Что такое жизнь и как она возникла? III-4. Вокруг понятия "жизнь"
III-4. Вокруг понятия "жизнь"
Принято считать, что каждый шаг науки в направлении повышения качества знания подготавливается предыдущим этапом её развития и, следовательно, закономерно с ним связан. Считается, что наука непрерывно движется вперёд, заимствуя и осваивая достижения предшествующей эпохи. Карл Поппер, Томас Кун и другие знаменитые философы очень детально исследовали закономерности развития науки. Когда-то всё это я просматривал по диагонали. По диагонали всё смотрится очень неплохо, логично, научно: смена парадигм и т.п. А вот когда мне пришлось знакомиться с прогрессом науки непосредственно на практике, я понял, что в реальности наука движется вперёд, периодически отдыхая от прогресса в состоянии глубокого ступора. Это состояние периодической временной потери сознания - явление маловероятное в математике, физике, химии, где логика работает как специфический супер-клей, который скрепляет верифицируемые и фальсифицируемые факты, представленные пусть даже в виде мельчайших осколков.
Но в биологиии, как, впрочем, и во многих гуманитарных и социальных науках, связанных с жизнью, состояние мертвецкого опьянения с последующим похмельем и полной амнезией - явление не столько иногда встречающееся, сколько пугающе регулярное. Жизнь, также как другие природные и социальные системы, починяется законам самоорганизации. Самоорганизующимися являются такие системы, в которых отсутствует центр управления, о чём свидетельствует приставка "само-". Погода, субатомные структуры, мозг животных, частично экономика и многое другое не подчиняется законам классической науки. С такими системам плохо сочетаются законы математики, поведение этих систем в целом непредсказуемо. Методология редукционизма применительно к самоорганизующимся системам даёт фрагментарное, а часто и ложное знание, а методология целостного подхода к изучению подобных систем практически полностью отсутствует. По этим причинам наука систематически испытывает непреодолимые трудности, приближаясь к критическим границам, когда познаваемость в системе эвклидовых (или модифицированных эвклидовых координат) сталкивается с принципиальной непознаваемостью в таких координатах структурно-функциональных аспектов самоорганизующихся систем, представляющих собой продукт взаимодействия хаоса сходства с хаосом различия.
На этапах развития, на которых наука не в состоянии преодолеть состояние вынужденного временного застоя, резко повышается самоуверенность, кажущаяся солидность и полезность тех работников науки, которые в условиях прогрессивного развития научного знания не привлекали бы к себе внимания. Появляются авторитетные учёные, мнимая заслуга которых состоит в том, что они изобретают красивые терминологические драпировки, временно скрывающие безнадёжные провалы в существующей системе знаний. Часто к ним особую симпатию испытывает Нобелевский комитет. Как правило, для доказательства ничего не стоящих открытий широко используется заумная математика, что обычно сразу же резко уменьшает число потенциальных критиков новых идей.
Я полностью согласен с высказыванием лауреата нобелевской премии по химии за 1908 год Эрнеста Резерфорда: "Если учёный не может объяснить уборщице, которая убирает у него в лаборатории, смысл своей работы, то он сам не понимает, что он делает". Но мне лично приходилось часто наблюдать и даже иметь дело с "уборщицами", которые, отложив в сторону символические швабру и ведро, занимались изготовлением научных публикаций и руководством научными коллективами. Объяснения липидного состава различных организмов с помощью температуры фазовых переходов в мембранах биологических объектов, использование нумерической таксономии в биологической классификации бактерий, применение пиролитической хроматографии в систематике микроорганизмов и многое другое, о чем я ещё скажу, являются образцами временной локальной потери здравого смысла в науке.
Это случается тогда, когда в силу самых разных причин в науке обретают авторитет те её труженники, которые очень хотят войти в историю науки при том, что обладают интеллектом, а иногда и знаниями уборщиц. В начале 70-х в актовом зале Института биофизики АН СССР я слушал выступление большого советского учёного, неутомимого борца со лженаукой профессора А.И. Китайгородского, который говорил, что телепатии в природе не существует, поскольку, если бы она существовала, то соответствующие ей электромагнитные колебания давно были бы замерены. Не знаю, как для других, но для меня это - очень характерный пример лженаучной логики человека, который посвятил себя борьбе со лженаукой. Я вовсе не против утверждения о том, телепатия в природе не существует. Как, впрочем, и не против утверждения в обратном. Но примитивная логика доказательств, представленная маститым учёным, изумляет полным отсутствием здравого смысла.
