Алексей Цвелик - Жизнь в невозможном мире - Краткий курс физики для лириков

Попробуем разобраться в этом. Во-первых, правильно ли здесь уделять такое внимание эволюции животного мира? Безусловно, живые организмы являют собой наиболее разительный пример сложности и целесообразности. Следует, однако, заметить, что проблема происхождения и развития жизни является все-таки частным случаем более общей проблемы возможности возникновения сложно организованных систем из систем, организованных просто. А между тем не только история развития жизни, но и вся история мироздания, насколько она нам известна, представляется движением от простого к сложному. История жизни есть лишь часть этого более общего движения. И возникает она не на пустом месте, поскольку от Большого взрыва до первых микробов нужно было пройти длинный путь — например, создать всю периодическую систему элементов. Поскольку элементы тяжелее водорода и гелия формируются в ходе термоядерных реакций, идущих в недрах звезд, для их создания было необходимо, чтобы образовались, отгорели и взорвались несколько их поколений. Этот процесс занял около десяти миллиардов лет, на протяжении которых появлялись все более сложно организованные формы материи, не ведая никакого дарвиновского отбора (до возникновения жизни никто не вымирал за неприспособленностью). Процесс усложнения, который многими принимается за некую данность, мог оборваться на каждом шагу. Так, можно представить себе Вселенную, в которой нет ничего сложнее атомов, и даже такую, где нет ничего сложнее элементарных частиц. Возникновение и относительная устойчивость любой организованной формы материи (атомов, простых молекул, органических молекул, клеток, живых организмов) требует строгого соблюдения баланса различных сил, действующих во Вселенной. Дарвинизм делает сильный упор на роль случайностей в процессе развития жизни. Однако случайность и необходимость всегда выступают в природе вместе, и всякий раз, когда выпячивается что-то одно, получается однобокая, искаженная картина.

Однажды я присутствовал на чрезвычайно интересном докладе, где докладчик, физик по образованию, обсуждал проблему свертывания белков (protein folding), используя как пример образование молекул РНК. Молекулы эти играют первостепенную роль в функционировании живых организмов, выполняя, среди прочего, роль курьеров, переносящих инструкции по изготовлению белков от мест, где хранится информация о том, какие белки нужны организму, до мест, где эти белки производятся. Информация о всех белках и способах их производства хранится в огромных молекулах, называемых ДНК, каждую из которых можно сравнить с поваренной книгой, где записаны рецепты производства разнообразных блюд. РНК же является как бы страничкой из этой книги; нужно, скажем, изготовить борщ или гуляш, так вместо того, чтобы тащить на кухню всю книгу, копируют страничку с соответствующим рецептом и посылают на кухню. Тонкость состоит в том, что страничку посылают в сложенном (или, скорее, скомканном) виде, так оказывается удобнее. Проблема в том, как складывать (или комкать), а потом разворачивать (разглаживать) такие странички. РНК и есть проблема сворачивания белков, в которой пытался разобраться автор доклада. По ходу дела он показывал картинки типичных молекул РНК в их свернутом виде. Впечатление было как от чего-то безнадежно сложного, в чем человеческому уму нет и не будет никакой возможности разобраться. Тем не менее автор довольно успешно справился с этой задачей и на протяжении всего лишь часа представил математическую модель, довольно детально описывающую образование таких структур. Принципы этой модели чрезвычайно просты (не буду на них останавливаться), результат весьма сложен. Никаких физических законов, за исключением известных даже школьнику (во всяком случае, в мое время их в школе учили), для объяснения процесса не требуется. С другой стороны, на протяжении почти всего процесса никаких повторных попыток, никакого отбора не требовалось, сложнейшие структуры складывались «сами», следуя закону Кулона и элементарным правилам квантовой химии (ионная и ковалентная связь и т. п.). Отбор понадобился только на последней стадии, так как молекул производится слишком много и надо выбрать те, что подходят для жизни. Ну вот как будто мы пришли в супермаркет в незнакомой стране, на полках стоит масса товаров, этикетки читать не умеем, но, в общем-то, видно, что вот тут — джемы, а тут — сыры. Понятно, что мы не сразу выберем наилучшее, будут ошибки, но самое главное, что есть из чего выбирать. А почему? Почему материя может образовывать устойчивые сложные формы так, что жизни есть из чего выбирать?