Что такое жизнь и как она возникла? III-12. Условие необходимости и достаточности
III-12. Условие необходимости и достаточности
Рассуждая о том, как могли из неорганического вещества миллиарды лет тому назад без помощи всемогущественного Божества образоваться живые клетки, к нашему времени эволюционировавшие в растения, людей, животных и микроорганизмы, я, как и мои многочисленные предшественники, естественно, буду опираться на факты, понятия, суждения и т.п. Но в этой области одних лишь самих по себе желания и образования совершенно недостаточно. Занимаясь наукой о происхождении жизни на Земле, необходимо предпринять необыкновенно жёсткие меры для предотвращения каких-либо поворотов к гипотетическим событиям, относимым к разряду чудес, т.е. событий, которые нельзя индуцировать по простой и связанной последовательности аддитивных вкладов и связать тем, что человеку наэволюционировала природа - логикой.
Без чудес не могут обойтись как те, которые искренне хотели бы избежать в своих расчётах ссылок на Творца-Создателя, так и те, кто ссылается на полную невозможность создания некоторых конструкционных деталей живых существ без помощи чудес этого Handymаn`а. Так, креационисты, исповедующие веру в "intelligent design" (разумный дизайн), придумали, как им кажется, неоспоримое свидетельство божественного участия в виде т.н. "irreducible systems" (несократимых систем). К их числу они относят чудеса божественного сотворения, которые невозможно (так им представляется) создать постепенно, поскольку они могут проявить свои рабочие качества только будучи созданными сразу во всём многообразии их сложного устройства и состава. К таким несократимым системам креационисты относят, например, живой "моторчик", управляющий жгутиком бактерий, к вопросу о котором я ещё вернусь позднее.
На вопрос о том, сколько же допустимо чудес вкладывать в ту или иную гипотезу о происхождении жизни на Земле, необходимо однозначно отвечать: "Абсолютно нисколько!" Но ведь в реальности это представляется совершенно невозможным. Множество событий и предметов из истории образования солнечной системы и Земли человечеству восстановить не удалось и, по-видимому, не удастся. Многие этапы самозарождения жизни (если она только действительно самозарождалась!) залиты мутным опаринским бульоном, в котором каждый исследователь может разглядеть любое из того, что ему больше всего хотелось бы увидеть на данный текущий момент. Живородящие белки и нуклеиновые кислоты за последние полвека замутили весь небосвод науки о происхождении жизни, не оставив места для простых и прозрачных по смыслу сценариев, основанных на известных законах физики, химии и биологии.
Я уже ссылался на голландского учёного XVII века Ян Баптиста ван Гельмонта, известного своим серьёзным вкладом в химию (он, например, предложил использовать термин "газ"), медицину, в науку о питании растений. Этот естествоиспытатель предложил способ получения мышей, который в своё время был предметом научных обсуждений. Согласно Я. ван Гельмонту в открытом кувшине, набитом нижним бельём, загрязнённым потом, с добавкой некоторого количества пшеницы, примерно через три недели появлялась мышь, поскольку, по его мнению, находившаяся в белье закваска, проникая через пшеничную шелуху, не могла не зародить это животное. Хотя во времена Я. ван Гельмонта учёные были в обязательном порядке знакомы с законами логики, делали различия между простыми и сложными суждениями и были знакомы с условиями суждений, этот учёный был одним из многочисленных никогда не убывающих числом представителей категории увлечённых людей, которые врут сами себе по призванию и свято верят в то, что врут. Неважно, увидел Я. ван Гельмонт в кувшине случайно залезшую туда мышь или настолько сильно верил в свою теорию, что видел именно то, что хотел видеть, - это не имеет никакого значения: людей гельмонтовского психотипа среди желающих объяснить происхождение жизни не счесть.
