Диалоги (май 2003 г.) - Гордон Александр (электронная книга txt) 📗
М.К. Я хотел бы поговорить о том, каким образом процессы, существующие в неживой материи, используются живыми системами. Так скажем, передача энергии в сопряжённых химических реакциях происходит через промежуточный продукт. Если мы себе представим реакцию, скажем, А-В-С, а следующую реакцию сопряжённую С-D-E, то С будет общим продуктом для этих двух цепочек химических систем, причём, в одной она будет конечным продуктом, а в другой системе будет начальным продуктом. Такие процессы существуют в неорганической природе, и они очень широко распространены в биологической природе.
И очень важны для понимания функционирования живых систем так называемые процессы кросс-катализа. Например, реакция Жаботинского-Белоусова, где химические молекулы синхронно меняют своё тождество, и раствор превращается по цвету то в красный, то в синий. Эту реакцию называют «химическими часами» – через равные промежутки времени меняется цвет раствора. Это объясняется тем, что конечный продукт катализирует начальный продукт, это кросс-катализ. Такие реакции широко наблюдаются в биологии. Скажем, синтез нуклеиновых кислот определяется белками. А структура белков, и их синтез определяется нуклеиновыми кислотами. Кросс-катализ имеется и в неживой природе, и в живой природе, то есть существует некий континуум эволюционных процессов в этих системах.
М.Л. В итоге такого вступления мы постарались проследить примеры закономерностей, известных из физики и хорошо уже проверенных, в частности, закономерностей самоорганизации, и сделать качественные выводы, которые очень похожи на то, что имеет место и в живой природе. Это даёт больше оснований думать о том, что они действительно связаны между собой. И вообще говоря, в чём-то природа едина и не нуждается в каких-то специфических, очень иногда надуманных концепциях, объясняющих непреодолимое различие между неживой и живой природой. Мы, конечно, не касаемся всего сразу. Здесь очень много вопросов можно задать. Мы можем говорить только о том, о чём говорим сами.
И ещё можно сказать вот что. Концепция рождения и развития Вселенной, собственно, не такая уж старая. Когда я учился в школе, нас учили, что Вселенная безгранична, она никогда не начиналась во времени, и никогда не закончится. И уже начав работать, я узнал, что существуют просто захватывающие по своему сюжету сценарии развития Вселенной, – это уже вторая половина XX века.
Любопытно вот что отметить. Считается, что XX век – это время триумфа биологии. Сколько много важных Нобелевских премий присуждено за выдающиеся работы в области биологии и примыкающей к ней медицине. Много работ, конечно, и по физике удостоено Нобелевской премии. Но среди выдающихся достижений науки, на мой взгляд, как-то не очень заметно то, что сделал ряд учёных (их не так много), которые разработали концепцию Вселенной. Просто для этого нужно иметь глубокие профессиональные знания, гораздо более глубокие, чем может пропустить через себя даже человек, имеющий высшее образование. И в этом трудность – как донести это до слушателей, читателей, зрителей.
А.Г. Ещё одна проблема. Дело в том, что наблюдательные экспериментальные данные, особенно в астрофизике, с каждым днём обновляются, прибавляются, заставляют теоретиков менять свои представления о том, что было справедливо ещё год назад, два года назад. Поэтому, конечно, астрофизика – и космология, как следствие, – сейчас тоже впереди, на коне. Но всё-таки, не проводя жирной черты между живой и неживой природой, утверждая, что и та, и другая развиваются и действуют по одним и тем же законам усложнения, самоорганизации и усложнения – всё-таки мы натыкаемся-то на невозможность экспериментальным путём получить ту самую первую форму жизни, ту самую первую, не знаю, как её назовём, – «матрицу», способную репродуцироваться. И это остаётся огромной загадкой.
