто бы там ни был должны как-то решить проблему питания. Те, кому это удавалось, становились многочисленными, сами превращались в потенциальный источник пищи. И чем успешнее они размножались, тем больший выигрыш ждал того, кто научился бы их есть. В игру вступила экология.

Самоподдерживающаяся пирамида жизни
Энергетическая цена
Что же такое прогресс живого?


      В наши дни экология в чести, и не только в ученой среде, но и у политиков, газетчиков, писателей-фантастов. Специальные труды по экологии так математизированы, что прочесть их под силу разве что компьютеру. Полвека назад дело обстояло иначе. Маститые биологи с подозрением относились к молодым выскочкам, которые, вместо того чтобы описывать усики и шетннки, рассуждали об экологических системах и потоках энергии, жонглируя при этом непонятными формулами. Один из таких слишком поспешных молодых людей по фамилии Линдеман скончался в двадцать восемь лет, так и не дождавшись выхода в свет своей статьи об озерных экологических системах, отвергнутой несколькими солидными журналами. Эта пионерская работа, в конце концов опубликованная стараниями его научного руководителя, во многом определила дальнейшее развитие экологии.
      Один из выводов Линдемана заключался в том, что около десяти процентов особей любого вида можно съесть, не причинив при этом виду заметного ущерба. Если вид малочислен, то десять процентов не так уж много, но если речь идет о виде, способном наращивать огромную биомассу, то десятью процентами прокормится другой вид, и не только прокормится, но и в свою очередь достигнет высокой численности, превращаясь в хорошее подспорье для потенциального потребителя более высокого уровня. Возникает пирамида, которая тем выше, чем шире ее основание. Вот почему увеличение биомассы автоматически влекло за собой (во всяком случае, на первых порах) рост разнообразия. Господствующие потребители должны были обладать какими-то преимуществами перед остальными. Чтобы удержаться на верхушке пирамиды, приходилось совершенствоваться.
      Еще на уровне "полуживых" существ взаимоотношения между хищником и жертвой вели к совершенствованию тех и других. Так наращиванию брони неизменно сопутствуют увеличение мощи бронебойных орудий. И если продолжить военные аналогии, то один полководец побеждает ценой огромных потерь, другой – благодаря искусной стратегии н хорошо поставленной разведке.
      Вирусы, безусловно, относятся к стратегам первого типа. Приспособление к новой ситуации дается им ценой огромных потерь. В неблагоприятных условиях жизнь замирает в них. Высшие организмы выше вирусов и бактерий не потому, что сложнее или меньше зависят от среды, или ближе к нам, а потому, что платят меньшую дань смерти. Прогресс жизни, наверное, и заключается в том, что организмы становятся все более живыми, что вероятность гибели индивида от непредвиденных причин уменьшается.
      Я думаю, что прогресс можно определить очень просто. Читаем в газете: после тайфуна пляж был покрыт толстым ковром гниющих водорослей. Тысячи двустворок были выброшены на берег. Погибли сотни птиц. Пострадало восемь рыбаков, один из них в тяжелом состоянии доставлен в больницу. Жаль беднягу, но, может быть, он еще и выживет. Как бы там ни было, человеческие жертвы несоизмеримы с теми, которые понесли птицы и двустворки, а о водорослях и говорить не приходится. Это, по-видимому, и есть прогресс. Но для тех, кого не устраивает газетный уровень, можно иначе. Термодинамика учит, что в системах, подобных биосфере, со временем сокращается производство энтропии, символизирующей обесценивание энергии. Смерть – это и есть производство энтропии. В прогрессирующей живой системе сокращается производство смерти. В спокойное время поддерживается равновесие, но только до следующей бури.
      Нарушая равновесие, бури заставляют жизнь соскользнуть на несколько ступенек вниз. Одновременно они ослабляют конкуренцию, представляя организмам некоторую свободу в экспериментировании и поисках новых путей. Ускорение развития и связанное с ним упрощение позволяют какое-то время противостоять высокой смертности. Это отступление для разбега перед новым рывком вверх.
      Сравнивая "лестницу существ" – наше интуитивное представление о прогрессе – с палеонтологической летописью, мы можем заметить, что генеральной линией было сохранение каждой индивидуальной жизни, которое и в человеческом обществе может служить основным критерием прогресса. В то же время многие организмы по причинам, заслуживающим специального рассмотрения, становились на путь сохранения вида посредством ускоренного развития и размножения при высокой смертности, то есть за счет обесценивания индивида. Такой путь нельзя признать прогрессивным, так как дань смерти в биосфере возрастает и, в конце концов, сами биологические виды возникли для сохранения жизни, а не наоборот.
      Общий критерий прогресса, очевидно, необходим для того, чтобы исследователь истории жизни не уподоблялся вольтеровскому философу Панглосу, считая, что все происходящее – к лучшему и что успех в борьбе за существование равносилен прогрессу (так рассуждая, можно признать прогрессом и успехи татаро-монгольских завоевателей).
      Вирусы почти не принимают в расчет того, что произошло за три с половиной миллиарда лет, мы для них – всего лишь скопления клеток, но и жизнь вирусной частицы недорого стоит.
      Сложный организм развивается медленно и потребляет много энергии, он не может быть слишком расточительным и вынужден заботиться о потомстве. Раковина, панцирь, быстрота движений, живорождение, способность регулировать температуру тела предохраняют от многих неприятностей, это гомеостатические механизмы – ступеньки прогресса. Но еще более надежная защита от внезапного удара – умение предвидеть события, сначала на основании эмпирических обобщений (это доступно высшим животным), а затем благодаря пониманию, объяснению происходящего. Понимание – главный гомеостатическнй механизм человека разумного, единственного на Земле объясняющего животного.

Дата публикации: 15 января 2004 года В начало
Источник информации: «Знание – сила», № 4, 1986.
Электронная версия.

© "От молекул до планет", 2006 (2002)...

Главная  •  О сайте  •  Гипотезы

Hosted by uCoz