Нереальная реальность. Вся трилогия в одной книге

И мы, в отличие от камня, значительно быстрее меняемся со временем. Одна из ключевых особенностей живого организма – способность к самореализации заложенной в нём информации. Это проявляется в умении рассмотреть альтернативные сценарии будущего и выбрать из них наиболее благоприятный. А при необходимости, произвести корректировку. Эволюция живого определяется не только причиной, начальным состоянием, но и целью, будущим состоянием. Главная цель – выживание, сохранение жизни. Для того, чтобы выполнить эту цель, живой организм способен на удивительные по разнообразию ухищрения. Он умеет решать трудные задачи, может разработать комплексный план, стратегию собственного выживания. Разумеется, это способствуют общему росту сложности.

Наконец, живой организм обладает набором функций, который, во всяком случае на Земле, совершенно не свойственен неживому предмету.

Вот эти функции:

1.Метаболизм, то есть поглощение и усвоение энергии, вывод отходов, обмен веществ.

2.Наследственность, то есть воссоздание себе подобного организма и приобретение новых качеств в процессе воспроизводства.

3.Развитие и восстановление, то есть рост организма, способность к обучению и к ремонту повреждённых участков.

4.Адаптация, то есть реакция на внешние факторы, выполнение действий в соответствии с изменениями в окружающей обстановке.

Вышесказанное подводит нас к важному выводу. Несмотря на то, что человеческий взгляд на проблему феномена жизни субъективен, вероятно, есть вполне объективные особенности, разделяющие живое и неживое.

Имеющиеся факты могут свидетельствовать о том, что живая материя занимает особое положение во Вселенной. Возможно, это не случайно.

Несмотря на глобальное «равнодушие» Космоса, и кажущуюся «безразличность» Природы, создаётся впечатление, что ставить знак равенства между местом камня и местом человека в структуре реальности преждевременно.

Эрвин Шрёдингер22 замечательно подметил, что деятельность живого организма нельзя свести исключительно к проявлению обычных законов физики.

Складывается впечатление, что наука не способна объяснить феномен жизни без включения в её определение какой-то «духовной» составляющей. Вероятно, следует посмотреть на проблему в ином, более крупном масштабе. Я ещё неоднократно буду возвращаться к этому вопросу в книге.

Глава 21.Панспермия

Подавляющее большинство биологов уверены, что жизнь зародилась на Земле. Однако, я не готов безоговорочно поддержать эту точку зрения.

Сама возможность спонтанного появления живого из неживого чудовищно маловероятна. А это предположение является краеугольным камнем теории эволюции. В книге я уделю достаточно внимания такому взгляду на вопрос о происхождении жизни. Это вполне оправданно, поскольку теория эволюции очень убедительна. Однако, первым делом я хотел бы познакомить читателя с альтернативной версией. Которую считаю ничуть не менее возможной, чем традиционную.

Это теория панспермии.

Мы знаем, что жизнь на Земле возникла просто стремительно по космическим часам. Поэтому возникает естественный вопрос – может быть, что-то сильно помогло ускорить этот процесс?

Суть теории панспермии состоит в том, что самый первый раз жизнь зародилась очень давно не на Земле, а где-то далеко в космосе. И только впоследствии, по прошествии определённого промежутка времени, она расселилась на подходящих для этого планетах.

Впервые подобное предположение было высказано ещё в 1865 году Бертаном Рихтером23 и окончательно сформулировано Сванте Аррениусом24.

К сожалению, гипотеза панспермии незаслуженно находится в тени теории эволюции. Между тем, объективная оценка фактов позволяет мне утверждать, что прямых и косвенных подтверждений её справедливости больше, чем у традиционного взгляда на происхождение жизни.

Исходя из наших знаний, самым подходящим космическим транспортом-переносчиком органики являются метеориты и кометы. Логично предположить, что они могли доставить на Землю органический материал давно исчезнувших живых существ из другой планетной системы дальнего космоса.