Среди огромного числа учёных, занимавшихся проблемой происхождения жизни, у каждого веровавшего в свою теорию был свой объект самообмана, фигурально говоря, свой вид нижнего белья, пропитанного потом веры в чудесное превращение, которая была намного сильнее фактов, логики, очевидных связей между гипотетическими событиями, заложенными в основы их теоретических построений. Я, например, не сомневаюсь в том, что лауреат нобелевской премии Манфред Эйген, предложивший объяснение того, как самовоспроизводящиеся макромолекулы нуклеиновых кислот объединяются в замкнутые автокаталитические циклы и эволюционируют в направлении жизненного смысла, верил в роль придуманной им теории гиперциклов в объяснении того, как самопроизвольно возникла жизнь на пустом месте. Пламя, которое М.Эйген возжёг из искры своего гиперцикла, не гаснет уже почти полстолетия. Секта верующих в гиперциклы очень распространанена в науке о происхождении жизни, поскольку эта вера им позволяет комфортно отдыхать от тяжелой формы научного бессилия.
Вообще вся наука о происхождении жизни на Земле представляет собой невообразимую мешанину мелких и не очень мелких любимых авторами чудес, тщательно замаскированных в меру владения этими авторами теми или иными разделами точного знания. Я в предыдущей главе приводил ссылку на опубликованную три года назад в журнале "Nature" статью, в которой рекламируется деятельность "учёного", с помощью двух алюминиевых сосудов занимающегося превращением, по его выражению, геологии в биологию, а праха земного - в бактерии. Честно говоря, мне совершенно не понять, чем этот гео-биолог с двумя сосудами из полированного алюминия лучше (и современнее) Гельмонта, который три с половиной столетия тому назад набивал кувшин нижним бельём и пшеницей.
Излагая ниже свою теорию происхождения жизни, я, разумеется, хотел бы избежать такой ситуации, когда кто-то, неважно - оппонент мой или доброжелатель, может позволить себе вот так же, как я здесь, похихикать над моими размышлениями. По этой причине я кровно заинтересован в доказательности своих идей и научных конструкций и приложении к ним как можно более строгих критериев научности, несмотря на то, что эти идеи и конструкции относятся к самому непонятному периоду истории Земли.
Один из приёмов верифицируемости гипотез я рассмотрел в предыдущей главе. Он заключается в приложении к ним критерия гомогенности (конгруэнтности) причинностей и имеет особое значение для проблемы происхождения жизни, где любой вклад в доказательность может иметь совершенно неоценимое значение. Ещё один критерий я хотел бы рассмотреть в этой и последующих главах.
Любое исследование предмета или явления неизбежно сопряжено с высказыванием суждений, представляющих собой форму мышления, в которой люди пытаются раскрыть интересующий их субъект через другой субъект (предикат), подходящий по их мнению для этой цели наилучшим образом. Суждения делятся на простые и сложные. Составными частями простых суждений являются понятия. Понятия - это наименьшие единицы, атомы, из которых суждения состоят, и представляют они собой мысленное обобщение некоторых классов предметов по специфическим для них признакам. Понятия представляют собой мысленное объединение самых существенных свойств субъекта исследования, наиболее важных его свойств, в отсутствии которых субъект теряет привычную характеристичность и узнаваемость.
Как я упоминал в Главе III, у живых организмов одновременно наличествует множество признаков, каждый из которых несвойственнен предметам неживой природы: метаболизм, рост, воспроизводство, реакция на изменение внешней среды, уникальное строение клеток - элементарных кирпичиков жизни и др. Но вместе с тем многие живые организмы обладают уникальными способностями, отсутствующими у большинства других живых организмов, например, пиноцитозом (способностью захватывать клеточной стенкой вещества из внешней среды), подвижностью, хемотаксисом - способностью передвигаться в соответствии с градиентом веществ, светиться, производить подвижные споры (зооспоры) и многим-многим другим, включая способность рисовать маслом и исполнять арии из опер Верди. Таким образом, в самых простых суждениях о живых организмах мы вынуждены использовать мириады понятий, основанных на мириадах мириад признаков.
Из этих суждений, включающих в себя, разумеется, и простые, и сложные, состоит жизнь человеческая. Но когда исследователь пытается использовать свой интеллект, знания, интуицию, способности к эксприментированию и прочее для того, чтобы понять, как на Земле возникло всё многообразие живого, которое нас окружает, то в своей профессиональной деятельности он не может использовать те же понятия и суждения о живом, что и в обыденной жизни. Это недопустимо, поскольку этими понятиями и суждениями человек отображает не жизнь, а своё лично отношение к жизни, как к многообразию признаков переменного назначения.
