Чем живое отличается от неживого.

Прежде чем обсуждать вопросы о происхождении земной жизни, следовало бы, конечно, попытаться ответить на вопрос: что такое ЖИЗНЬ?

В одном из ученых трактатов я прочел примерно следующее определение: жизнь есть форма суще­ствования материи, обладающая способностью к ме­таболизму и редупликации. В нескольких других со­чинениях говорилось и о том, что одной из важней­ших особенностей живого организма является его стремление обеспечить собственный гомеостазис, т. е. свою целостность и стабильность. Существуют и дру­гие попытки дать определение этому загадочному явлению.

Итак, феномен, который мы называем ЖИЗНЬЮ, обычно связывают с присутствием трех свойств, ха­рактеризующих эту форму существования материи:

• метаболизм, т. е. способность поглощать и обме­ниваться с внешней средой энергией и материей;

• редупликация, т. е. способность самовоспроизве­дения того или иного организма или системы орга­низмов;

• стремление к сохранению гомеостазиса, т. е. обес­печение способности формировать петли обратной связи, не вытекающие непосредственно из закона сохранения вещества.

Хотя это явно и не формулировалось учеными, но до сравнительно недавнего времени предполага­лось, что только живое вещество способно в сово­купности обладать тремя упомянутыми свойствами. Другими словами, считалось, что эти свойства явля­ются не только необходимыми (что не вызывает сомнения — они действительно присущи любому веществу, которое мы интуитивно считаем живым),

 

	Никита Моисеев
^________________________________________________________________________________________________________________

 

но и достаточными для идентификации исследуемого объекта в качестве живого организма или продукта его жизнедеятельности.

Однако, за последние десятилетия в эти представ­ления были внесены весьма существенные корректи­вы. В 60-е и 70-е годы появилась серия работ М. Эйгена, в совокупности удостоенных Нобелевской премии, в которых было показано, что такой явно не живой объект, как биологические макромолеку­лы, обладает способностью к метаболизму. Более того, Эйген установил наличие у таких макромолекул так­же способности к редупликации. После этих откры­тий стало очевидно, что метаболизм и редупликация вовсе не являются свойствами, присущими только живому веществу, и что эти свойства не достаточны для того, чтобы выделить живое вещество из мира косной материи.

Многие, в том числе и я, полагали, что исключи­тельным свойством живого оставалось только его стремление сохранить свою целостность. Но в 1991 году я предложил модель систем неживых элемен­тов, которые способны формировать петли обратной связи и сохранять свою целостность*.

Приведенные рассуждения в некотором смысле замыкают картину: ни метаболизм, ни редуплика­ция, ни механизм обратных связей не являются прерогативой только живого вещества. Они — всего лишь свойства, присущие всякому живому, и необ­ходимы для его функционирования. Но однако нали­чия их недостаточно для идентификации ЖИЗНИ.

Но, оказывается, существует еще одно удивитель­ное свойство, которым обладает живое вещество. В

______________

* Доказательство этого факта опубликовано в моей статье "Биота как регулятор и проблемы sustainability". Журнал вычисли­тельной математики и математической физики, 1994, т. 34, № 4.

 

БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ... ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ?
^________________________________________________________________________________________________________________

 

начале 40-х годов прошлого века Луи Пастер обна­ружил, что любое живое вещество и многие про­дукты его жизнедеятельности обладают способнос­тью поляризовать свет. Еще через 30 лет Пьер Кюри объяснил причины этого явления: атомы в молекулах живого вещества расположены в определенном по­рядке, они образуют некую структуру. Впрочем, это знали и до Кюри, но именно он установил, что атомы в молекулах, обладающих одинаковыми хими­ческими свойствами, могут представлять две различ­ные структуры, различающиеся между собой, как зеркальные отображения друг друга. Другими слова­ми, молекулы могут быть как правыми, так и левы­ми, хотя во всех других отношениях они неразличи­мы. Входить в состав живого (или усваиваться жи­вым организмом) могут только вещества, обладаю­щие вполне определенным типом симметрии. Напри­мер, молекулы аминокислот могут быть только ле­выми, а молекулы cахаров — только правыми. Это свойство получило название дисимметрии. Что же касается косного вещества, то оно обладает свой­ством хиралъности. Левые и правые молекулы сме­шаны в нем приблизительно в равной пропорции, благодаря чему оно и не поляризует свет.

Установленные таким образом факты получили название закон Пастера—Кюри, который носит фун­даментальный характер и имеет огромное не только познавательное, но и методологическое значение. Хотя отвечать на вопрос о том, что такое ЖИЗНЬ, мы пока не умеем и не можем дать определение фено­мена жизни, но мы знаем, что все те вещества, которые не поляризуют свет, не могут быть живы­ми. Обратного утверждения мы сделать не можем, поскольку существует множество заведомо неживых объектов в мире косного вещества, которые тоже поляризуют свет. Пример тому — кристаллы.