Причём, совсем не обязательно, чтобы на планету прибыли живые организмы. Вполне достаточно было засеять Землю даже отдельными фрагментами неземных нуклеиновых кислот, чтобы качественно активизировать эволюционные процессы. Такого рода живой материал мог представлять собой нечто вроде матрицы для синтеза молекул, ставших в дальнейшем частью генома земных существ. Подобная гипотеза не просто допустима, но даже более обоснована, чем традиционная теория эволюции.

Все компетентные специалисты согласны с утверждением, что случайное зарождение жизни – событие исключительно маловероятное.

Поэтому логично предположить, что жизнь имеет больше шансов возникнуть в течение четырнадцати, а не четырёх миллиардов лет. Кроме того, вероятность существенно возрастает, если это событие теоретически могло произойти не на одной уникальной Земле, а на одной из практически бесконечного множества разнообразных планет во всей Вселенной.

Тогда за миллионы тысячелетий органика могла широко распространиться по всему космосу. Если это так, то жизнь способна постоянно и разнообразно эволюционировать в его различных областях. Там, где для этого сформировались подходящие условия. В первую очередь, где есть необходимое количество доступной энергии и благоприятные условия окружающей среды.

Сегодня точно установлено, что в дальнем космосе, в частности, в межзвёздных облаках, содержится множество сложных органических соединений – метан, этанол, синильная кислота, формальдегид, фуллерены и другие. Наверняка они существовали задолго до образования Солнечной системы. Это означает, что земная органика – отнюдь не особенное космическое явление.

Известная нам жизнь является результатом различных химических реакций углерода. Это основной составляющий элемент органической материи.

Углерод чрезвычайно распространён в космическом пространстве. Он обнаружен в поверхностных слоях звёзд, в протопланетных дисках, кометах, метеоритах и частицах звёздной пыли. Углеродосодержащие молекулы и органические вещества найдены не только в Млечном Пути, но и в других галактиках. В принципе, они вполне могли аккумулироваться в планетных системах, в том числе в тех, которые пригодны для возникновения жизни. В дальнейшем после взрыва сверхновой органика выбрасывалась в межзвёздное пространство.

В упавших на Землю метеоритах, возраст которых составляет миллиарды лет, учёные неоднократно обнаруживали сложные группы сахаров, а также десятки видов аминокислот, в том числе тех, которые участвуют в образовании белков. В прилетевших к нам небесных телах находили жиры, углеводы и органические кислоты. То есть, метеориты содержат большую часть основных элементов, необходимых для зарождения жизни.

Более того, даже межзвёздная пыль почти на две трети состоит из органики, а также имеет в своём составе углеродные и азотные соединения.

Важно понимать, что органика в космосе на удивление разная. Дело в том, что она постоянно подвергается воздействию внешней среды. Нагревание, облучение, взаимодействие с разнообразными объектами могут оказать существенное влияние на органическое вещество. Поэтому оно может значительно различаться по своему составу и свойствам. Например, органика в межзвёздной среде и органика в кометах – совсем не одно и то же.

Я совершенно не удивлюсь, если в будущем выяснится, что жизнь во Вселенной удивительно многообразна и необычна. И, возможно, широко распространена, поскольку фундаментальных углеродных «кирпичиков» в космосе достаточно.

Исследования некоторых найденных на Земле метеоритов показали, что содержащиеся в них микроорганизмы настолько тесно встроены в минеральную матрицу небесного тела, что их земное происхождение крайне маловероятно. Любопытно, что возраст этих метеоритов превышает 4.5 млрд. лет. Соответственно, находящиеся в них микроорганизмы, образовались ещё раньше. То есть, они старше Земли.

В лабораторных экспериментах точно установлено, что бактерии способны перенести межзвёздный перелет в жёстких условиях космической среды.

Кроме того, подходящими кандидатами-переносчиками жизни, являются вирусы. Земная жизнь условно является информацией, закодированной в форме ДНК. Вирусы состоят из ДНК, надежно «спрятанных» в белковую оболочку. Типичный вирус содержит около 100 000 бит информации, что на порядки больше, чем теоретически может образоваться за всё время химической эволюции.