Если покупать даже по тысяче однодолларовых лотерейных билетов, то вероятность выиграть джекпот в 100 миллионов, тем не менее, будет безнадёжно мала. Ещё меньшая вероятность выигрыша будет в том случае, если приобрести сто лотерейных билетов, и будет совсем уж минимальной, если купить всего один билет. Но минимальная вероятность является понятием неопределенным: известно много случаев, когда люди, купившие всего один лотерейный билет выигрывали джекпот. Так что вполне резонно, когда человек, купивший всего один билет имеет полное законное право предаваться мечтаниям о том, на что он потратит огромные деньги, которые теоретически могут на него свалиться. Однако, существует абсолютная граница вероятности что-либо случайно выиграть, т.е. совершенно определённое и точное понятие: тот, кто не обладает ни одним лотерейным билетом, не выиграет никогда и ни при каких обстоятельствах, и его мечты о вероятной невероятности будут абсолютно нереальны.
Множество учёных, в особенности в наши времена, когда всё зависит от финансирования из источников, руководимых не всегда достаточно профессионально грамотными людьми, рассчитывает получить выигрыш, не жалея физических сил, но не обладая при этом соотвествующими интеллектуальными возможностями. Это только кажется, что такие учёные погружены в дебри специальных знаний. На самом же деле очень часто они на сознательном или бессознательном уровне с воодушевлением погружаются в изучение качественных особенностей человеческой психики, стараясь сочинить такой вид научной и научно-популярной лапши, которая бы прочно повисала на ушах как грамотного, так и не очень грамотного населения, на ушах не только подметальщиков улиц, изредка читающих газеты, но - и профессоров университетов, не говоря уже о тех, кто устал наращивать свои миллиарды и решил жертвовать на самую что ни на есть прогрессивную по его мнению науку.
Но есть абсолютная граница в оценке возможности того или иного передовика науки сделать эпохальное открытие в биологии. Эта абсолютная граница проходит по определению того, что представляет собою жизнь и что думает на этот счёт этот очередной претендент на фундаментальное открытие. Ведь это же явное безумие, когда претендент на особое понимание того, как возникла и функционирует жизнь, неспособен внятно и логично объяснить, что он понимает под понятием "жизнь". Нет никакого резона перебирать множество чисто виртуальных фетишей, на которые делало свои ставки множество учёных, наивно надеясь на то, что их придумки эквивалентны лотерейным билетам с малой, но всё же конечной вероятностью выигрыша. От опаринских протобионтов до "Мира РНК". Можно отнестись с пониманием к тому, что дать точное определение жизни непросто. Но, тем не менее, выдвигая свою гипотезу, каждый претендент на решение самого сложного вопроса науки - вопроса о происхождении жизни просто обязан объяснить, что он понимает под понятием "жизнь". Вот это и есть первый приобретённым им лотерейный билет - тот минимумом, без которого его претензии на знание тайн возникновения жизни совершенно безосновательны и даже подозрительны. И тогда из множества людей, занимающихся проблемой происхождения, отсеется абсолютное большинство, а скорее всего отсеются абсолютно все, поскольку множество предложенных определений жизни представляют собой в чистом виде словотворчество, жонглирование терминологией, которое не в состоянии родить гипотезу, обладающую прогностической ценностью.
Необыкновенно поучительно ознакомиться с определениями жизни, которые в разное время давали философы и биологи. Все эти определения, как правило, можно свести к простой формуле: "Неживые биологические формы не двигаются, не дышат, не самовоспроизводятся, не синтезируют белки и другие биополимеры..." Остроумное определение жизни содержится в названии польско-французского фильма К. Занусси "Życie jako śmiertelna choroba przenoszona drogą płciową" (Жизнь как смертельная болезнь, передающаяся половым путем). В XII веке Хаким Санаи в своём суфийском классическом произведении "Окруженный стеной сад истины" привёл притчу о том, как слепые ощупывали слона. Каждый впоследствии изображал слона, фантазируя в терминах той его части, которую ощупывал: уха, ногИ, хвоста, хобота. Многие учёные давали определения жизни по точно такой же технологии, видя в ней только то, чем они лично занимались в процессе своего научного творчества.
Так, Мари Биша́, французскому анатому и врачу, являющемуся одним из основоположников танатологии - науки, изучающей динамику и механизмы умирания, принадлежит одно из определений понятия жизнь: "совокупность отправлений, противящихся смерти". Современный российский академик В.Н. Пармон, будучи специалистом в области катализа, химической кинетики в конденсированных фазах и химических методов преобразования энергии, дал следующее определение: "Жизнь - это фазово-обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счёт естественного отбора". Подобные определения являются всего лишь фиговым листком, прикрывающим незнание того, что именно является первоосновой жизни. Из этих определений не вытекает ничего из того, что может служить оправной точкой для экспериментального и теоретического исследования феномена жизни.
