Что такое жизнь и как она возникла? III-6. Не путать "жизнь" и "живое"!
III-6. Не путать "жизнь" и "живое"!
Эволюционно-матричная версия происхождения жизни в отличие от результатов божественной деятельности, которые можно описать в нескольких словах, сложна и на первый взгляд может показаться многовариантной, хотя, исходя из единства всего живого на Земле и из, по-видимому, монофилетической истории зарождения жизни, существует единственный механизм реализации этой версии. Настоящая книга, собственно говоря, и посвящена попытке доказать эту теорему.
Матрицей (от лат. matrix - "первопричина") называется модель, шаблон, по которому что-то производится. Так, например, родители являются матрицей потомка, семя является матрицей растения, которое из него вырастает и т.д. Но соринка, попавшая в пересыщенный раствор соли и ставшая центром роста кристалла, представляет собой не матрицу, а лишь систему, в которой возможно зарождение матрицы. Соринка обладает анизотропией поверхности, и первые микрокристаллы образуются на тех участках поверхности соринки, которые идеально совпадают со свойствами поверхности микрокристалла. А вот первый образовавшийся микрокристалл уже является матрицей, шаблоном процесса эпитаксии - закономерного нарастания одного кристаллического материала на другом. Этот пример демонстрирует возможность спонтанного возникновения матрицы практически из ничего.
Для биологической матрицы критически важными характеристиками являются три: 1) возможность воспроизводства в копиях с сохранением исходной функциональности, 2) возможность практической реализации процедуры копирования и 3) возможность эволюции в процессе последовательных получений копий при сохранением структурно-функциональных особенностей первоначальной матрицы, с возможностью передачи динамических и статических свойств матрицы отдалённым эволюционным потомкам.
В упрощённом изложении эволюционно-матричная версия происхождения жизни на Земле заключается в том, что в результате некоторых обстоятельств самопроизвольно возникло Нечто, которое стало эволюционировать и диверсифицироваться во множестве биологических форм. То, что это Нечто именно возникло, а не существовало всегда на Земле, доказать несложно, поскольку состояние Земли до начала предбиологической эволюции не было совместимо ни с какой организменной структурой, построенной с участием органических молекул. Здесь и в дальнейшем я буду рассуждать, разумеется, в терминах небожественной физики, стараясь избегать любые формы мистики, указывая на те моменты эволюции, которые мне пока что непонятны.
Самопроизвольно возникшее Нечто для последующего эволюционного превращения не требовало большого количества энергии. Какой-нибудь случайно образовавшийся протобионт - матрица будущей жизни, мог длительное время пребывать в абсолютном одиночестве во Вселенной, в течение этого времени самоусовершенствоваться и специализироваться, не обладая способностью создавать себе подобных. Кстати тем, что жизнь зародилась из единственной протоклетки-матрицы, может быть объяснена уникальность жизни во Вселенной. По крайней мере на сегодняшний день, несмотря на активные поиски воды во Вселенной и другие астробиологические способы добывания грантов.
Но вот на что важно обратить особое внимание. Если бы возникшее первичное Нечто развивалось только с использованием энергетической подпитки из окружающей среды, например, энергии ультразвуковых колебаний от падения многочисленных метеоритов на безатмосферную землю, то никогда это Нечто не смогло бы превратиться в независимо функционирующие системы, какими является абсолютное большинство организмов-носителей жизни. Этому Нечто для превращения в совершенно конкретно идентифицируемые виды биологических организмов было необходимо наличие механизмов автономного энергетического обеспечения копирования. На начальной стадии протобиогенеза была необходима не ДНК, а энергия, поскольку делиться протоклетка могла и без ДНК на чисто физической основе, но для неслучайного, планомерного увеличения её размеров на определенном этапе развития протобионта ему был со всей очевидностью необходим механизм внутреннего производства энергии, поступающей от рудиментарных химических процессов, представлявших собой зачатки метаболизма.