Начнём с того, что понятия "жизнь", "живой" в ретроспективной проекции из ещё безжизненной Земли в наше время и обратно имеет кардинально иной смысл, отыскать который и сформулировать вовсе не так просто, как может на первый взгляд показаться. На вопрос "Что такое жизнь?" Я. ван Гельмонт явно отвечал на уровне подсознания: "Мышь!", а гео-биолог из "Nature", судя по тексту, нёс вообще невобразимую ахинею: биология имеет самое прямое отношение к геологии, а вот геология к биологии самое что ни на есть косвенное, несмотря на многочисленные теории о зарождении жизни на поверхности кристаллов, с помощью минералов, глин и иных подручных средств. Всё живое на наших глазах с регулярностью часового механизма рождает неживое в виде свойственной всем живым существам потребности избавляться от того, что остаётся неиспользованным из источников получения жизненной энергии, а вот образование живых веществ из неживой материи, включая экскременты, пока что ещё никто не наблюдал.
Не может быть ни малейших сомнений в том, что учёный не способен добиться положительного результата, изучая одно под видом другого. Живое является полимодальным понятием. В этом понятии тесно переплелись неотъемлемые и неотделяемые, на первый взгляд, характеристики живого, и вопрос о том, что лучше: есть, пить или дышать - безусловно глуп. Но, рассматривая всю совокупность живого на Земле, сложно не обратить внимание на то, что отдельные функции живого неравноценны по значимости.
Например, без метаболизма не может быть репродукции живого организма, а в отсутствии репродукции организм может нормально расти и развиваться. Значит ли это, что с точки зрения свойств живого метаболизм важнее репродукции? Метаболизм необходим для роста, развития и поддержания жизнеспособности живого организма. Для роста и развития нужны существенно бОльшие объёмы субстратов, чем при поддержании жизнеспособности. Означает ли это, что поддержание минимальной жизнеспособности важнее роста и развития? В определённых ситуациях - безусловно да, но как быть, когда за только что безмятежно поддерживавшим минимальную жизнеспособность организмом вдруг бросается в погоню потенциальный убийца? Таким образом, выбрать самый главный признак живого или ответ на вопрос "Что такое жизнь?" - совсем непросто. А без ответа на этот вопрос приступать к ответу на вопрос "Как зародилась жизнь?", просто-напросто глупо.
Понятие "живое" должно обобщать в себе признаки не только всего живого, существующего на сегодняшний день, но и признаки бывшего жившим, не дожившего до нашего времени, поскольку никто не может оценить вклад этой категории вымерших существ в формирование жизни на Земле. В современной палеонтологии, например, складывается удивительная тенденция. Всё чаще обращается внимание на то, что недоступными являются именно те ископаемые формы, которые играют решающее значение в идентификации последовательности эволюционных изменений. Не может быть уверенности в том, что исчезновение решающих молекулярных и клеточных промежуточных форм в процессе возникновении жизни (т.н. "прерывистое равновесие") не оказалось подчинённым той же странной закономерности целенаправленного удаления свидетельств.
Известно из математической логики, что суждение О (в данном случае "происхождение") в том случае является необходимым условием суждения L (в данном случае "жизнь"), когда из истинности L следует истинность O. Иными словами, если O ложно, то не вызывает сомнений и ложность L. Но суждение O является достаточным условием суждения L, когда из истинности O следует истинность L. Перефразируя это выражение, можно сказать, что в случае истинности O проверять L уже не требуется.
В приведённой мною прозрачной и ясной с точки зрения логики конструкции появляется элемент, который неожиданно навязывает нам путь принятия решений. Оказывается, что необходимым условием суждения о происхождении жизни на Земле является условие соответствия современного понятия "жизнь" добиологическому. Условие достаточности по понятным соображениям вызовет у нас меньший интерес. В приведённой логической конструкции нет никакого подвоха. Становится понятным то, что можно было бы понять, не имея представлений о законах логического суждения: не сформулировав верно "что такое жизнь", невозможно придти к выводу о том, как она произошла. Для этого, по всей вероятности, имеет смысл двинуться двумя встречными путями: от сотворения Земли к настоящему и от настоящего ко временам предбиологическим и даже ещё более ранним.