 

	Никита Моисеев
^________________________________________________________________________________________________________________

 

Мы можем также наметить границу, отделяющую живое вещество от косного, которая позволяет уви­деть различие между этими двумя формами мате­рии. Но четко обозначить эту границу мы не можем. А вот живое вещество всегда различает неразличи­мые по своим химическим свойствам правые и ле­вые молекулы, хотя и не владеет, в отличие от физика, электронным микроскопом и прочей совре­менной оптической и рентгеновской техникой. Каким-то непостижимым для людей образом живое веще­ство получает информацию о природе молекул, с которыми оно взаимодействует. И не только разли­чает, но и распоряжается этой информацией по непонятным для нас правилам. Она каким-то спосо­бом осуществляет выбор между живым и неживым, отбраковывает молекулы, не обладающие нужной структурой.

Закон Пастера—Кюри позволяет сделать еще одно важнейшее заключение. Сегодня в руках ученых име­ется довольно много вещества космического происхождения. Это — остатки метеоритов и некоторое количество лунного грунта. Так вот, — все это вещество не обладает какими-либо признаками дисимметрии, оно не поляризует свет. Значение такого факта трудно переоценить. Он позволяет сделать вывод о том, что в ближнем к Земле космосе нет живого вещества или вещества, являющегося результатом жизнедеятельности. Это обстоятельство является одним из важнейших аргументов в пользу гипотезы о том, что земная жизнь имеет земное происхож­дение. Но если принять эту, на мой взгляд, весьма правдоподобную гипотезу, то мы придем в противо­речие с другим важнейшим научным положением — принципом Пастера—Редди, который гласит, что все живое происходит только от живого. Этот прин-

 

БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ... ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ?
^________________________________________________________________________________________________________________

 

цип, который как догадку высказал Редди еще в средние века, и позднее экспериментально подтвер­дил Пастер, что доставило ему мировую славу — одно из принципиальных эмпирических обобщений рационалистической мысли. Мы не знаем примеров, которые могли бы поставить под сомнение справед­ливость этого умозаключения.

Выход из этого противоречия можно найти, если предположить, что ЖИЗНЬ возникла в то время, когда условия на планете были иными, нежели сей­час. В таком случае принцип Пастера—Редди сле­дует уточнить, переформулировав его следующим образом: Все живое в современных условиях проис­ходит от живого. Приводя эти рассуждения, я ис­пытываю определенную неловкость, ибо понимаю, сколь шатки аргументы в пользу предлагаемой мною гипотезы. И все же я рискую высказать ее, ибо она не противоречит эмпирическим данным, хотя и не следует из них.

Первая фундаментальная

Бифуркация в истории Земли

Возникновение жизни мне представляется гранди­озной бифуркацией, т. е. кардинальной перестройкой структуры процесса земной эволюции (а может быть, и Универсума). В результате появилось новое русло эволюционного развития и новая форма организации материального мира с новой системой принципов отбора. Но, как всякая реальная бифуркация, она происходила не мгновенно, а имела некоторую про­тяженность во времени. Это был тоже динамический процесс, проходивший неизмеримо быстрее тех, которые предшествовали бифуркации, и поэтому четко отличить предбифуркационное состояние от постбифуркационного нельзя в принципе.

 

	Никита Моисеев
^________________________________________________________________________________________________________________

 

Вот почему, приняв предположение о том, что феномен жизни есть результат мирового эволюцион­ного процесса, мы обязаны предположить, что и четкой границы, отделяющей мир живого от мира косной материи, нет. Переходные формы существо­вали, но как при всяком бифуркационном перехо­де, они были крайне неустойчивы и очень быстро исчезли. Поэтому мы ничего не можем о них сказать. И только отойдя от некой мифической границы, мож­но установить появление качественно нового канала мировой эволюции, связанного с целеполаганием и определяющей ролью информационных процессов.

Но существует некая размытая граница между тем, что относится к миру живого, и миром косной ма­терии. В живом веществе действуют какие-то меха­низмы, которые позволяют живому веществу по каким-то неизвестным нам признакам отличать жи­вое от неживого. Я согласен с Э. Шрёдингером, ко­торый считает, что неспособность современной фи­зики и химии объяснить такие явления не дает никаких оснований сомневаться в том, что они могут быть объяснены этими законами*. По-видимому, де­тали процесса жизнедеятельности действительно могут быть описаны на языке физики и химии, но отве­тить на вопрос о том, что такое ЖИЗНЬ, почему все происходит так, а не иначе, опираясь только на законы физики и химии, наука вряд ли когда-нибудь сможет. Во всяком случае, трудно ожидать, что это будет сделано в обозримые десятилетия. А, может быть, этого в принципе сделать невозможно на базе современной физики.

И все же, я думаю, что тонкий механизм, способ­ный отличить один тип симметрии молекул от дру-

______________

* Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики. М.: Изд-во иностранной литературы, 1947. С.14.

 

БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ... ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ?
^________________________________________________________________________________________________________________

 

гого, будет однажды обнаружен физиками и биоло­гами и объяснен законами физики и химии. Но к этим законам не сводится, хотя, разумеется, им и не противоречит тот факт, что один из типов сим­метрии отвергается живым, относящимся к другому типу. Возможность объяснения принципа действия этого механизма, наверное, лежит за горизонтом научного предвидения.

Смертная ЖИЗНЬ