Через некоторое время интенсивных размышлений, не прерывавшихся даже во сне, я, наконец, пришёл к ясному пониманию того, что Первичность - это Энергия, вернее механизм синтеза энергии. Возможность спонтанной организации процесса переработки экзогенного химического сырья в энергию, свойственного всем живым существам, т.е. аналог пищеварения, имеет такую же абсолютную невероятность на ранних стадиях эволюции жизни, как и спонтанный синтез нуклеиновой кислоты, заключающий в себе в терминах современной генетики абсолютно ничтожную долю осмысленности нуклеотидных последовательностей. Из этого простого логического построения вытекает очень важный вывод. Именно в самом факте производства и траты энергии заключён обобщённый смысл жизни, а то, как эта энергия тратится, является второстепенным фактором в определении понятия "жизнь".
По существу жизнь, наряду с геохимическими процессами, протекающими на Земле, превратилась в идеальный механизм диверсификации и хранения энергии, поставляемой Земле Солнцем. Жизнь - это коварная ловушка, попав в которую живой организм, как белка в колесе, исполняет ритуал жизни вплоть до исчерпания отведённого природой ресурса активности: синтезирует энергию и тратит её. Назвался живым - начинай синтезировать энергию, а поскольку энергия не может храниться в объёме, превышающем некоторый предельный уровень без разрушения системы, создающей эту энергию, трать её. Грубо говоря, ответ на вопрос что такое жизнь очень прост: жизнь - это "кушать и ходить на горшок".
Я понимаю, что такое кажущееся вульгарным определение жизни, включающей в себя способность к невероятным взлётам человеческого (да и не только человеческого) духа, выглядит весьма неэстетично. Но тем не менее это определение представляет собой редчайший случай слияния Первичности и Сущности живого. В любом понятии выделяют его содержание и объём. Совокупность предметов, охватываемых конкретным понятием, отражает его объём. Понятие Энергия отражает эквивалент любой формы активности любого представителя мира живого. Т.е. содержание этого понятия обобщает и выделяет весь тот минимум, в отсутствие которого жизнь невозможна: в понятии Энергия сливаются в единое целое объём и содержание жизни - всё живое и все виды проявления парциальной активности живого. Без размножения, без синтеза белка de novo организмы способны существовать, а вот без синтеза и траты энергии - нет. При остановке процесса синтеза и траты энергии гибель высших организмов наступает мгновенно.
Если жизнь - это синтез и трата энергии, то организм как субъект жизнедеятельности - это механизм, нацеленный на синтез и расход энергии. Любой живой организм, как объект и субъект многообразия живого, обладает уникальным механизмом синтеза энергии. Все живые организмы непосредственно утилизируют энергию Солнца с помощью фотосинтеза или извлекают энергию из того, во что воплотилась энергия солнца, например, из мёртвого органического вещества почв, чем занимаются бактерии и грибы. Таким образом, смешение понятий "жизнь" и "живое" глупо и недопустимо. Жизнь - это нечто в терминах "энергия", а живое - это механизм извлечения и траты энергии, так же как, например, автомобиль - это средство передвижения, но не само движение, музыкальный инструмент - средство извлечения музыки, а не сама музыка. Почему-то никому до сих пор не приходило в голову, что изучать происхождение пьесы и трубы, на которой данная пьеса исполняется, - это совсем не одно и то же. Путая "живое" с "жизнью", невозможно рассчитывать на обнаружение механизмов зарождения жизни на Земле. ДНК, белок, РНК и завезённые неопознанными летающими объектами споры относятся к "живому", а не к "жизни". Условия возникновения жизни могли иметь самое отдалённое отношение к условиям последующего возникновения многообразия форм живого.
Энергия, о которой я здесь говорю как об основе жизни, не нужно путать с Аристотелевой энтелехией. Энергия живого по Аристотелю - это то, что позволяет, например, грецкому ореху вырасти в ореховое дерево. Т.е. Аристотель размышлял о жизни, имея в виду живое. Между тем то, о чём я здесь пишу, можно было понять 25 веков тому назад. Для этого не было необходимости в спектрометрах, законах Ньютона и теории Большого Взрыва. Если бы в те древнегреческие времена, богатые умными философами, кому-то пришла в голову простая мысль о том, что жизнь - это производство и трата энергии, а живое - это оборудование, предназначенное для этих целей, то биология была бы кардинально не похожа на современную. В понятие "живое" входят биологичесике механизмы и устройства для для синтеза энергии, синтез и трата энергии - это и есть то, что называется жизнь. Исходя из приведённой логики зарождение жизни на Земле представляло собой спонтанное зарождение механизма синтеза энергии, а трата синтезируемой энергии породила живое.
