2.5. «Трудные» проблемы биологии
2.5.1. Какая наука раскроет тайну происхождения жизни?
Проблема возникновения жизни, несмотря на все успехи биофизики и молекулярной биологии в изучении функционирования живых клеток, по-прежнему существует на уровне гипотез об эволюции биомолекул в обособленные комплексы, способные к метаболизму и воспроизводству. При этом в зависимости от того, какое из этих двух свойств считается первичным, рассматривается разный исходный состав биомолекул и разные сценарии их происхождения и эволюции.
Так, в гипотезе А. И. Опарина предполагается образование в водной среде, содержащей метан, аммиак и углекислый газ, под действием электрических разрядов аминокислот и возникновение в таком «первичном бульоне» белковых молекул. Эти молекулы уже способны создавать выделенные комплексы – коацерваты, обменивающиеся веществом с окружающей средой. В дальнейшем в процессе эволюции коацерваты обособляются от окружающей среды с помощью белково-липидных мембран. Однако вопрос, каким образом в коацерватах возникает механизм репликации, использующий нуклеиновые кислоты, в этом подходе остаётся без ответа.
Другая гипотеза, известная как «мир РНК», предполагает, что первоначально возникли рибозимы – молекулы РНК, способные катализировать собственную репликацию. В процессе эволюции эти молекулы могли обрести ещё и каталитические свойства, необходимые для синтеза белков. Способность РНК к эволюции экспериментально доказана, однако по-прежнему много вопросов остаётся относительно абиогенного происхождения нуклеиновых кислот.
Существует также подход, в котором первичными молекулами, положившими начало предбиологической эволюции, были липиды, образующие в водной среде структуры, способные к размножению.
Однако во всех предлагаемых гипотезах неявно предполагается, что для объяснения возникновения жизни достаточно выстроить убедительную схему самоорганизации биомолекулярной машины, способной к обмену веществ, репликации и эволюции. При этом информационная составляющая жизни фигурирует только как средство для достижения этих целей.
Конечно, существует множество определений того, что понимается под жизнью, делающих акцент на том или ином наборе качеств биологических систем. Но представляется, что понятие жизни гораздо шире и не сводимо к её конкретной физической реализации. В этом смысле жизнь связана не столько с механизмами манипулирования информацией, сколько с самой информацией и с информационными взаимодействиями, осуществляемыми живыми организмами.
И хотя в настоящее время нам известен лишь биологический вариант жизни, уже не трудно представить результат эволюции кремниевых структур, удовлетворяющий всем критериям, необходимым для того, чтобы систему можно было считать живой. Поэтому, делая акцент на информационной составляющей жизни, можно дать следующее её определение.
Жизнь – это существование обособленных активных информационных систем, способных к адаптации, эволюции и самовоспроизводству. Независимо от конкретного воплощения, такие системы можно называть организмами.
В физическом мире самопроизвольное возникновение организмов возможно только эволюционным путём. Поэтому первый шаг, который должна была сделать эволюция, – это создать свой собственный механизм, который позволял бы запоминать изменения, произошедшие в системе, и реплицировать их.
Решение этой задачи требовало одновременного появления нескольких качеств, каждое из которых по отдельности не давало системе никаких конкурентных преимуществ. И самое главное качество, приобретаемое на этом этапе, – это использование информации в эволюционном процессе. И хотя материальный носитель информации – нуклеиновые кислоты – система могла приобрести абиогенным путём, носителем содержательной информации они могли стать только после образования в биологической системе генетического кода и возникших на его основе записей, представленных генами.
Генетический код биологической жизни сформировался на базе кодонов – триплетных комбинаций из четырёх нуклеотидов, используемых в синтезе нуклеиновых кислот, а кодонам было поставлено в соответствие двадцать аминокислот, являющихся строительными блоками всего разнообразия белков.
Одновременно с появлением генетического кода и генов должен был образоваться механизм трансляции генетической информации в белковые структуры и механизм воспроизведения генетически заданных агрегатов биомолекул, необходимых для репродукции. Также для того, чтобы информация была содержательной и могла использоваться, все перечисленные механизмы и качества должны быть отражены в первичном тезаурусе возникающей ИС. Конечно, такой тезаурус можно назвать самоорганизацией, но самоорганизация – это всегда совокупность правил и законов, в которых заложена структура системы и которые, по существу, представляют тезаурус предбиологических систем.
В последующей эволюции образование рецепторов и эффекторов, необходимых для превращения предбиологической системы в активную биологическую ИС, то есть в живую клетку, также должно сопровождаться возникновением соответствующих кодов и развитием тезауруса, придающего последовательностям кодов содержание. Для осуществления организмом адаптивного поведения в окружающей среде тезаурус должен содержать внешнюю и внутреннюю модельную информацию, а также включать управляющую информацию, необходимую для осуществления реакции организма на внешнее воздействие.
Вообще в биологической эволюции новые качества (ароморфозы) возникают преимущественно в результате множественных согласованных изменений в организмах. Такие изменения могут затрагивать как физические, так и информационные составляющие системы, включая и её тезаурус. При этом вероятность случайного характера этих изменений на сегодняшний день представляется ничтожно малой. Хотя, безусловно, наше незнание о том, как это происходит, не является доказательством неосуществимости таких согласованных эволюционных процессов в результате случайных мутаций и факторов естественного отбора.