Долгое время среди точно знающих, что такое жизнь, лидировал Фридрих Энгельс. Ему принадлежит определение: "Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка" (см. вышеприведённое шуточное определение жизни: "Неживые биологические формы не ... синтезируют белки"). Термин "нуклеиновая кислота" Р. Альтман ввел в 1889 году (уже после смерти Ф. Энгельса), разработав простой способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей. О роли нуклеиновых кислот и для чего они нужны живым организмам во времена Ф. Энгельса известно не было. В 40-50-х годах прошлого столетия были опубликованы были работы А. Тодда, Э. Чаргаффа, Д. Уотсона и Ф. Крика, поэтому в своём определении жизни член-корреспондент АН СССР М. В. Волькенштейн, который занимался физикой макромолекул, никак не мог не добавить про нуклеиновые кислоты: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот". Кстати говоря, это определение жизни я слышал непосредственно от автора в актовом зале Института биофизики АН СССР в начале 70-х.
Не только во времена М.В. Волькенштейна, но и сегодня очень мало понятна роль полисахаридов. Считается, что структурные полисахариды придают клеточным стенкам прочность, водорастворимые полисахариды не дают клеткам высохнуть и т.п., но эти определения мало ассоциируют с тем, что принято считать основами феномена под названием "жизнь". А есть ещё и такие биополимеры, как липополисахариды, есть полиизопреноиды, которые тоже формально относятся к биополимерам. Есть ещё лигнин растений, представляющий собой смесь ароматических полимеров родственного строения, структуру которого часто сравнивают со структурой железобетона. Это тоже как-то мало ассоциирует с хорошо известными признаками жизни. Со всеми этими биополимерами М.В. Волькенштейн был конечно же знаком, но не упомянул их в определении жизни, поскольку их нельзя поименовать в терминах, понятных обычному человеку.
Во времена Ф. Энгельса только-только начали накапливаться знания о белковой природе процессов обмена веществ, благодаря работам Л. Пастера, М. Бертло, Ю. Либиха, В. Кюне, Э. Бюхнера и др. Но впервые высокоочищенный кристаллический фермент (уреаза) был выделен лишь в 1926 году Дж. Самнером, затем в течение последующих 10 лет было выделено ещё несколько ферментов, что привело к окончательному доказательству белковой природы ферментов. Поэтому определение Ф. Энгельса можно считать скорее проявлением блестящей научной интуиции, чем обработкой общеизвестных фактов. Во времена же М.В. Волькенштейна было безусловно известно, что нуклеиновые кислоты отвечают за сохранение и реализацию наследственности. Но по отношению к другим биополимерам понятные и однозначные определения, связывающие их с видимыми признаками жизни, отсутствовали. К примеру, без полиизопреноидов аэробные организмы, к которым принадлежит и человек, жить неспособны, поскольку неспособны синтезировать АТФ. Без полисахаридов и липополисахаридов - так же жизнь невозможна. А что же будет, если в будущем будут открыты какие-то новые молекулярные структуры, без которых жизнь невозможна? Тогда определение жизни изменится? В таком случае наиболее точным определением жизни будет: "жизнь - это всё то, что нам известно о жизни". Но это - явный нонсенс!
То, что в определении жизни, данном М.В. Волькенштейном, говорится о "саморегулирующихся и самовоспроизводящихся системах", понятно, скорее самоочевидно. Это - просто проявление широко распространённой в научных определениях тавтологии. А вот насчёт "открытых систем" имеет смысл кое-что сказать. Когда люди не могли найти объяснение природным явлениям, они придумали Бога - и сразу всё стало понятным. Поскольку термодинамика биологических систем включала в себя множество мало понятного и совершенно непонятного, австрийский биолог Л. фон Берталанфи придумал способ "заговорить" проблему. Он сочинил т.н. системный подход, основная идея которого состояла в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов. Если имеются два множества с определённой структурой, то изоморфизмом называется такая биекция между ними, которая сохраняет эту структуру. Биекцией же называется отображение, которое является одновременно и сюръективным, и инъективным и т.д. в таком духе. Правда же всё стало сразу понятно?
Если нет, следует учесть, что в разработанной Л. фон Берталанфи т.н. "теории систем" с помощью терминологической акробатики биологические системы объявлены открытыми системами, что сразу прекращает мучения учёных по поводу того, что эти системы плохо подчиняются второму закону термодинамики. Одним лишь объявлением биологических объектов открытыми системами были "решены" многие тяжело решаемые и вовсе нерешаемые проблемы. Затем открытыми системами воспользовался нобелевский лауреат Илья Пригожин с его диссипативными структурами и теоремой, объясняющей принцип стационарности биологических систем, гласящим, что "В стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах, скорость продукции энтропии в системе постоянна во времени и минимальна по величине". Сразу же всё стало ясным. Правда, в последнее время изменение энтропии в биологических системах всё чаще связывают с количеством информации, которая в них заключена, однако, этот вопрос еще недостаточно разработан и достаточно заумный даже для любителей решать сложные проблемы науки путём математическо-терминологической эквилибристики.
