Страница 11 из 15
Примечание. Итак, я исхожу из предположения о том, что жизнь возникла в процессе эволюции Универсума. Такая точка зрения далеко не единственная: например, Сванте Аррениус и многие его последователи считали, что жизнь во Вселенной существует вечно. Есть и другие точки зрения.
Появление жизни и возникновение биосферы качественно изменили весь ход развития небесного тела, именуемого Землей, а значит, и Универсума. Да, мир неживой Природы – это основа, фундамент Универсума, и в земных условиях «ведущую партию» исполняет геосфера и ее связь с космосом, прежде всего с Солнцем. Но «геосфера» и «геосфера + биота» – это две совершенно разные системы, хотя такое разделение очень условно. Недостаточно изучать геосферу как самостоятельную данность и биосферу на фоне фиксированной геосферы – они связаны нерасторжимо. Особенности земной оболочки, воздушных течений, характер изменения климата не могут быть изучены и поняты без учета биотических факторов. Это позволяет некоторым авторам (например, В. Г. Горшков и др.) говорить об особой, самостоятельной роли биотической регуляции как некоторой отрицательной обратной связи: она, конечно, существует как подстройка биоты к параметрам геосферы, которые, в свою очередь, определяют и определяются процессами биотической природы. Таким образом, изучение биосферы как целостной системы требует глубокого взаимного проникновения процессов, протекающих в неживом и живом мире.
Это обстоятельство можно проиллюстрировать еще и следующим фактом. При отсутствии биоты, то есть земной жизни, Земля имела бы только две стабильные формы существования: одна «марсо- или луноподобная», другая – «венероподобная». В системе же «геосфера + биота» из-за существенной ее нелинейности может (даже при учете одного только углеродного цикла) существовать множество квазистационарных состояний (атракторов) или, точнее, множество возможных каналов эволюционного развития, из которых, по-видимому, только один допускает существование человека. Это очень предварительное замечание, к его обсуждению я еще вернусь в одной из следующих глав. Но оно заставляет по-новому увидеть перспективы развития общества и его стратегию выживания на планете, поскольку существование общества, вероятнее всего, тесно связано с тем атрактором, в котором произошло становление человечества.
Итак, жизнь вносит качественное изменение в сам характер эволюции Земли как элемента Универсума. Но на вопрос о том, что такое жизнь, тем не менее, ответа пока нет. Попробую привести несколько аргументов (точнее, соображений) в пользу того, почему понятие «жизнь» я отношу к первопонятиям и почему мы вынуждены его принять без строгого определения.
2. Проблема метаболизма и редупликации
Мы сегодня в состоянии назвать несколько условий, которые необходимы для того, чтобы считать тот или иной объект наблюдения живым, но не можем назвать систему признаков достаточных, для того чтобы выделить живой объект из остального мира.
Многие авторы, преимущественно биологи (хотя и не только они), связывают феномен жизни с представлениями о метаболизме и редупликации, то есть потреблении вещества и энергии и о воспроизведении себе подобных, что вполне закономерно: мы не знаем ни одного примера, чтобы живой организм не обладал бы этими двумя особенностями. Но совсем недавно в 1960-х и 1970-х годах Манфред Эйген в серии работ, удостоенных Нобелевской премии и посвященных эволюции биологических макромолекул, явно не относящихся к миру живой материи, установил, что они обладают теми же двумя свойствами – потребляют вещество и энергию и способны воспроизводить самих себя.
Значит, и редупликация, и метаболизм являются лишь необходимыми, но не достаточными условиями для определения феномена жизни. Процесс воспроизведения подобных себе форм организации материи в среде биологических макромолекул, как показано Эйгеном, является следствием определенного физико-химического взаимодействия, свойственного, как оказывается, не только миру живого. Поэтому динамика биологических макромолекул является предметом химии (может быть, физикохимии), но никак не биологии.
3. Жизнь существует только в форме организмов
В теории систем организмом называется система, обладающая собственными целями и определенной способностью им следовать. И трудно не согласиться с академиком Г. А. Заварзиным, который формулирует утверждение, аналогичное тому, которое приведено в заглавии этого раздела (см. его работу «Индивидуалистический и системный подходы в биологии» – «Вопросы философии», 1999, № 3). Природа не знает примеров живого вещества, не состоящего из организмов. Именно поэтому некоторые биологи избегают использовать введенное Вернадским словосочетание «живое вещество». Но я буду применять этот термин Вернадского, понимая, что всякий раз, когда я произношу словосочетание «живое вещество», я имею в виду некоторую совокупность организмов.
Мир по существу дискретен, и то, что жизнь проявляет себя только в форме дискретных образований, физику кажется естественным. Но то, что эти образования суть организмы, имеющие собственные цели и, прежде всего, сохранение своей целостности, делает подобное утверждение уже не тривиальным. Вот почему термин «живое вещество», который ввел В. И. Вернадский и который я широко использую в данной работе, означает некоторое множество живых организмов. Последнее обстоятельство не всегда принимается во внимание, особенно небиологами.
Однако и это важнейшее условие – живое может существовать только в форме организма – является лишь необходимым, но не достаточным условием для того, чтобы считать организм живым. По существу любой механизм, созданный человеком для достижения определенной цели, является организмом. Но такой пример вряд ли удовлетворит читателя, поскольку искусственные технические организмы, хотя и обладают метаболизмом, но не обладают метаболизмом и свойствами редупликации одновременно.
Однако лет десять тому назад я предложил модель некоторой системы элементов, не обязательно живых. Эта модель обладала и свойством редупликации, но, что еще важнее, она была способна формировать петли обратных связей, сохраняющих целостность системы, то есть обеспечивать достижение определенной цели. И это происходило за счет неточности редупликации, то есть некоторого случайного фактора (см. мою статью «Биота как регулятор и проблема sustainability» в «Журнале вычислительной математики и математической физики», 1994, т. 34, № 4). Таким образом, обладание свойствами редуплекации и метаболизмом еще не означает, что организм принадлежит живому веществу. То есть даже совокупность «организм – метаболизм – редуплекация» не является достаточной для отнесения изучаемого объекта к миру живого.
4. Закон Пастера – Кюри
В 1840-х годах один из величайших представителей науки XIX века Луи Пастер обратил внимание на тот удивительный факт, что любое живое вещество или продукт его жизнедеятельности поляризует свет. Казалось, что появился еще один признак живого, еще одно свойство, которым живое должно обладать. Подчеркну: необходимое, но не достаточное, ибо кристаллы, например, тоже поляризуют свет. Объяснить причину этого удивительного свойства живого вещества Пастер тогда не смог.
Однако через тридцать с лишним лет Пьер Кюри, уже физик, а не биолог, объяснил причину подобного явления. Оказалось, что молекулы одного и того же вещества могут иметь разного типа симметрию в расположении атомов, и вещества одного и того же химического состава могут иметь различную геометрию молекул. Такие вещества химически не различимы. А живой организм несмотря на это отбирает и использует для своей жизнедеятельности молекулы только одного типа симметрии. И, может быть, самое удивительное, связанное с открытием Кюри, состоит в том, что живое способно выделять молекулы нужного типа симметрии, не обладая ни электронным микроскопом, ни другими средствами современного физического анализа. Как устроен механизм подобной селекции, мы не понимаем и по сей день! Благодаря этому открытию человечество получило в руки важнейший инструмент отбраковки веществ, не имеющих отношения к живому миру.