М.К. Я бы на этот вопрос ответил так. В неравновесных системах идут необратимые процессы. Время имеет направленность, и поэтому невозможно повторить то, что уже было. Попытки это сделать, правда, предпринимаются, но, в общем, они большого успеха не имеют. Дело в том, что, скажем, амфибии произошли от рыб. Но амфибии не могут превратиться в рыб. Ступеньки такие: рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие. Млекопитающие опять вернулись в воду, дельфины, китообразные – но ведь они не приобрели жабры. Они решили эту проблему иначе. То есть эволюция необратима. В зоологии это формулируется как закон Долло. Но это лишь частный случай общего закона однонаправленности времени.
А.Г. Но, тем не менее, присутствуют же регрессивные формы в эволюции, когда некий вид сознательно отказывается от морфологических признаков, которые он приобрёл в течение эволюции – по сути дела, упрощаясь, а не усложняясь. Это же тоже эволюция.
М.К. Это характерно для многих паразитов. Паразит возлагает часть функций на хозяина, система паразит-хозяин при этом усложняется.
А.Г. Продолжайте, извините, что перебил.
М.К. Я хотел ещё остановиться на основной нашей концепции, мы почему-то о ней ничего не сказали – на том, что материя принимает формы в соответствии с условиями. И, как я уже говорил, – в сильно неравновесных состояниях материя подстраивается под условия.
А.Г. Когда вы говорите «форма», вы что имеете в виду?
М.К. Скажем, если о неорганической материи, я бы сказал так: водород превращается в гелий при определённых условиях. Чтобы эта реакция произошла, нужно 10 миллионов градусов.
А.Г. Всё понятно.
М.К. На ранней Земле простейшие организмы жили без свободного кислорода, то есть не было кислорода, и они прекрасно существовали и размножались. И они дали начало сине-зелёным водорослям, которые стали использовать энергию солнечного света, то есть начался фотосинтез. В результате метаболизма начал выделяться свободный кислород, и он стал появляться в атмосфере. И этот кислород уже был ядом для тех начальных форм, которые породили новые. Поэтому эволюцию можно сформулировать таким образом (вот на этом этапе, крупномасштабно, чтобы понять): новое зарождается в недрах старого, новое изменяет условия, и эти условия становятся неприемлемыми для старого. И старое должно либо погибнуть, либо уйти с авансцены.
М.Л. Либо трансформироваться.
М.К. Поэтому анаэробы, организмы, которые могут жить только без наличия свободного кислорода в атмосфере, вынуждены были уйти в илы, то есть туда, где нет свободного кислорода. А всю арену жизни заняли организмы, которые используют свободный кислород. Таким образом, они очень сильно продвинулись, потому что использование кислорода позволяет более эффективно осуществлять метаболизм.
А.Г. Хотя любопытно было представить себе, как пошла бы анаэробная эволюция, если бы не случилось то, что случилось.
М.К. Да. Это очень интересно. Но всё-таки есть такая точка зрения, что они непременно бы дали начало организмам, которые начали использовать энергию солнца.
М.Л. Ну да, быть более приспособленными к тем условиям, которые есть.
М.К. Потому что закон усложнения диктует материи этот путь – физический закон, кстати.
А.Г. А закон усложнения говорит о том, до какой степени материя может быть усложнена?
М.К. Нет, нет.
А.Г. То есть это бесконечный процесс.
М.К. Физики говорят: «будущее не задано», поэтому трудно сказать.
М.Л. Это на самом деле вопрос очень дискуссионный и интересный, в принципе. Вот скажем, очень сложная система, многофакторная, открытая система, где есть сильные обратные связи, которая способна к неустойчивости. Тут предсказать поведение системы очень трудно. Более того, есть так называемый горизонт прогноза для таких систем, когда небольшое отклонение в начальных условиях ведёт на определённом шаге к непредсказуемому результату. И в этом плане словесные представления недостаточны.
Математическое описание – где да, где нет. Но даже при его наличии мы получаем некую непредсказуемость. И это очень важный вывод современной синергетики, одной из очень быстро прогрессирующих областей знания. К ней относятся по-разному разные учёные, я не хочу в эту полемику вступать, но именно ей принадлежит такой вывод, что мир непредсказуем – в широком смысле. Поэтому здесь нельзя говорить о детальной точности.