Ниже в разделах, посвящённых термодинамике самоорганизующихся систем, я остановлюсь подробно на ничтожной прогностической ценности вышеописанных "находок". Буквально в двух словах скажу, что в соответствии с разработанной мною теорией любая самоорганизующаяся система обладает доменной структурой, представляющей собой взаимодействие хаоса порядка (внутри доменов) и хаоса беспорядка (на уровне многообразия и разнообразия доменов всей системы). Типичным заблуждением в приложении классической термодинамики к самоорганизующимся биологическим системам является представление о том, что энтропия системы является экстенсивным свойством. Т.е., если система состоит из нескольких частей , то полная энтропия системы равна сумме энтропии каждой части. На самом же деле энтропия самоорганизующихся систем является интенсивным свойством и неаддитивна. Малейшее увеличение энтропии (хаос порядка) внутри доменов под влиянием факторов окружения приводит к резкому уменьшению энтропии всей системы (хаос беспорядка, многообразие доменов, негэнтропия) таким образом, что энтропия всей самоорганизующейся системы поддерживается на постоянном уровне.
В соответствующих главах этой книги я проиллюстрирую сказанное с помощью специально разработанной компьютерной программы "MeaningFinder", имитирующей поведение самоорганизуцющейся системы. В частности, я продемонстрирую результаты применения специальной компьютерной технологии с использованием сложного параметра под названием "эгоэнтропия", с помощью которой можно обнаружить, что любой домен самоорганизующейся системы ограничен доменной стенкой, имеющей трёхслойное строение.
Многие технологии в те или иные времена считались вызовом Богу, начиная от зарождения мышей из потной рубашки, посыпанной зёрнами пшеницы, до самопроизвольного появления умных ДНК, которые всё взяли в свои руки и соорудили прототип обмена веществ. При этом я бы не смог безапелляционно решить, что смешнее с точки зрения здравого смысла - зарождение мышей в кувшине или рассказы о том, как "первые молекулы нуклеиновой кислоты построили первую протоклетку". Но вероятно ни одна из подобных "технологий" не соответствует критериям псевдонаучности так, как технология с придуманным названием "синтетическая биология". Заявленные попытки получить живой организм «с нуля» - либо с полностью искусственным геномом, созданным при помощи ДНК-технологий, либо (что гораздо более амбициозно) с помощью неприродного, созданного на заказ молекулярного аппарата, казалось бы смогут оправдать предположение о том, что наконец-то впервые Богу есть с кем посоревноваться.
Такая попытка "создать" искусственную жизнь отражена в патенте, полученном Институтом Вентора в октябре 2006 года на «минимальный бактериальный геном» - набор генов, найденных у Mycoplasma genitalium, необходимых для жизнеспособности организма «в богатой бактериальной культуральной среде». Речь идёт о работах ученых из Института Дж. Крэйга Вентора (Роквилл, штат Мэриленд), которые, как было заявлено, сумели синтезировать живой организм с искусственным геномом в лаборатории. К описанным исследованиям термин "синтетическая биология" подходит, хотя ценность таких исследований не очень-то соответствует затраченным трудам и средствам. По существу, исследователи как бы доказывают то, что последовательность нуклеотидов в ДНК определена точно и, искусственно воспроизводя такую последовательность, можно действительно синтезировать нативную ДНК.
Но вот термин "искусственная жизнь" в применении к таким исследованиям является просто недопустимым трюком, поскольку абсолютно все компоненты, из которых будет скопирована т.н. искусственная клетка, являются продуктами эволюции, возникшими в результате процессов, приведших к появлению жизни на Земле. Вот если бы исследователи синтезировали новые белки из новых аминокислот, придумали новые нуклеиновые кислоты, состоящие из новых несуществовавших ранее нуклеотидов, новые полисахариды из новых сахаров, выращивали искусственно созданные клетки не на богатой среде биологического происхождения, вот тогда бы они имели полное право называть результаты своего труда "искусственной жизнью".
В этом разделе я поверхностно коснулся некоторых вопросов, в той или иной степени связанных с формулированием понятия "жизнь", без чего изучение происхождения жизни на Земле и текущих особенностей этого феномена кажется мне по меньшей мере деятельностью малопродуктивной при всей её амбициозности. В следующем разделе я дам своё объяснение понятию "жизнь", каким я его пониманию и каким оно мне представляется в рамках описываемой в этой книге моей гипотезы о происхождении жизни на Земле.