Обогатившись в первые годы работы необузданным нахальством, о чём я писал в предыдущей главе, я не испытывал ни малейшего комплекса неполноценности, твёрдо придя к выводу о необходимости заняться проблемой происхождения жизни на Земле. Не живого, а именно жизни. Я не сомневался, что все капитально-тёмные вопросы биологии должны будут сходиться в одной точке ретроспективы, и этой точкой будет не что иное, как момент зарождения и механизм возникновения жизни. Я очень скуп на похвалы себе, хотя по тону этой книжки может показаться, что я страдаю мегаломанией или, попросту говоря, манией величия. Но мегаломания не мешает научным успехам. Известен, например, случай выдающегося американского математика Джона Нэша, лауреата нобелевской премии по экономике за 1994 год, который отклонил престижный академический пост на том основании, что он должен быть возведён на престол императора Антарктиды.
Так вот, большой своей заслугой я считаю то, что на тему о происхождении жизни я стал думать уже тогда, когда был ещё сильно неграмотен в области биологии. Но в ещё большей степени я горжусь тем, что всё, что в 70-е и 80-е годы публиковалось по проблеме происхождения жизни, я уже тогда считал наивными упражнениями в мифотворчестве, не имеющими отношения к серьёзной науке, основанными на манипуляциях с мистикой и рассчитанными на наивных грамотных и по определению наивных неграмотных. На протяжении последних 90 лет в той области человеческой активности, которую называют наукой о происхождении жизни на Земле, постоянно появляются произведения "магического реализма" (стиль, получивший своё название от произведений Габриэля Гарсии Маркеса), начиная от опаринских сказок о чудодейственном бульоне и кончая последними изобретениями жанра исторической фантастики в виде "Мира РНК". Эти произведения "магического реализма" со всей очевидностью должны при всей их видимой атеистичности и эстремальной научности быть отнесены к божественной версии происхождения жизни на Земле: "коацерватный культ", "ДНК-культ" и т.п.
Эволюционно-матричная версия происхождения жизни в отличие от результатов божественной деятельности, которые можно описать в нескольких словах, сложна и на первый взгляд может показаться многовариантной, хотя, исходя из единства всего живого на Земле и из, по-видимому, монофилетической истории зарождения жизни, существует единственный механизм реализации этой версии. Настоящая книга, собственно говоря, и посвящена попытке доказать эту теорему.
Матрицей (от лат. matrix - "первопричина") называется модель, шаблон, по которому что-то производится. Так, например, родители являются матрицей потомка, семя является матрицей растения, которое из него вырастает и т.д. Но соринка, попавшая в пересыщенный раствор соли и ставшая центром роста кристалла, представляет собой не матрицу, а лишь систему, в которой возможно зарождение матрицы. Соринка обладает анизотропией поверхности, и первые микрокристаллы образуются на тех участках поверхности соринки, которые идеально совпадают со свойствами поверхности микрокристалла. А вот первый образовавшийся микрокристалл уже является матрицей, шаблоном процесса эпитаксии - закономерного нарастания одного кристаллического материала на другом. Этот пример демонстрирует возможность спонтанного возникновения матрицы практически из ничего.
Для биологической матрицы критически важными характеристиками являются три: 1) возможность воспроизводства в копиях с сохранением исходной функциональности, 2) возможность практической реализации процедуры копирования и 3) возможность эволюции в процессе последовательных получений копий при сохранением структурно-функциональных особенностей первоначальной матрицы, с возможностью передачи динамических и статических свойств матрицы отдалённым эволюционным потомкам.
В упрощённом изложении эволюционно-матричная версия происхождения жизни на Земле заключается в том, что в результате некоторых обстоятельств самопроизвольно возникло Нечто, которое стало эволюционировать и диверсифицироваться во множестве биологических форм. То, что это Нечто именно возникло, а не существовало всегда на Земле, доказать несложно, поскольку состояние Земли до начала предбиологической эволюции не было совместимо ни с какой организменной структурой, построенной с участием органических молекул. Здесь и в дальнейшем я буду рассуждать, разумеется, в терминах небожественной физики, стараясь избегать любые формы мистики, указывая на те моменты эволюции, которые мне пока что непонятны.
