Юрий Назаренко - Сознание вне мозга, или Многомерность живого

Где же проходит грань между живой материей, имеющей систему управления, и неживой, которая просто подчиняется законам физики, – на уровне клетки или еще ниже, на уровне молекулярных машин? Если судить по тому, что некоторые молекулярные машины могут работать вне клетки, например, ДНК-полимераза, то можно утверждать, что уже молекулярные машины имеют систему управления в смежном пространстве. ДНК-полимераза является копировальной машиной для цепочек ДНК. Трудно представить копировальную машину без системы управления, тем более, что у ДНК-полимеразы нет электрической розетки для питания… А значит, энергию для своей работы она берет из окружающего пространства, то есть в нее встроена еще и довольно совершенная тепловая машина.

Очень вероятно, что процесс сворачивания линейной полипептидной цепочки белка в пространственную структуру тоже не обходится без помощи извне, то есть без системы управления из смежного пространства. Известно, что сложные белки внутри клетки сворачиваются в пространственные структуры с помощью специальных молекулярных машин – шаперонов. В 1962 году Кристиан Анфинсен экспериментально показал, что небольшие белки способны ренатурироваться, то есть сворачиваться в нативную структуру и вне клетки, за что через десять лет получил Нобелевскую премию. С тех пор процессы ренатурирования небольших белков интенсивно исследуются уже более полувека, – было предложено несколько физических механизмов, – но вопрос остается открытым до сих пор. Еще в 1968 году Сайрус Левинталь сформулировал парадокс: «Как белок выбирает свою единственную нативную структуру среди бесчисленного множества возможных?». Для цепи всего из сотни аминокислотных остатков число возможных пространственных структур равно 10100, и их полный перебор занял бы 1080 лет, даже если один переход осуществлять за очень короткое время 1013 секунды. Тем не менее, белок находит путь сворачивания к своей нативной структуре очень быстро, как будто заранее «знает» этот путь. А вот искусственно синтезированные полипептидные цепочки, то есть небелкового происхождения, не обладают способностью сворачиваться к единственной структуре. И это как раз вполне понятно, так как полипептидная цепочка аналогична длинной липкой ленте, которая под действием случайных тепловых импульсов может свертываться в клубки с множеством различных форм.

Чтобы объяснить этот удивительный факт сворачивания развернутой белковой цепочки к одной и той же пространственной структуре из огромного множества возможных структур, ученые-физики сейчас вынуждены привлекать гипотезу естественного отбора. Оказывается, именно естественный отбор, каким-то чудесным образом, из всего огромного множества возможных полипептидных цепочек выбрал для белков именно те, которые способны сами сворачиваться в единственную, нативную структуру. Что можно сказать по этому поводу? Раньше гипотеза естественного отбора требовалась только биологам, и если в каком-то вопросе к ней вынуждены прибегать и физики, то это означает, что именно здесь область чистой физики заканчивается, и начинается область «чудес» живой материи.

Получается, что в процессе создания элементов внутри клетки многим из них сразу придаются свои автономные системы управления, то есть не только молекулярные машины имеют собственные программы функционирования, но даже и некоторые белки могут иметь программы для поддержки правильного сворачивания. Конечно, между атомами и этими программами управления из смежных пространств должны существовать реальные силы связи, обеспечивающие их эффективное взаимодействие. «Если бы жизненный дух не имел свойств общих с материей, он не мог бы ни возбуждать материальные тела, ни возбуждаться ими» (Эразм Дарвин, «Зоономия», 1794).

Проблема возникновения всего живого существовала уже во времена Платона. В цитате из диалога «Софист», приведенной ранее, говорится о двух возможных версиях: творчество Бога и самопроизвольное возникновение. Определение творчества довольно понятно, это способность к созданию нового. А что можно понимать под «самопроизвольной причиной, производящей без участия разума»? Ведь и современная теория абиогенеза (возникновение жизни из неживого), в сущности, именно так и формулируется. Предполагается, что когда-то давно Земля была сильно нагретым шаром, и температура на ее поверхности была достаточно высока для существования каких-либо форм нынешней органической жизни, но постепенно ее поверхность остыла и стала пригодной для появления жизни. То, что внутри нынешней Земли находится горячая магма, которая время от времени вырывается на поверхность через вулканы, является веским аргументом в пользу этой гипотезы. Сейчас непосредственного возникновения живого из неживого не происходит, после известных опытов Луи Пастера в середине 19-го века это не подвергается сомнению. Но когда-то давно это должно было произойти, ведь на раскаленной Земле жизни быть не могло, а сейчас она есть.