Принято считать, что каждый шаг науки в направлении повышения качества знания подготавливается предыдущим этапом её развития и, следовательно, закономерно с ним связан. Считается, что наука непрерывно движется вперёд, заимствуя и осваивая достижения предшествующей эпохи. Карл Поппер, Томас Кун и другие знаменитые философы очень детально исследовали закономерности развития науки. Когда-то всё это я просматривал по диагонали. По диагонали всё смотрится очень неплохо, логично, научно: смена парадигм и т.п. А вот когда мне пришлось знакомиться с прогрессом науки непосредственно на практике, я понял, что в реальности наука движется вперёд, периодически отдыхая от прогресса в состоянии глубокого ступора. Это состояние периодической временной потери сознания - явление маловероятное в математике, физике, химии, где логика работает как специфический супер-клей, который скрепляет верифицируемые и фальсифицируемые факты, представленные пусть даже в виде мельчайших осколков.
Но в биологиии, как, впрочем, и во многих гуманитарных и социальных науках, связанных с жизнью, состояние мертвецкого опьянения с последующим похмельем и полной амнезией - явление не столько иногда встречающееся, сколько пугающе регулярное. Жизнь, также как другие природные и социальные системы, починяется законам самоорганизации. Самоорганизующимися являются такие системы, в которых отсутствует центр управления, о чём свидетельствует приставка "само-". Погода, субатомные структуры, мозг животных, частично экономика и многое другое не подчиняется законам классической науки. С такими системам плохо сочетаются законы математики, поведение этих систем в целом непредсказуемо. Методология редукционизма применительно к самоорганизующимся системам даёт фрагментарное, а часто и ложное знание, а методология целостного подхода к изучению подобных систем практически полностью отсутствует. По этим причинам наука систематически испытывает непреодолимые трудности, приближаясь к критическим границам, когда познаваемость в системе эвклидовых (или модифицированных эвклидовых координат) сталкивается с принципиальной непознаваемостью в таких координатах структурно-функциональных аспектов самоорганизующихся систем, представляющих собой продукт взаимодействия хаоса сходства с хаосом различия.
На этапах развития, на которых наука не в состоянии преодолеть состояние вынужденного временного застоя, резко повышается самоуверенность, кажущаяся солидность и полезность тех работников науки, которые в условиях прогрессивного развития научного знания не привлекали бы к себе внимания. Появляются авторитетные учёные, мнимая заслуга которых состоит в том, что они изобретают красивые терминологические драпировки, временно скрывающие безнадёжные провалы в существующей системе знаний. Часто к ним особую симпатию испытывает Нобелевский комитет. Как правило, для доказательства ничего не стоящих открытий широко используется заумная математика, что обычно сразу же резко уменьшает число потенциальных критиков новых идей.
Я полностью согласен с высказыванием лауреата нобелевской премии по химии за 1908 год Эрнеста Резерфорда: "Если учёный не может объяснить уборщице, которая убирает у него в лаборатории, смысл своей работы, то он сам не понимает, что он делает". Но мне лично приходилось часто наблюдать и даже иметь дело с "уборщицами", которые, отложив в сторону символические швабру и ведро, занимались изготовлением научных публикаций и руководством научными коллективами. Объяснения липидного состава различных организмов с помощью температуры фазовых переходов в мембранах биологических объектов, использование нумерической таксономии в биологической классификации бактерий, применение пиролитической хроматографии в систематике микроорганизмов и многое другое, о чем я ещё скажу, являются образцами временной локальной потери здравого смысла в науке.
Это случается тогда, когда в силу самых разных причин в науке обретают авторитет те её труженники, которые очень хотят войти в историю науки при том, что обладают интеллектом, а иногда и знаниями уборщиц. В начале 70-х в актовом зале Института биофизики АН СССР я слушал выступление большого советского учёного, неутомимого борца со лженаукой профессора А.И. Китайгородского, который говорил, что телепатии в природе не существует, поскольку, если бы она существовала, то соответствующие ей электромагнитные колебания давно были бы замерены. Не знаю, как для других, но для меня это - очень характерный пример лженаучной логики человека, который посвятил себя борьбе со лженаукой. Я вовсе не против утверждения о том, телепатия в природе не существует. Как, впрочем, и не против утверждения в обратном. Но примитивная логика доказательств, представленная маститым учёным, изумляет полным отсутствием здравого смысла.