Рассуждая о том, как могли из неорганического вещества миллиарды лет тому назад без помощи всемогущественного Божества образоваться живые клетки, к нашему времени эволюционировавшие в растения, людей, животных и микроорганизмы, я, как и мои многочисленные предшественники, естественно, буду опираться на факты, понятия, суждения и т.п. Но в этой области одних лишь самих по себе желания и образования совершенно недостаточно. Занимаясь наукой о происхождении жизни на Земле, необходимо предпринять необыкновенно жёсткие меры для предотвращения каких-либо поворотов к гипотетическим событиям, относимым к разряду чудес, т.е. событий, которые нельзя индуцировать по простой и связанной последовательности аддитивных вкладов и связать тем, что человеку наэволюционировала природа - логикой.
Без чудес не могут обойтись как те, которые искренне хотели бы избежать в своих расчётах ссылок на Творца-Создателя, так и те, кто ссылается на полную невозможность создания некоторых конструкционных деталей живых существ без помощи чудес этого Handymаn`а. Так, креационисты, исповедующие веру в "intelligent design" (разумный дизайн), придумали, как им кажется, неоспоримое свидетельство божественного участия в виде т.н. "irreducible systems" (несократимых систем). К их числу они относят чудеса божественного сотворения, которые невозможно (так им представляется) создать постепенно, поскольку они могут проявить свои рабочие качества только будучи созданными сразу во всём многообразии их сложного устройства и состава. К таким несократимым системам креационисты относят, например, живой "моторчик", управляющий жгутиком бактерий, к вопросу о котором я ещё вернусь позднее.
На вопрос о том, сколько же допустимо чудес вкладывать в ту или иную гипотезу о происхождении жизни на Земле, необходимо однозначно отвечать: "Абсолютно нисколько!" Но ведь в реальности это представляется совершенно невозможным. Множество событий и предметов из истории образования солнечной системы и Земли человечеству восстановить не удалось и, по-видимому, не удастся. Многие этапы самозарождения жизни (если она только действительно самозарождалась!) залиты мутным опаринским бульоном, в котором каждый исследователь может разглядеть любое из того, что ему больше всего хотелось бы увидеть на данный текущий момент. Живородящие белки и нуклеиновые кислоты за последние полвека замутили весь небосвод науки о происхождении жизни, не оставив места для простых и прозрачных по смыслу сценариев, основанных на известных законах физики, химии и биологии.
Я уже ссылался на голландского учёного XVII века Ян Баптиста ван Гельмонта, известного своим серьёзным вкладом в химию (он, например, предложил использовать термин "газ"), медицину, в науку о питании растений. Этот естествоиспытатель предложил способ получения мышей, который в своё время был предметом научных обсуждений. Согласно Я. ван Гельмонту в открытом кувшине, набитом нижним бельём, загрязнённым потом, с добавкой некоторого количества пшеницы, примерно через три недели появлялась мышь, поскольку, по его мнению, находившаяся в белье закваска, проникая через пшеничную шелуху, не могла не зародить это животное. Хотя во времена Я. ван Гельмонта учёные были в обязательном порядке знакомы с законами логики, делали различия между простыми и сложными суждениями и были знакомы с условиями суждений, этот учёный был одним из многочисленных никогда не убывающих числом представителей категории увлечённых людей, которые врут сами себе по призванию и свято верят в то, что врут. Неважно, увидел Я. ван Гельмонт в кувшине случайно залезшую туда мышь или настолько сильно верил в свою теорию, что видел именно то, что хотел видеть, - это не имеет никакого значения: людей гельмонтовского психотипа среди желающих объяснить происхождение жизни не счесть.