В Антарктиде найдены работоспособные бактерии, которые заморожены в законсервированном виде миллионы лет. Для них весьма подходящим «звездолётом» могла быть ледяная комета, которых известно очень много. Попади такого рода небесные странники в своё время в подходящее место на ранней Земле – и вот вам отлично обоснованный сценарий первоначального зарождения жизни.

Наконец, нельзя полностью исключить вариант того, что некто преднамеренно «засеял» подходящую планету жизнью. Очень убедительные аргументы в поддержку этой версии содержатся в работах Фрэнсиса Крика25 и Лесли Оргела26.

В частности, учёные обратили внимание на тот факт, что критически важные для жизни на Земле белки-ферменты чрезмерно обогащены молибденом. А это чрезвычайно редкий химический элемент. В обычных условиях его почти нет нигде во всей Солнечной системе. Повышенное содержание молибдена в чём-либо так же «естественно», как повышенное содержание платины в каменном топоре.

Крик высказал гипотезу, что высокоразвитая цивилизация накануне глобальной катастрофы отправила в просторы космоса непилотируемые аппараты, содержащие споры микроорганизмов, чтобы сохранить жизнь во Вселенной. Впрочем, с тем же основанием можно предположить, что отправка таких космических зондов была продиктована вовсе не трагическими обстоятельствами. А, например, мотивом постепенной колонизации подходящих планет.

В этой главе я привёл достаточно аргументов в пользу теории панспермии. Думаю, она должна рассматриваться не менее серьёзно, чем классическая теория эволюции.

Но, глобальная проблема в другом.

Даже если предположить, что теория панспермии верна, то всё равно она не даёт ответа на главный вопрос: как и где жизнь появилась в самый первый раз?

Глава 22.Датирование

Сейчас я хочу сделать небольшое отступление, чтобы ответить на вопрос, который возникает практически у каждого, кто знакомится с теорией эволюции.

Откуда учёные знают, что рассматриваемое событие произошло несколько тысяч, миллионов, а то и миллиардов лет назад?

На самом деле это не банальный, а очень важный вопрос. Потому что он связан с базовым доказательством самой теории. Учёным необходимо знать точный возраст образца исследования. Для обоснованных выводов недостаточно опираться на здравый смысл и интуицию. Голословно нельзя опровергать даже такой архаичный взгляд на мир, согласно которому всё было сотворено несколько тысяч лет назад. Нужно доказать, что это не так. Поэтому исследователями были разработаны очень надёжные методы датирования.

Вкратце расскажу о некоторых из них.

Мы знаем, что любой материал, в том числе живой организм, состоит из атомов. Атомы нестабильны, они распадаются со временем. В связи с этим проявляется эффект, известный нам как радиоактивность. Факт хорошо известный. Именно он положен в основу одного точного метода датирования.

Для установления возраста опытного образца исследуют содержащиеся в нём изотопы, в частности, радиоуглерод-14. Он отличается от обычного углерода тем, что в нём 8 нейтронов и 6 протонов, тогда как нормальное соотношение 6 к 6. Поэтому химики обозначают обычный – углерод-12, а радиоактивный – углерод-14.

Изотоп углерода-14 образуется не на Земле, а в верхних слоях атмосферы при столкновении космических лучей с ядрами азота. И только затем, смешиваясь с воздухом, он опускается вниз и поглощается растениями в процессе фотосинтеза. Затем углерод-14 попадает в ткань всех живых существ, которые употребляют растения в пищу.

В нашем организме доминирует обычный углерод. Радиоуглерода ничтожно мало. На один атом углерода-14 приходится целый миллион атомов углерода-12. Но важно то, что это соотношение остаётся постоянным всю жизнь.

Однако, ситуация меняется со смертью организма. Умерев, живое существо перестаёт употреблять растительную пищу. Углерод-14 больше не попадает внутрь организма из внешней среды. А количество углерода-12 в останках остаётся прежним.