Если покупать даже по тысяче однодолларовых лотерейных билетов, то вероятность выиграть джекпот в 100 миллионов, тем не менее, будет безнадёжно мала. Ещё меньшая вероятность выигрыша будет в том случае, если приобрести сто лотерейных билетов, и будет совсем уж минимальной, если купить всего один билет. Но минимальная вероятность является понятием неопределенным: известно много случаев, когда люди, купившие всего один лотерейный билет выигрывали джекпот. Так что вполне резонно, когда человек, купивший всего один билет имеет полное законное право предаваться мечтаниям о том, на что он потратит огромные деньги, которые теоретически могут на него свалиться. Однако, существует абсолютная граница вероятности что-либо случайно выиграть, т.е. совершенно определённое и точное понятие: тот, кто не обладает ни одним лотерейным билетом, не выиграет никогда и ни при каких обстоятельствах, и его мечты о вероятной невероятности будут абсолютно нереальны.
Множество учёных, в особенности в наши времена, когда всё зависит от финансирования из источников, руководимых не всегда достаточно профессионально грамотными людьми, рассчитывает получить выигрыш, не жалея физических сил, но не обладая при этом соотвествующими интеллектуальными возможностями. Это только кажется, что такие учёные погружены в дебри специальных знаний. На самом же деле очень часто они на сознательном или бессознательном уровне с воодушевлением погружаются в изучение качественных особенностей человеческой психики, стараясь сочинить такой вид научной и научно-популярной лапши, которая бы прочно повисала на ушах как грамотного, так и не очень грамотного населения, на ушах не только подметальщиков улиц, изредка читающих газеты, но - и профессоров университетов, не говоря уже о тех, кто устал наращивать свои миллиарды и решил жертвовать на самую что ни на есть прогрессивную по его мнению науку.
Но есть абсолютная граница в оценке возможности того или иного передовика науки сделать эпохальное открытие в биологии. Эта абсолютная граница проходит по определению того, что представляет собою жизнь и что думает на этот счёт этот очередной претендент на фундаментальное открытие. Ведь это же явное безумие, когда претендент на особое понимание того, как возникла и функционирует жизнь, неспособен внятно и логично объяснить, что он понимает под понятием "жизнь". Нет никакого резона перебирать множество чисто виртуальных фетишей, на которые делало свои ставки множество учёных, наивно надеясь на то, что их придумки эквивалентны лотерейным билетам с малой, но всё же конечной вероятностью выигрыша. От опаринских протобионтов до "Мира РНК". Можно отнестись с пониманием к тому, что дать точное определение жизни непросто. Но, тем не менее, выдвигая свою гипотезу, каждый претендент на решение самого сложного вопроса науки - вопроса о происхождении жизни просто обязан объяснить, что он понимает под понятием "жизнь". Вот это и есть первый приобретённым им лотерейный билет - тот минимумом, без которого его претензии на знание тайн возникновения жизни совершенно безосновательны и даже подозрительны. И тогда из множества людей, занимающихся проблемой происхождения, отсеется абсолютное большинство, а скорее всего отсеются абсолютно все, поскольку множество предложенных определений жизни представляют собой в чистом виде словотворчество, жонглирование терминологией, которое не в состоянии родить гипотезу, обладающую прогностической ценностью.
Необыкновенно поучительно ознакомиться с определениями жизни, которые в разное время давали философы и биологи. Все эти определения, как правило, можно свести к простой формуле: "Неживые биологические формы не двигаются, не дышат, не самовоспроизводятся, не синтезируют белки и другие биополимеры..." Остроумное определение жизни содержится в названии польско-французского фильма К. Занусси "Życie jako śmiertelna choroba przenoszona drogą płciową" (Жизнь как смертельная болезнь, передающаяся половым путем). В XII веке Хаким Санаи в своём суфийском классическом произведении "Окруженный стеной сад истины" привёл притчу о том, как слепые ощупывали слона. Каждый впоследствии изображал слона, фантазируя в терминах той его части, которую ощупывал: уха, ногИ, хвоста, хобота. Многие учёные давали определения жизни по точно такой же технологии, видя в ней только то, чем они лично занимались в процессе своего научного творчества.
Так, Мари Биша́, французскому анатому и врачу, являющемуся одним из основоположников танатологии - науки, изучающей динамику и механизмы умирания, принадлежит одно из определений понятия жизнь: "совокупность отправлений, противящихся смерти". Современный российский академик В.Н. Пармон, будучи специалистом в области катализа, химической кинетики в конденсированных фазах и химических методов преобразования энергии, дал следующее определение: "Жизнь - это фазово-обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счёт естественного отбора". Подобные определения являются всего лишь фиговым листком, прикрывающим незнание того, что именно является первоосновой жизни. Из этих определений не вытекает ничего из того, что может служить оправной точкой для экспериментального и теоретического исследования феномена жизни.