Самопроизвольно возникшее Нечто для последующего эволюционного превращения не требовало большого количества энергии. Какой-нибудь случайно образовавшийся протобионт - матрица будущей жизни, мог длительное время пребывать в абсолютном одиночестве во Вселенной, в течение этого времени самоусовершенствоваться и специализироваться, не обладая способностью создавать себе подобных. Кстати тем, что жизнь зародилась из единственной протоклетки-матрицы, может быть объяснена уникальность жизни во Вселенной. По крайней мере на сегодняшний день, несмотря на активные поиски воды во Вселенной и другие астробиологические способы добывания грантов.
Но вот на что важно обратить особое внимание. Если бы возникшее первичное Нечто развивалось только с использованием энергетической подпитки из окружающей среды, например, энергии ультразвуковых колебаний от падения многочисленных метеоритов на безатмосферную землю, то никогда это Нечто не смогло бы превратиться в независимо функционирующие системы, какими является абсолютное большинство организмов-носителей жизни. Этому Нечто для превращения в совершенно конкретно идентифицируемые виды биологических организмов было необходимо наличие механизмов автономного энергетического обеспечения копирования. На начальной стадии протобиогенеза была необходима не ДНК, а энергия, поскольку делиться протоклетка могла и без ДНК на чисто физической основе, но для неслучайного, планомерного увеличения её размеров на определенном этапе развития протобионта ему был со всей очевидностью необходим механизм внутреннего производства энергии, поступающей от рудиментарных химических процессов, представлявших собой зачатки метаболизма.
Через некоторое время интенсивных размышлений, не прерывавшихся даже во сне, я, наконец, пришёл к ясному пониманию того, что Первичность - это Энергия, вернее механизм синтеза энергии. Возможность спонтанной организации процесса переработки экзогенного химического сырья в энергию, свойственного всем живым существам, т.е. аналог пищеварения, имеет такую же абсолютную невероятность на ранних стадиях эволюции жизни, как и спонтанный синтез нуклеиновой кислоты, заключающий в себе в терминах современной генетики абсолютно ничтожную долю осмысленности нуклеотидных последовательностей. Из этого простого логического построения вытекает очень важный вывод. Именно в самом факте производства и траты энергии заключён обобщённый смысл жизни, а то, как эта энергия тратится, является второстепенным фактором в определении понятия "жизнь".
По существу жизнь, наряду с геохимическими процессами, протекающими на Земле, превратилась в идеальный механизм диверсификации и хранения энергии, поставляемой Земле Солнцем. Жизнь - это коварная ловушка, попав в которую живой организм, как белка в колесе, исполняет ритуал жизни вплоть до исчерпания отведённого природой ресурса активности: синтезирует энергию и тратит её. Назвался живым - начинай синтезировать энергию, а поскольку энергия не может храниться в объёме, превышающем некоторый предельный уровень без разрушения системы, создающей эту энергию, трать её. Грубо говоря, ответ на вопрос что такое жизнь очень прост: жизнь - это "кушать и ходить на горшок".
Я понимаю, что такое кажущееся вульгарным определение жизни, включающей в себя способность к невероятным взлётам человеческого (да и не только человеческого) духа, выглядит весьма неэстетично. Но тем не менее это определение представляет собой редчайший случай слияния Первичности и Сущности живого. В любом понятии выделяют его содержание и объём. Совокупность предметов, охватываемых конкретным понятием, отражает его объём. Понятие Энергия отражает эквивалент любой формы активности любого представителя мира живого. Т.е. содержание этого понятия обобщает и выделяет весь тот минимум, в отсутствие которого жизнь невозможна: в понятии Энергия сливаются в единое целое объём и содержание жизни - всё живое и все виды проявления парциальной активности живого. Без размножения, без синтеза белка de novo организмы способны существовать, а вот без синтеза и траты энергии - нет. При остановке процесса синтеза и траты энергии гибель высших организмов наступает мгновенно.
