Глаз разума - Хофштадтер Даглас Р. - Страница 33

Дарвинское “выживание наиболее приспособленного” на самом деле является частным случаем более общего закона выживания наиболее устойчивого. Вселенную населяют устойчивые вещи. Устойчивая вещь — это набор атомов, достаточно долговременный или обычный для того, чтобы заслуживать названия. Это может быть единственный в своем роде набор атомов, как, например, Маттерхорн, существующий достаточно долго, чтобы получить собственное имя. Это может быть класс объектов, таких, как дождевые капли, возникающие достаточно часто, чтобы получить общее название, хотя каждая из них в отдельности живет недолго. Вещи, которые мы видим вокруг нас и которые пытаемся понять — камни, галактики, океанские волны — представляют из себя в большей или меньшей мере устойчивые сочетания атомов. Мыльные пузыри чаще бывают шарообразными, потому что это устойчивая форма для тонких пленок, наполненных газом. В космическом корабле вода становится устойчивой в сферической форме, но на земле устойчивая форма воды из-за силы тяжести — плоская горизонтальная поверхность. Кристаллы соли имеют кубическую форму, потому что это устойчивая конфигурация для сочетания натрия и ионов хлора. В солнце простейшие из всех атомов, атомы водорода, соединяются попарно, образуя гелий, поскольку в данных условиях гелий более устойчив. Еще более сложные атомы родятся внутри звезд по всей вселенной. Они появились во время Большого Взрыва, который, согласно доминирующей сейчас теории, положил начало вселенной. Именно оттуда и произошли все элементы, из которых сделан наш мир.

Иногда встретившиеся атомы соединяются в процессе химических реакций, образуя более или менее устойчивые молекулы. Эти молекулы могут быть очень большими. Такой кристалл, как бриллиант, можно рассматривать как одну-единственную молекулу, чья устойчивость вошла в поговорку. Эта молекула весьма проста, поскольку ее внутренняя атомная структура бесконечно повторяется. В современных живых организмах есть другие, очень сложные гигантские молекулы, чья сложность проявляется на разных уровнях. Гемоглобин в нашей крови — типичная молекула белка. Она построена из цепочек меньших молекул, аминокислот, каждая из которых состоит из нескольких десятков атомов, расположенных по определенной схеме. В молекуле гемоглобина 574 молекулы аминокислот. Они расположены четырьмя цепочками, закрученными друг вокруг друга так, что результатом является удивительно сложная общая структура. Модель молекулы гемоглобина напоминает пышный куст терновника. Но в отличие от настоящего терновника, форма этой молекулы не случайна. Она представляет собой определенную неизменную структуру, повторенную идентично — не сломана ни одна “веточка”, не перепутан ни один изгиб — около шести тысяч миллионов миллионов миллионов раз в среднем человеческом теле. Точная форма куста терновника, которую имеет молекула белка, такого, как гемоглобин, устойчива в том смысле, что две цепочки, состоящие из одинаковых последовательностей аминокислот, стараются, подобно двум пружинам, свернуться в совершенно такую же трехмерную спиральную структуру. Гемоглобиновый терновник скручивается в вашем теле в свою любимую “позу” приблизительно четыреста миллионов миллионов раз в секунду, и столько же “кустиков” каждую секунду прекращают существование.

Гемоглобин, существующий в наше время, — хороший пример того принципа, что атомы образуют устойчивые сочетания. Еще до возникновения на земле жизни могла начаться некая рудиментарная эволюция молекул, движимая законами физики и химии. Здесь нет нужды думать о замысле, цели или направленности. Если группа атомов под воздействием некой энергии принимает устойчивую конфигурацию, скорее всего, она такой и останется. Самая ранняя форма натурального отбора была просто выбором устойчивых форм и отклонением неустойчивых форм. В этом нет никакого секрета. Так и должно было происходить по определению.