Долгое время среди точно знающих, что такое жизнь, лидировал Фридрих Энгельс. Ему принадлежит определение: "Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка" (см. вышеприведённое шуточное определение жизни: "Неживые биологические формы не ... синтезируют белки"). Термин "нуклеиновая кислота" Р. Альтман ввел в 1889 году (уже после смерти Ф. Энгельса), разработав простой способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей. О роли нуклеиновых кислот и для чего они нужны живым организмам во времена Ф. Энгельса известно не было. В 40-50-х годах прошлого столетия были опубликованы были работы А. Тодда, Э. Чаргаффа, Д. Уотсона и Ф. Крика, поэтому в своём определении жизни член-корреспондент АН СССР М. В. Волькенштейн, который занимался физикой макромолекул, никак не мог не добавить про нуклеиновые кислоты: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот". Кстати говоря, это определение жизни я слышал непосредственно от автора в актовом зале Института биофизики АН СССР в начале 70-х.
Не только во времена М.В. Волькенштейна, но и сегодня очень мало понятна роль полисахаридов. Считается, что структурные полисахариды придают клеточным стенкам прочность, водорастворимые полисахариды не дают клеткам высохнуть и т.п., но эти определения мало ассоциируют с тем, что принято считать основами феномена под названием "жизнь". А есть ещё и такие биополимеры, как липополисахариды, есть полиизопреноиды, которые тоже формально относятся к биополимерам. Есть ещё лигнин растений, представляющий собой смесь ароматических полимеров родственного строения, структуру которого часто сравнивают со структурой железобетона. Это тоже как-то мало ассоциирует с хорошо известными признаками жизни. Со всеми этими биополимерами М.В. Волькенштейн был конечно же знаком, но не упомянул их в определении жизни, поскольку их нельзя поименовать в терминах, понятных обычному человеку.
Во времена Ф. Энгельса только-только начали накапливаться знания о белковой природе процессов обмена веществ, благодаря работам Л. Пастера, М. Бертло, Ю. Либиха, В. Кюне, Э. Бюхнера и др. Но впервые высокоочищенный кристаллический фермент (уреаза) был выделен лишь в 1926 году Дж. Самнером, затем в течение последующих 10 лет было выделено ещё несколько ферментов, что привело к окончательному доказательству белковой природы ферментов. Поэтому определение Ф. Энгельса можно считать скорее проявлением блестящей научной интуиции, чем обработкой общеизвестных фактов. Во времена же М.В. Волькенштейна было безусловно известно, что нуклеиновые кислоты отвечают за сохранение и реализацию наследственности. Но по отношению к другим биополимерам понятные и однозначные определения, связывающие их с видимыми признаками жизни, отсутствовали. К примеру, без полиизопреноидов аэробные организмы, к которым принадлежит и человек, жить неспособны, поскольку неспособны синтезировать АТФ. Без полисахаридов и липополисахаридов - так же жизнь невозможна. А что же будет, если в будущем будут открыты какие-то новые молекулярные структуры, без которых жизнь невозможна? Тогда определение жизни изменится? В таком случае наиболее точным определением жизни будет: "жизнь - это всё то, что нам известно о жизни". Но это - явный нонсенс!
То, что в определении жизни, данном М.В. Волькенштейном, говорится о "саморегулирующихся и самовоспроизводящихся системах", понятно, скорее самоочевидно. Это - просто проявление широко распространённой в научных определениях тавтологии. А вот насчёт "открытых систем" имеет смысл кое-что сказать. Когда люди не могли найти объяснение природным явлениям, они придумали Бога - и сразу всё стало понятным. Поскольку термодинамика биологических систем включала в себя множество мало понятного и совершенно непонятного, австрийский биолог Л. фон Берталанфи придумал способ "заговорить" проблему. Он сочинил т.н. системный подход, основная идея которого состояла в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов. Если имеются два множества с определённой структурой, то изоморфизмом называется такая биекция между ними, которая сохраняет эту структуру. Биекцией же называется отображение, которое является одновременно и сюръективным, и инъективным и т.д. в таком духе. Правда же всё стало сразу понятно?
Если нет, следует учесть, что в разработанной Л. фон Берталанфи т.н. "теории систем" с помощью терминологической акробатики биологические системы объявлены открытыми системами, что сразу прекращает мучения учёных по поводу того, что эти системы плохо подчиняются второму закону термодинамики. Одним лишь объявлением биологических объектов открытыми системами были "решены" многие тяжело решаемые и вовсе нерешаемые проблемы. Затем открытыми системами воспользовался нобелевский лауреат Илья Пригожин с его диссипативными структурами и теоремой, объясняющей принцип стационарности биологических систем, гласящим, что "В стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах, скорость продукции энтропии в системе постоянна во времени и минимальна по величине". Сразу же всё стало ясным. Правда, в последнее время изменение энтропии в биологических системах всё чаще связывают с количеством информации, которая в них заключена, однако, этот вопрос еще недостаточно разработан и достаточно заумный даже для любителей решать сложные проблемы науки путём математическо-терминологической эквилибристики.