Постепенно углерод-14 начинает распадаться со строго определённой скоростью. Этот физический процесс хорошо изучен, период полураспада углерода-14 составляет 5 600 лет. Поэтому если измерить соотношение обычного и радиоактивного углерода в исследуемом объекте и сравнить с их соотношением в атмосфере, можно точно установить, как долго образец был мёртвым.

Однако, после восьми периодов полураспада, следов радиоуглерода в умершем организме практически не остаётся. Поэтому, таким способом можно достоверно установить возраст объекта, если он не превышает 40 тыс. лет.

Для определения возраста более древних образцов используются иные методы. Прежде всего, калий-аргоновый способ радиометрического датирования.

Калий входит в состав большинства минералов. При распаде изотопа калия-40 образуется химически пассивный газ аргон-40, не способный покинуть твёрдый объект. Газ оказывается буквально на века замурованным, например, в горную породу. Период полураспада калия-40 огромный и составляет 1.25 млрд. лет. Для определения возраста образца достаточно его раскрошить и установить количество «запертого» в кристаллической решетке аргона-40.

Для ещё более древних объектов применяются аналогичные методы, основанные на распаде урана-238, период полураспада которого – 4.5 млрд. лет, или даже рубидия-87, чей период полураспада составляет космологические 49 млрд. лет. Таким способом можно установить возраст космических тел, например, планет Солнечной системы или очень древних метеоритов.

Все эти методы проверены и перепроверены многократно. Конечно, привередливый эксперт может спорить о точности тех или иных цифр. Но совершенно очевидно, что жизнь возникла на Земле не тысячи, не миллионы, а именно миллиарды лет назад. Иные утверждения – это просто сказки.

Глава 23.Молекулы

Мы все состоим из огромного числа разнообразных молекул. Каждая из них представляет собой конструкцию атомов. В молекуле воды Н2О всего три атома – два водорода и один кислорода. Зато в молекуле гемоглобина их около 5 000.

Наш мир – молекулярный. Случайно ли Природа предпочла именно такой выбор?

Видимо, нет. В самой структуре нашего организма заложен огромный смысл.

Любая достаточно сложная молекула проявляется огромным разнообразием форм, это настоящая кладезь всех мыслимых возможностей, заключённых в мельчайшей частичке материи. При этом, у всех них разные химические свойства.

Общее количество молекул исчисляется десятками миллионов. Они разные, но координированно взаимодействуют друг с другом. Под влиянием внешнего воздействия возможен переход из одной молекулярной структуры в другую, что принципиально важно. Реагируя на наружные раздражения, молекулы способны преобразовываться. Это ключевой момент, так как жизнь не может быть статичной.

Организм постоянно потребляет энергию и выделяет отходы в окружающую среду. Мы находимся в непрерывном взаимодействии с природой. Кроме того, живое существо всё время получает и обрабатывает информацию из внешних источников. Поступающие данные надо быстро и адекватно интерпретировать. Видимо, именно эти факты позволяют дать ответ на главный вопрос: почему наш мир молекулярный?

Он таков потому, что Природа смогла обеспечить для жизни практически бесконечное многообразие вариантов реакций на внешние воздействия. И реализовала данный план через молекулярную структуру организма.

Имея такую базу, можно очень высоко подняться по эволюционной лестнице. Мы с вами являемся наглядным тому подтверждением. Главное – реализовать изначально заложенный в живом существе потенциал развития. И тогда рано или поздно возникнет разум.

Наша молекулярная структура по умолчанию способствует реализации такого сценария. Весьма любопытно, почему из огромного числа возможностей, Природа выбрала именно «наш» вариант строения живого организма. Не исключено, что при другом раскладе, эволюция разума, подобного человеческому, просто невозможна в принципе.

Однажды появившись, молекула сразу гармонично вписывается в окружающий мир Земли. Она всегда отреагирует на внешнее воздействие, которое, в свою очередь, обязательно случится. Будь то сигнал, энергия, повреждение или информация – живой организм по факту настроен на взаимодействие с внешней средой.