Из этого, разумеется, не вытекает, что мы можем объяснить возникновение таких сложных существ, как человек, действием только этого принципа. Бесполезно брать нужное количество атомов и трясти их в присутствии некой внешней энергии до тех пор, пока они случайно не улягутся в нужном порядке и на свет не появится Адам. Таким способом вы сможете получить молекулу, состоящую из нескольких десятков атомов, но человек состоит из более чем тысячи миллионов миллионов миллионов миллионов атомов. Если вы все-таки решите попытаться сделать человека, вам придется трясти шейкер с вашим биохимическим коктейлем в течение такого долгого времени, что возраст вселенной покажется по сравнению с ним одним мгновением — и даже тогда у вас ничего не выйдет. И здесь теория Дарвина, в наиболее общей ее форме, приходит нам на выручку. Теория Дарвина стартует там, где кончается медленное случайное формирование молекул.

Рассказ о возникновении жизни, который я сейчас вам предложу, по необходимости будет предположительным; по определению, в то время не было никого, кто мог бы увидеть, как все происходило на самом деле. Существует несколько конкурирующих теорий, но все они имеют нечто общее. Упрощенное описание, которое я дам, возможно, не так уж далеко от истины.

Мы не знаем, какое химическое сырье было на земле в изобилии до начала жизни, но среди возможных кандидатов можно назвать воду, двуокись углерода, метан и аммиак — все эти простые элементы присутствуют хотя бы на некоторых планетах нашей солнечной системы. Химики пытались сымитировать химические условия на молодой Земле. Они собрали эти простые элементы в пробирке и обеспечили энергию в виде ультрафиолетового света или электрической искры — имитации первичных молний. После нескольких недель эксперимента в пробирке обычно находят что-нибудь интересное: жидкий коричневый супчик, в котором плавают молекулы сложнее тех, что были там первоначально. В частности, там были найдены аминокислоты — строительные блоки белков, одного из двух основных классов биологических молекул. До этих экспериментов считалось, что естественно возникающие аминокислоты являются индикатором присутствия жизни. Если бы их нашли, скажем, на Марсе, то были бы почти уверены в том, что там есть жизнь. Однако теперь их присутствие означает лишь наличие некоторых простых газов в атмосфере, вулканов, солнечного света или грозовой погоды. В последнее время лабораторные симуляции химических условий на земле до возникновения жизни произвели органические субстанции под названием пурины и пиримидины. Эти субстанции — строительные кирпичики генетической молекулы, самой ДНК.

Вероятно, в результате аналогичных процессов и образовался первоначальный “бульон”, из которого, по мнению биологов и химиков, состояли моря от трех до четырех миллиардов лет назад. Органические вещества концентрировались в некоторых местах, возможно, в высыхающей на берегу пене или в маленьких обособленных каплях. Под дальнейшим воздействием энергии — например, ультрафиолетового излучения солнца — они образовывали более крупные молекулы. Сейчас большие органические молекулы не просуществовали бы достаточно долго, чтобы быть замеченными — их сразу бы поглотили и расщепили бактерии или другие живые организмы. Но бактерии и все остальные организмы появились позже, а в те дни крупные органические молекулы могли спокойно плавать в загустевающем “супе”.

В какой-то момент там случайно возникла особенно интересная молекула. Мы назовем ее репликатором. Это вовсе не была самая большая или самая сложная из существовавших тогда молекул, зато она обладала уникальным свойством: она могла создавать собственные копии. Может показаться, что подобная случайность слишком неправдоподобна. Так оно и есть. Это было чрезвычайно маловероятно. В период времени, равный человеческой жизни, настолько маловероятные события можно считать практически невозможными. Именно поэтому вам никогда не удастся выиграть главный приз в лотерею. Но в наших человеческих оценках того, что вероятно и что нет, мы не привыкли брать в расчет периоды в сотни миллионов лет. Если бы вы покупали лотерейный билет каждую неделю в течение ста миллионов лет, вы, скорее всего, выиграли бы несколько главных призов.