Ниже в разделах, посвящённых термодинамике самоорганизующихся систем, я остановлюсь подробно на ничтожной прогностической ценности вышеописанных "находок". Буквально в двух словах скажу, что в соответствии с разработанной мною теорией любая самоорганизующаяся система обладает доменной структурой, представляющей собой взаимодействие хаоса порядка (внутри доменов) и хаоса беспорядка (на уровне многообразия и разнообразия доменов всей системы). Типичным заблуждением в приложении классической термодинамики к самоорганизующимся биологическим системам является представление о том, что энтропия системы является экстенсивным свойством. Т.е., если система состоит из нескольких частей , то полная энтропия системы равна сумме энтропии каждой части. На самом же деле энтропия самоорганизующихся систем является интенсивным свойством и неаддитивна. Малейшее увеличение энтропии (хаос порядка) внутри доменов под влиянием факторов окружения приводит к резкому уменьшению энтропии всей системы (хаос беспорядка, многообразие доменов, негэнтропия) таким образом, что энтропия всей самоорганизующейся системы поддерживается на постоянном уровне.
В соответствующих главах этой книги я проиллюстрирую сказанное с помощью специально разработанной компьютерной программы "MeaningFinder", имитирующей поведение самоорганизуцющейся системы. В частности, я продемонстрирую результаты применения специальной компьютерной технологии с использованием сложного параметра под названием "эгоэнтропия", с помощью которой можно обнаружить, что любой домен самоорганизующейся системы ограничен доменной стенкой, имеющей трёхслойное строение.
Многие технологии в те или иные времена считались вызовом Богу, начиная от зарождения мышей из потной рубашки, посыпанной зёрнами пшеницы, до самопроизвольного появления умных ДНК, которые всё взяли в свои руки и соорудили прототип обмена веществ. При этом я бы не смог безапелляционно решить, что смешнее с точки зрения здравого смысла - зарождение мышей в кувшине или рассказы о том, как "первые молекулы нуклеиновой кислоты построили первую протоклетку". Но вероятно ни одна из подобных "технологий" не соответствует критериям псевдонаучности так, как технология с придуманным названием "синтетическая биология". Заявленные попытки получить живой организм «с нуля» - либо с полностью искусственным геномом, созданным при помощи ДНК-технологий, либо (что гораздо более амбициозно) с помощью неприродного, созданного на заказ молекулярного аппарата, казалось бы смогут оправдать предположение о том, что наконец-то впервые Богу есть с кем посоревноваться.
Такая попытка "создать" искусственную жизнь отражена в патенте, полученном Институтом Вентора в октябре 2006 года на «минимальный бактериальный геном» - набор генов, найденных у Mycoplasma genitalium, необходимых для жизнеспособности организма «в богатой бактериальной культуральной среде». Речь идёт о работах ученых из Института Дж. Крэйга Вентора (Роквилл, штат Мэриленд), которые, как было заявлено, сумели синтезировать живой организм с искусственным геномом в лаборатории. К описанным исследованиям термин "синтетическая биология" подходит, хотя ценность таких исследований не очень-то соответствует затраченным трудам и средствам. По существу, исследователи как бы доказывают то, что последовательность нуклеотидов в ДНК определена точно и, искусственно воспроизводя такую последовательность, можно действительно синтезировать нативную ДНК.
Но вот термин "искусственная жизнь" в применении к таким исследованиям является просто недопустимым трюком, поскольку абсолютно все компоненты, из которых будет скопирована т.н. искусственная клетка, являются продуктами эволюции, возникшими в результате процессов, приведших к появлению жизни на Земле. Вот если бы исследователи синтезировали новые белки из новых аминокислот, придумали новые нуклеиновые кислоты, состоящие из новых несуществовавших ранее нуклеотидов, новые полисахариды из новых сахаров, выращивали искусственно созданные клетки не на богатой среде биологического происхождения, вот тогда бы они имели полное право называть результаты своего труда "искусственной жизнью".
В этом разделе я поверхностно коснулся некоторых вопросов, в той или иной степени связанных с формулированием понятия "жизнь", без чего изучение происхождения жизни на Земле и текущих особенностей этого феномена кажется мне по меньшей мере деятельностью малопродуктивной при всей её амбициозности. В следующем разделе я дам своё объяснение понятию "жизнь", каким я его пониманию и каким оно мне представляется в рамках описываемой в этой книге моей гипотезы о происхождении жизни на Земле.