Я практически уверен, что если мы встретимся с представителями внеземного разума, то их строение будет молекулярным. Во всяком случае, мне очень сложно представить себе живое существо, например, с кристаллической структурой организма.

Глава 24.Белки

В основе жизнедеятельности лежат достаточно простые химические процессы. Совокупность тысяч однотипных реакций, каждую секунду происходящих внутри вас, определяет вашу индивидуальность. Однако, для образования устойчивых химических связей только лишь самой способности молекул к взаимодействию недостаточно. Здесь на арену выходят белки.

Белки имеют различные размеры и формы. Каждый из них выполняет в организме строго регламентированную задачу.

Белок строится из аминокислот. Молекула аминокислоты представляет собой цепочку атомов. На одном её конце находится положительно заряженный ион водорода, на другом – отрицательно заряженная гидроксильная группа, состоящая из кислорода и водорода. От основной цепочки ответвляются боковые группы, отличные для разных типов аминокислот.

Всего в организме насчитывается двадцать одна аминокислота.

Когда две аминокислоты сближаются друг с другом, ион водорода одной соединяется с гидроксильной группой другой. Две аминокислоты связываются между собой, а образовавшаяся вода высвобождается. Процесс напоминает нанизывание бусинок на нить.

Последовательность аминокислот в «бусах» называется первичной структурой белка.

«Бусиной» может быть каждая из двадцати одной аминокислоты. Возможны самые различные их сочетания, поэтому существуют триллионы способов сборки белка. Теоретически по первичной структуре можно просчитать, какую форму примет молекула, и предсказать химическую реакцию, в которой будет участвовать белок. Но пока что не создан столь мощный компьютер, который был бы способен провести такое вычисление.

После определения первичной структуры под действием электростатических взаимодействий между различными группами аминокислот и окружающей их водой, белок сворачивается в сложную трёхмерную сферическую форму. Это принципиально важно для химических процессов, происходящих в живом организме. Две молекулы должны сблизиться таким образом, чтобы их атомы могли состыковаться. Для этого процесса витое трёхмерное строение является оптимальным.

Молекулы располагаются не случайным образом, а так, чтобы стало возможным их взаимодействие. На помощь приходят особые белки, называемые ферментами.

Фермент притягивает молекулы к себе и организует их взаимодействие. После того, как оно произошло, фермент, выполнивший свою работу, высвобождается. В дальнейшем он повторяет эту операцию со следующей парой молекул.

Глава 25. Клетки

Клетка является основной структурной и функциональной ячейкой органического мира.

Жизнь каждого из нас начинается всего с одной оплодотворённой клетки. По мере развития организма число клеток возрастает за счёт деления. Каждая из них получает свою специализацию.

Во взрослом теле содержится примерно 50 млрд. клеток двухсот пятидесяти различных типов. Все вместе они образуют сложную систему тканей и органов.

Продолжительность жизни у разных клеток своя – от нескольких часов до нескольких лет. Ежедневно человеческий организм теряет их около миллиарда. Но благодаря стволовым клеткам, которые образуются в спинном мозге, наш клеточный материал постоянно возобновляется. К сожалению, в пожилом возрасте запас стволовых клеток практически исчерпывается.

Клетка заполнена цитоплазмой и триллионами различных молекул и отделена от внешнего мира мембраной. Снаружи через неё проникают питательные вещества и отфильтровываются вредные примеси, а изнутри выпускаются молекулы отходов.

Клетки являются строительным материалом для структур, обеспечивающих цепочки биохимических реакций.

Все живые организмы разделены на два вида. Первый из них, прокариоты, состоят всего из одной клетки, которая не имеет внутреннего ядра. Многоклеточные организмы называются эукариотами. Мы относимся именно к ним.

Есть ещё особая разновидность клеток – археи. Это самые древние клетки, предшественники прокариот и эукариот. У архей нет ядра, но есть собственный, присущий только им генетический материал.