Среди огромного числа учёных, занимавшихся проблемой происхождения жизни, у каждого веровавшего в свою теорию был свой объект самообмана, фигурально говоря, свой вид нижнего белья, пропитанного потом веры в чудесное превращение, которая была намного сильнее фактов, логики, очевидных связей между гипотетическими событиями, заложенными в основы их теоретических построений. Я, например, не сомневаюсь в том, что лауреат нобелевской премии Манфред Эйген, предложивший объяснение того, как самовоспроизводящиеся макромолекулы нуклеиновых кислот объединяются в замкнутые автокаталитические циклы и эволюционируют в направлении жизненного смысла, верил в роль придуманной им теории гиперциклов в объяснении того, как самопроизвольно возникла жизнь на пустом месте. Пламя, которое М.Эйген возжёг из искры своего гиперцикла, не гаснет уже почти полстолетия. Секта верующих в гиперциклы очень распространанена в науке о происхождении жизни, поскольку эта вера им позволяет комфортно отдыхать от тяжелой формы научного бессилия.
Вообще вся наука о происхождении жизни на Земле представляет собой невообразимую мешанину мелких и не очень мелких любимых авторами чудес, тщательно замаскированных в меру владения этими авторами теми или иными разделами точного знания. Я в предыдущей главе приводил ссылку на опубликованную три года назад в журнале "Nature" статью, в которой рекламируется деятельность "учёного", с помощью двух алюминиевых сосудов занимающегося превращением, по его выражению, геологии в биологию, а праха земного - в бактерии. Честно говоря, мне совершенно не понять, чем этот гео-биолог с двумя сосудами из полированного алюминия лучше (и современнее) Гельмонта, который три с половиной столетия тому назад набивал кувшин нижним бельём и пшеницей.
Излагая ниже свою теорию происхождения жизни, я, разумеется, хотел бы избежать такой ситуации, когда кто-то, неважно - оппонент мой или доброжелатель, может позволить себе вот так же, как я здесь, похихикать над моими размышлениями. По этой причине я кровно заинтересован в доказательности своих идей и научных конструкций и приложении к ним как можно более строгих критериев научности, несмотря на то, что эти идеи и конструкции относятся к самому непонятному периоду истории Земли.
Один из приёмов верифицируемости гипотез я рассмотрел в предыдущей главе. Он заключается в приложении к ним критерия гомогенности (конгруэнтности) причинностей и имеет особое значение для проблемы происхождения жизни, где любой вклад в доказательность может иметь совершенно неоценимое значение. Ещё один критерий я хотел бы рассмотреть в этой и последующих главах.
Любое исследование предмета или явления неизбежно сопряжено с высказыванием суждений, представляющих собой форму мышления, в которой люди пытаются раскрыть интересующий их субъект через другой субъект (предикат), подходящий по их мнению для этой цели наилучшим образом. Суждения делятся на простые и сложные. Составными частями простых суждений являются понятия. Понятия - это наименьшие единицы, атомы, из которых суждения состоят, и представляют они собой мысленное обобщение некоторых классов предметов по специфическим для них признакам. Понятия представляют собой мысленное объединение самых существенных свойств субъекта исследования, наиболее важных его свойств, в отсутствии которых субъект теряет привычную характеристичность и узнаваемость.
Как я упоминал в Главе III, у живых организмов одновременно наличествует множество признаков, каждый из которых несвойственнен предметам неживой природы: метаболизм, рост, воспроизводство, реакция на изменение внешней среды, уникальное строение клеток - элементарных кирпичиков жизни и др. Но вместе с тем многие живые организмы обладают уникальными способностями, отсутствующими у большинства других живых организмов, например, пиноцитозом (способностью захватывать клеточной стенкой вещества из внешней среды), подвижностью, хемотаксисом - способностью передвигаться в соответствии с градиентом веществ, светиться, производить подвижные споры (зооспоры) и многим-многим другим, включая способность рисовать маслом и исполнять арии из опер Верди. Таким образом, в самых простых суждениях о живых организмах мы вынуждены использовать мириады понятий, основанных на мириадах мириад признаков.
Из этих суждений, включающих в себя, разумеется, и простые, и сложные, состоит жизнь человеческая. Но когда исследователь пытается использовать свой интеллект, знания, интуицию, способности к эксприментированию и прочее для того, чтобы понять, как на Земле возникло всё многообразие живого, которое нас окружает, то в своей профессиональной деятельности он не может использовать те же понятия и суждения о живом, что и в обыденной жизни. Это недопустимо, поскольку этими понятиями и суждениями человек отображает не жизнь, а своё лично отношение к жизни, как к многообразию признаков переменного назначения.