Если жизнь - это синтез и трата энергии, то организм как субъект жизнедеятельности - это механизм, нацеленный на синтез и расход энергии. Любой живой организм, как объект и субъект многообразия живого, обладает уникальным механизмом синтеза энергии. Все живые организмы непосредственно утилизируют энергию Солнца с помощью фотосинтеза или извлекают энергию из того, во что воплотилась энергия солнца, например, из мёртвого органического вещества почв, чем занимаются бактерии и грибы. Таким образом, смешение понятий "жизнь" и "живое" глупо и недопустимо. Жизнь - это нечто в терминах "энергия", а живое - это механизм извлечения и траты энергии, так же как, например, автомобиль - это средство передвижения, но не само движение, музыкальный инструмент - средство извлечения музыки, а не сама музыка. Почему-то никому до сих пор не приходило в голову, что изучать происхождение пьесы и трубы, на которой данная пьеса исполняется, - это совсем не одно и то же. Путая "живое" с "жизнью", невозможно рассчитывать на обнаружение механизмов зарождения жизни на Земле. ДНК, белок, РНК и завезённые неопознанными летающими объектами споры относятся к "живому", а не к "жизни". Условия возникновения жизни могли иметь самое отдалённое отношение к условиям последующего возникновения многообразия форм живого.
Энергия, о которой я здесь говорю как об основе жизни, не нужно путать с Аристотелевой энтелехией. Энергия живого по Аристотелю - это то, что позволяет, например, грецкому ореху вырасти в ореховое дерево. Т.е. Аристотель размышлял о жизни, имея в виду живое. Между тем то, о чём я здесь пишу, можно было понять 25 веков тому назад. Для этого не было необходимости в спектрометрах, законах Ньютона и теории Большого Взрыва. Если бы в те древнегреческие времена, богатые умными философами, кому-то пришла в голову простая мысль о том, что жизнь - это производство и трата энергии, а живое - это оборудование, предназначенное для этих целей, то биология была бы кардинально не похожа на современную. В понятие "живое" входят биологичесике механизмы и устройства для для синтеза энергии, синтез и трата энергии - это и есть то, что называется жизнь. Исходя из приведённой логики зарождение жизни на Земле представляло собой спонтанное зарождение механизма синтеза энергии, а трата синтезируемой энергии породила живое.
Обогатившись в первые годы работы необузданным нахальством, о чём я писал в предыдущей главе, я не испытывал ни малейшего комплекса неполноценности, твёрдо придя к выводу о необходимости заняться проблемой происхождения жизни на Земле. Не живого, а именно жизни. Я не сомневался, что все капитально-тёмные вопросы биологии должны будут сходиться в одной точке ретроспективы, и этой точкой будет не что иное, как момент зарождения и механизм возникновения жизни. Я очень скуп на похвалы себе, хотя по тону этой книжки может показаться, что я страдаю мегаломанией или, попросту говоря, манией величия. Но мегаломания не мешает научным успехам. Известен, например, случай выдающегося американского математика Джона Нэша, лауреата нобелевской премии по экономике за 1994 год, который отклонил престижный академический пост на том основании, что он должен быть возведён на престол императора Антарктиды.
Так вот, большой своей заслугой я считаю то, что на тему о происхождении жизни я стал думать уже тогда, когда был ещё сильно неграмотен в области биологии. Но в ещё большей степени я горжусь тем, что всё, что в 70-е и 80-е годы публиковалось по проблеме происхождения жизни, я уже тогда считал наивными упражнениями в мифотворчестве, не имеющими отношения к серьёзной науке, основанными на манипуляциях с мистикой и рассчитанными на наивных грамотных и по определению наивных неграмотных. На протяжении последних 90 лет в той области человеческой активности, которую называют наукой о происхождении жизни на Земле, постоянно появляются произведения "магического реализма" (стиль, получивший своё название от произведений Габриэля Гарсии Маркеса), начиная от опаринских сказок о чудодейственном бульоне и кончая последними изобретениями жанра исторической фантастики в виде "Мира РНК". Эти произведения "магического реализма" со всей очевидностью должны при всей их видимой атеистичности и эстремальной научности быть отнесены к божественной версии происхождения жизни на Земле: "коацерватный культ", "ДНК-культ" и т.п.