Главная внутренняя часть клетки эукариот – ядро. Оно содержит хромосомы и несёт в себе программу развития клетки. У каждого человека 23 пары хромосом.

Ядро является своеобразным координационным центром управления и включает в себя молекулы ДНК, на которых записана вся генетическая информация организма.

Внутри клеточного мира происходит зарождение новой жизни. Половое размножение – уникальное изобретение Природы, один из самых сложных процессов на планете. Тайна наследственности раскрылась учёным, когда они выяснили, что представляют собой митоз и мейоз.

Митозом называется процесс деления клеток. 90% времени своей жизни клетка посвящает приготовлению веществ, необходимых для копирования. В это время все 23 пары наших хромосом вытянуты и распределены по ядру клетки.

Когда процесс деления стартует, хромосомы образуют спирали, начинают двигаться в разных направлениях и напоминают вытянутую букву Х. Правильнее сказать, что в этот момент хромосомы состоят из двух одинаковых хроматид.

Постепенно оболочка ядра клетки расходится, хроматиды разделяются в стороны. Вокруг каждой из копий образуется новая ядерная мембрана. Спирали хромосом разворачиваются, и на месте одной появляются две клетки.

Особый вид редукционного деления, приводящий к образованию половых клеток, называется мейозом.

В начале этого процесса две отцовских и две материнских хроматиды начинают совместное сближение. Они формируют объект, напоминающий застёжку-молнию. Пока две удвоенные хромосомы располагаются вместе, отцовское вещество в хроматиде заменяется на материнское и наоборот. То есть, пары сопряжённых хроматид обмениваются генетическим материалом.

В отличии от митоза, при котором сохраняется число хромосом, получаемых дочерними клетками, при мейозе оно уменьшается вдвое. Если бы не происходило уменьшения числа хромосом, то в каждом следующем поколении при слиянии ядер яйцеклетки и сперматозоида число хромосом увеличивалось бы бесконечно. Природа предусмотрительно выступила в качестве регулятора.

В результате мейоза образуются четыре клетки с одиночными хромосомами, представляющими собой генетическую смесь двух хромосом клеток родителей. Так происходит акт сотворения живого, в результате которого через девять месяцев на Земле рождается новый человек.

Глава 26. Происхождение жизни на Земле

Земля сформировалась около 4.6 млрд. лет назад. На раннем этапе эволюции Солнечной системы планеты земной группы постоянно сталкивались с кометами и метеоритами. Космос тогда существенно отличался от современного, и был переполнен многочисленными остатками вещества протопланетного диска.

Столь динамичную стадию развития Солнечной системы часто называют эпохой тяжёлой бомбардировки. Это был период непрерывной климатической катастрофы. Но именно благодаря описанному апокалипсису, мы существуем на Земле.

Бомбардировка кометами и метеоритами способствовала насыщению планеты органикой. По некоторым оценкам, таким путём на Землю выпадало до 100 млн. тонн органических молекул в год.

Кроме того, на планете оказалось огромное количество углерода, занесённого из космоса – не менее 1 000 000 000 000 000 тонн.

То есть, уже тогда, в столь древнюю эпоху, сформировались огромные запасы ключевых компонентов, необходимые для возникновения аминокислот, протеинов и нуклеинов – базовых «кирпичиков» жизни. Поэтому, можно смело утверждать, что появление жизни на Земле стало возможным благодаря космической бомбардировке.

Обстановка на планете стабилизировалась 3.9 млрд. лет назад. И как раз где-то в это время, согласно последним научным исследованиям, появилась первая жизнь.

В ту эпоху Земля была очень суровым местом. Практически полное отсутствие кислорода, плотная атмосфера, почти не пропускающая солнечного света, насыщенная едкими парами соляной и серной кислоты, кромешная темнота, озаряемая отдельными вспышками огромных молний – таким был тот древний мир. Согласитесь, в нашем привычном понимании на ранней Земле сложились весьма специфические условия для зарождения живого организма. Тем не менее, именно так и случилось.