Чего не знает современная наука - Сборник статей

Таким образом, мы видим, что уже система полинуклеотидов и полипептидов, взаимодействуя со средой, обеспечивает такие свойства организма, как хранение, воспроизведение и генерирование информации.

Но даже самовоспроизводящиеся и эволюционирующие молекулы, хотя и достаточно сложные – еще не живой организм. Остается еще вопрос, есть ли в природе механизмы, благодаря действию которых возникла живая клетка, со своей структурой, обеспечивающей не эволюцию химических элементов, а эволюцию жизни, хотя грань между ними, может быть, весьма расплывчата.

Очевидно, что если взаимодействующие комплексы молекул будут как-то «держаться вместе», то синтез новых будет идти успешнее. Формирование клеточной мембраны, видимо, и было ключевым моментом для эволюции клетки. Решающую роль в этом принадлежит так называемым амфипатическим молекулам. Они обладают интересным свойством – один конец этой молекулы гидрофобный (нерастворимый в воде), а другой – гидрофильный (наоборот, растворимый в воде). Молекулы такого типа в водной среде сами по себе образуют двойной слой, где гидрофильные концы выходят в водную фазу, гидрофобные обращены друг к другу. Получаются такие пузырьки – везикулы, ограничивающие внутренний слой воды от всего внешнего объема.

Не ясно, в какой момент эволюции предбиологических систем сформировались первые клетки. Можно предположить, что клетки образовались из тех везикул, внутрь которых попадали смеси полипептидов и полинуклеотидов. И теперь нуклеотидная последовательность влияла на признаки целой клетки. Эволюция самих полинуклеотидов шла не только на основе их собственной структуры, но и опосредованно, через синтезированные на их основе белки. Судьба клетки сильно стала зависеть от функциональной активности белков. Они стали проявлением признаков, закодированных полинуклеотидами. Таким образом сформировалась единая, взаимосвязанная система, где появилась обратная связь со средой, и начался новый этап эволюции – эволюции живых организмов.

Лада Тёрлова

По каким законам живут джунгли?

«Ну да, – скажет скептик, – научишься у природы, как же! «Каждый сам за себя», «Зуб за зуб», «Выживает сильнейший» – известны нам эти законы джунглей… И вообще, в дикой природе жизнь сводится только к еде и продолжению рода!»

А так ли верно мы понимаем «законы джунглей»?

Как-то, готовясь к семинару, мы с коллегами искали видеоматериал, который бы ярко иллюстрировал борьбу за существование. Воображение рисовало кровавые сцены: особи одного вида в «последнем и решительном бою» отвоевывают себе место под солнцем. Просмотрев множество фильмов, мы остались весьма недовольны результатом: несмотря на ярость драк, ни одной жертвы мы не нашли – побежденные тигры и леопарды покидают поле битвы недовольно щурясь, но без видимых повреждений; попинав друг друга копытами, мустанги, живые и здоровые, мирно пасутся рядом друг с другом. Все эти схватки животных больше напоминают искусную имитацию, чем бой «не на жизнь, а на смерть». Служат они, как правило, выяснению своего места в иерархии стаи и по смыслу скорее соответствуют армрестлингу, чем бандитским разборкам со стрельбой.

Внимательный читатель может возразить против такого описания природы и понимания законов, по которым она живет, – против ее очеловечивания. Мы как будто бы приписываем природным объектам качества, свойственные нам самим: эмоциональность, разумность поведения, стремление к тем или иным целям. Действительно, наука предостерегает от такого необъективного отношения к объектам исследования. Но мы задались вопросом, ответ на который, возможно, лежит за пределами научного подхода: нас интересуют не законы зоологии или ботаники, а уроки нравственности, которые мы могли бы извлекать из наблюдений за природой. А это вопрос, скорее, философский. В «Книге Золотых правил», известной на Востоке и переведенной на европейские языки благодаря Е. П. Блаватской, дан совет, как можно найти ответ на него: «Помогай Природе и работай заодно с ней; и тогда Природа признает в тебе одного из своих творцов и станет покорна тебе. И откроет перед тобой широко вход в свои сокровенные недра».