Начнём с того, что понятия "жизнь", "живой" в ретроспективной проекции из ещё безжизненной Земли в наше время и обратно имеет кардинально иной смысл, отыскать который и сформулировать вовсе не так просто, как может на первый взгляд показаться. На вопрос "Что такое жизнь?" Я. ван Гельмонт явно отвечал на уровне подсознания: "Мышь!", а гео-биолог из "Nature", судя по тексту, нёс вообще невобразимую ахинею: биология имеет самое прямое отношение к геологии, а вот геология к биологии самое что ни на есть косвенное, несмотря на многочисленные теории о зарождении жизни на поверхности кристаллов, с помощью минералов, глин и иных подручных средств. Всё живое на наших глазах с регулярностью часового механизма рождает неживое в виде свойственной всем живым существам потребности избавляться от того, что остаётся неиспользованным из источников получения жизненной энергии, а вот образование живых веществ из неживой материи, включая экскременты, пока что ещё никто не наблюдал.
Не может быть ни малейших сомнений в том, что учёный не способен добиться положительного результата, изучая одно под видом другого. Живое является полимодальным понятием. В этом понятии тесно переплелись неотъемлемые и неотделяемые, на первый взгляд, характеристики живого, и вопрос о том, что лучше: есть, пить или дышать - безусловно глуп. Но, рассматривая всю совокупность живого на Земле, сложно не обратить внимание на то, что отдельные функции живого неравноценны по значимости.
Например, без метаболизма не может быть репродукции живого организма, а в отсутствии репродукции организм может нормально расти и развиваться. Значит ли это, что с точки зрения свойств живого метаболизм важнее репродукции? Метаболизм необходим для роста, развития и поддержания жизнеспособности живого организма. Для роста и развития нужны существенно бОльшие объёмы субстратов, чем при поддержании жизнеспособности. Означает ли это, что поддержание минимальной жизнеспособности важнее роста и развития? В определённых ситуациях - безусловно да, но как быть, когда за только что безмятежно поддерживавшим минимальную жизнеспособность организмом вдруг бросается в погоню потенциальный убийца? Таким образом, выбрать самый главный признак живого или ответ на вопрос "Что такое жизнь?" - совсем непросто. А без ответа на этот вопрос приступать к ответу на вопрос "Как зародилась жизнь?", просто-напросто глупо.
Понятие "живое" должно обобщать в себе признаки не только всего живого, существующего на сегодняшний день, но и признаки бывшего жившим, не дожившего до нашего времени, поскольку никто не может оценить вклад этой категории вымерших существ в формирование жизни на Земле. В современной палеонтологии, например, складывается удивительная тенденция. Всё чаще обращается внимание на то, что недоступными являются именно те ископаемые формы, которые играют решающее значение в идентификации последовательности эволюционных изменений. Не может быть уверенности в том, что исчезновение решающих молекулярных и клеточных промежуточных форм в процессе возникновении жизни (т.н. "прерывистое равновесие") не оказалось подчинённым той же странной закономерности целенаправленного удаления свидетельств.
Известно из математической логики, что суждение О (в данном случае "происхождение") в том случае является необходимым условием суждения L (в данном случае "жизнь"), когда из истинности L следует истинность O. Иными словами, если O ложно, то не вызывает сомнений и ложность L. Но суждение O является достаточным условием суждения L, когда из истинности O следует истинность L. Перефразируя это выражение, можно сказать, что в случае истинности O проверять L уже не требуется.
В приведённой мною прозрачной и ясной с точки зрения логики конструкции появляется элемент, который неожиданно навязывает нам путь принятия решений. Оказывается, что необходимым условием суждения о происхождении жизни на Земле является условие соответствия современного понятия "жизнь" добиологическому. Условие достаточности по понятным соображениям вызовет у нас меньший интерес. В приведённой логической конструкции нет никакого подвоха. Становится понятным то, что можно было бы понять, не имея представлений о законах логического суждения: не сформулировав верно "что такое жизнь", невозможно придти к выводу о том, как она произошла. Для этого, по всей вероятности, имеет смысл двинуться двумя встречными путями: от сотворения Земли к настоящему и от настоящего ко временам предбиологическим и даже ещё более ранним.