Происхождение жизни: маленький теплый водоем - Фолсом К.
Скачать (прямая ссылка):
Казалось бы, ничтожная концентрация органических соединений в водоеме является непреодолимой преградой на пути к возникновению жизни, поскольку для большинства биологических процессов необходима более концентрированная среда, чем наш гипотетический водоем. Однако, как мы увидим в гл. 7, благодаря многочисленным процессам возникновение жизни все же возможно в экологических нишах, подобных рассматриваемому нами водоему.
глава 6 Определение жизни
д Вид Земли е окололунной орбиты. (С любеа-
пого разрешения НАСА.)
Варкалосъ. Хливкие шорьки Пырялись по наве,
И хрюкотали яелюки,
Как мюмзики в мове.
Льюис Кэрролл 1
Понятие «жизнь» очень трудно целиком и полностью определить; с какой бы стороны мы ни пытались к нему подойти, всегда остается ощущение, что оно ускользает от нас. Можно последовать феноменологическому подходу и составить список свойств живого: живое существо движется, ему присущи функции выделения, питания и метаболизма, оно растет, воспроизводит себе подобных и т. д. Трудность, с которой сталкиваются при использовании этого подхода, состоит в том, что из подобного списка всегда найдутся исключения, ставящие под угрозу само определение. Такое определение — в виде произвольного списка свойств — вряд ли является фундаментальным. Например, в случае вируса, растущего кристалла, бактериальной споры или сложной, обладающей искусственным разумом вычислительной машины оно оказывается неудовлетворительным.
Оригинальный и успешный подход к проблеме определения жизни был разработан Онзагером и Моровицем, и мы будем ему следовать. Одно из основных затруднений в определении жизни состоит в том, что мы настолько близки к живой природе и сами в какой-то степени принадлежим к ней, что существенные черты жизни оказываются скрытыми за массой второстепенных подробностей. В действительности же, если мысленно выйти за пределы нашей сине-зеленой планеты и взглянуть на нее со стороны, то главной и единственной нитью, связывающей друг с другом все живые системы, окажется экологическое равновесие. Жизнь — это экологическое свойство, она лишь на короткий миг проявляется как свойство индивидуума.
Экологические процессы отражают единство разнообразных сложных биологических систем, непрерывно вступающих друг с другом в самые различные, чрезвычайно сложные взаимоотношения; их объединяет общая тепдеп-ция: как можно полнее использовать то, что окружающая среда предоставляет им в виде сырья и энергии. Эколош-
1 Перевод С. Я. Маршака.
ческий подход к определению живого позволяет нам, устранив частности, выявить главное.
Сформулируем и затем проанализируем определение жизни, данное Онзагером и Моровицем.
Жизнь есть свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции биоэлементов в водной среде, движимой в конечном счете энергией солнечного излучения по пути увеличения сложности.
Правда, из этого определения никак не следует уникальность человека, но обладает ли он ею на самом деле? Подобное определение имеет ряд важных преимуществ, поскольку каждое его положение может быть подвергнуто экспериментальной проверке. Оно основывается на недавно сформулированной в биологической науке общей теории, согласно которой поток энергии, текущий через систему, стремится организовать, усложнить ее. Это определение экологическое, оно ориентировано на систему в целом — циркуляция биоэлементов не может осуществляться без участия первичных продуцентов, консументов и деструкторов. Экологическое единство есть сумма всевозможных действий, производимых растениями, животными и микроорганизмами.
Что произошло бы, если с нашей планеты по волшебству исчезли все растения? Очень скоро в атмосфере не осталось бы свободного кислорода, озоновый экран был бы уничтожен, и большинство живых существ, если не все, перестали бы существовать. Если бы исчезли все микроорганизмы, остановился бы возврат биоэлементов в их природные циклы: ничто не могло бы распадаться и тем самым обеспечивать поддержку последующим поколениям. Мы все зависим друг от друга.
Теперь, приняв приведенное выше определение жизни, мы можем по-новому, более точно сформулировать вопрос «Как возникла жизнь?», а именно:
Как возникла сопряженная циркуляция биоэлементов в водной среде, движимая в конечном счете энергией излучения по пути увеличения сложности?
Прежде всего более подробного анализа требует понятие «биоэлементы». К биоэлементам относятся углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера (CHNOPS). По-
чему именно эти, а не другие? Почему основой жизни не стал кремиий, а основой дыхания — фтор? Все биоэлементы присутствуют в космосе в достаточном количестве, и каждый из них незаменим для той функции, которую он выполняет. Эти элементы, за исключением, может быть, фосфора, представляли собой газы и изначально были той формой вещества, на которую воздействовала энергия излучения в первую очередь. Все, что было в наличии — С, Н, N, О и S в виде газов, — должно было реагировать, где и как только возможно, и поэтому мы такие, какие мы есть. Нет никаких оснований ожидать чего-либо иного для любой другой планеты земных размеров, находящейся в соответствующей области температур относительно своей звезды. Почему не кремний? Потому, что этот элемент все время участвует в построении кристаллических пород. Кремиий не имеет газообразной формы, на которую могла бы воздействовать энергия излучения. Какой бы организм мы ни анализировали, результат всегда будет одним и тем же: более 90% его массы составляют биоэлементы CHNOPS.