Давайте посмотрим на природу глазами философа. Первый, поверхностный взгляд на какой-либо отдельно взятый живой организм может убедить нас в том, что он игрушка в руках слепой судьбы: множество враждебных сил окружает его, и все, чего он может достичь в лучшем случае, если ему повезет, – дать потомство. И предрешено ему пасть жертвой борьбы за существование. Но даже в науке интерес к отдельному организму в основном удовлетворен. Сейчас идет поиск описания целых систем взаимодействующих между собой организмов. В естествознании возникают новые философские концепции, которые основное направление эволюции видят в установлении все большего и большего количества связей между природными объектами. Например, авторы теории автопоэза чилийские нейробиологи У. Матурана и Ф. Варела уровень разумности мира связывают с количеством и качеством взаимосвязей.

Изучение природы показывает, что наиболее приспособлены к жизни системы с самым широким видовым разнообразием. Говоря научным языком, в таком сообществе все экологические ниши заполнены, то есть все, что предназначено природой, уже существует. В древнегреческой традиции подобное состояние называлось развитым космосом, в нем полностью проявлены все законы существования.

Интересно, что устойчивость таких «развитых космосов» в природе не имеет ничего общего с неподвижностью – эти системы существуют за счет взаимного влияния множества уравновешивающих друг друга факторов и тенденций. Научное название этого состояния – динамическое равновесие, то есть равновесие в потоке времени, материи, энергии, информации и т. д. Система, выведенная тем или иным катаклизмом из этого состояния, стремится вернуться либо в него, либо в другое состояние динамического равновесия. (Единственной альтернативой подобного поведения является равновесие не динамическое, а статическое, то есть полная неподвижность – смерть всего живого на Земле.) Элементы уравновешенного взаимодействия, вырванные из контекста, кажутся нам проявлениями жестокости жизни, действием естественного отбора, законов джунглей. Но чем глубже мы познаем законы взаимосвязей, тем яснее становится, что стратегия выживания, основанная на взаимовыгодном сотрудничестве со своими соседями, нередко оказывается чрезвычайно успешной для видов-участников, приносит им стабильность и процветание. Кооперация и конкуренция естественным образом дополняют и уравновешивают друг друга, пронизывая все уровни организации живой материи.

Чтобы не быть голословными, давайте обратимся к природным сообществам и рассмотрим несколько примеров.

Гуляя по лесу и видя деревья, кусты, траву, мы даже не подозреваем, насколько тесно зависят эти «отдельно стоящие особи» друг от друга: это не просто растительное сообщество, а единый организм!

Мы привыкли к тому, что у каждого дерева есть свой ствол, ветви, корни. Видя маленькие елочки, растущие под покровом ветвей больших елей, мы часто жалеем их, приговаривая: «Вот она, борьба за существование! Кто раньше успел – тот и наверху!» Мы бы еще больше укрепились в своем мнении, узнав, что не всегда эти елочки – молодь: иногда их возраст лишь немного уступает возрасту соседних гигантов. Однако такое соседство служит важнейшей идее жизни, а не борьбы. Эти маленькие деревца – резерв, они пойдут в рост, если большие деревья по каким-то причинам погибнут.

Более того, оказывается, в лесу корни разных растений срастаются, образуя единую систему, и благодаря этому растение с менее развитым корнем получает дополнительное питание от своего более сильного соседа.

Срастание корней деревьев одного вида повышает их устойчивость к ветрам: такие деревья труднее повалить. Если растение погибает, то оставшиеся используют его корневую систему. А повреждение дерева, которое повлекло бы неминуемую гибель, не будь оно окружено собратьями, оказывается не столь страшным в их обществе.

Примером природной взаимовыручки является восстановление лесов после пожаров. На почве, лишенной выгоревших органических веществ, могут вырасти лишь очень неприхотливые растения: крапива, иван-чай, подорожник, мать-и-мачеха. Мы считаем их «сорняками», а они, довольно быстро наращивая биомассу, становятся удобрением, в буквальном смысле готовят почву для следующих за ними – кустов малины, ежевики, ивняка. Это поколение растений восстанавливает баланс воды в почве, преобразованной растениями-пионерами. Затем приходят березы, а в их тени вырастают маленькие ели, не выносящие палящих солнечных лучей. Так каждое поколение растений создает условия, менее пригодные для них самих, чем для растений, идущих им на смену. И постепенно лес обретает былое разнообразие. Смена видов растений не борьба «за место под солнцем», а процесс, в котором каждое звено является элементом единой цепи жизни.