Но остаётся совершенно непонятным, как в результате случайных физических процессов одновременно с морфогенетическими изменениями в организме может формироваться адекватный тезаурус, представляющий систему знаний о строении организма и об окружающей среде, в которой этот организм существует.
Однако известно, что во всех ИС естественного или искусственного происхождения начальный тезаурус всегда закладывается материнской системой. И это подсказывает нам, что и в случае формирования биологической жизни начальный тезаурус также мог быть передан от материнского организма. И таким организмом, как об этом говорилось в предыдущем разделе, может быть Наблюдатель, в существовании которого нуждается квантовая механика. При этом тезаурус не обязательно должен быть реализован непосредственно в обособленной ИС. Достаточно, чтобы система имела к нему доступ в виде И-И-взаимодействий, которые могут и не требовать какого-либо физического посредничества.
В этой связи, обсуждая происхождение жизни, надо иметь в виду, что в рамках ЕНП, несмотря на все трудности, в принципе, можно найти схему образования физической составляющей биологической системы. Но вряд ли возможно выяснить схему возникновения информационной составляющей жизни, которая связана с такими отсутствующими в физике понятиями, как смыслы и целенаправленность.
Идея существования Наблюдателя хотя всё еще дискутируется в научной среде, но уже не вызывает отторжения в квантовой физике. Однако она по-прежнему кажется неприемлемой в биологии. Во многом это связано с догмами буквалистского креационизма, основанными на библейских текстах о происхождении жизни и вступающими в резкое противоречие с научными представлениями. Но даже тогда, когда креационисты признают эволюцию и результаты научных исследований, трактуя их как проявление «разумного замысла», существование внематериальной сверхъестественной сущности, недоступной опыту, воспринимается как псевдонаука.
При этом аргументы креационистов, апеллирующие к сложности биологических систем или к исчезающе малой вероятности их возникновения, отвергаются как аргументы от незнания. А влияние на ход эволюции сверхъестественных сил воспринимается просто как способ отодвинуть решение проблемы, переадресовав её на высший уровень иерархии.
Однако в рамках информационной парадигмы нет необходимости привлекать какие-либо сверхъестественные силы. Современная наука признаёт возможность существования многих миров, законы которых могут существенно отличаться от законов нашей Вселенной. И в этих мирах может существовать своя жизнь, природа которой совсем не обязана быть биологической, но которая, по определению, выстроена на базе активных ИС, обладающих разнообразным набором возможностей, в том числе и недоступных для биологических организмов.
С другой стороны, мы знаем, что существует иерархия биологической жизни, и эта иерархия объединяется информационными взаимодействиями. А для таких взаимодействий нет никаких принципиальных препятствий, чтобы осуществить единую иерархию разных видов жизни, принадлежащих разным мирам. И в этой общей иерархии Наблюдатель, направляющий эволюционный путь нашей Вселенной посредством информационных взаимодействий выбора, имеет все возможности способствовать возникновению биологических организмов, осуществляя выбор необходимых, хотя, возможно, и маловероятных вариантов эволюции. И самое главное, Наблюдатель может являться тем материнским организмом, который заложил первоначальный тезаурус в биологическую ИС, вдохнув тем самым жизнь в физическую молекулярную систему.
А у науки есть все возможности подтвердить или опровергнуть подобные взгляды, заняв место наблюдателя – творца в создании живых организмов на кремниевой основе.
Таким образом, понимание того, что проблема происхождения биологической жизни связана не только с возникновением материальной системы организма, но и с наполнением её информационным содержанием, делает эту проблему предметом изучения не только естественных наук, но и других форм познания, имеющих дело с информационными аспектами жизни.
В этой связи можно выделить три относительно независимых направления исследований.
Первое направление связано с самопроизвольным образованием физической системы – биологической клетки, ставшей носителем жизни. Такая задача решается в рамках комплекса физических и биологически наук – биофизики, биохимии и молекулярной биологии. При этом, даже если вероятность естественного возникновения необходимых для самоорганизации клетки условий окажется неприемлемо малой, надо иметь в виду, что такие условия могли сложиться в результате целенаправленных выборов Наблюдателя.
Второе направление связано с информационной составляющей жизни – с поисками механизмов последовательной передачи начального тезауруса от материнского организма Наблюдателя к образующейся ИС биологической жизни и с дальнейшим встраиванием информационной составляющей нового организма в систему коммуникативных связей всей иерархии жизни. Если решение таких задач в принципе осуществимо, то, скорее всего, поиски будут вестись в рамках психологических наук с использованием нетрадиционных методов, связанных с изменёнными состояниями сознания.
И наконец, третий, возможно, самый сложный аспект жизни связан с нашей самостоятельностью, с нашей отделённостью от материнского организма. Так ли биологическая жизнь независима, как нам представляется, или она – всего лишь один из функциональных органов Наблюдателя, соучаствующий в эволюции Вселенной? Конечно, ни о какой физической связи с Наблюдателем науке неизвестно, но ощущение связи информационной проявляется как ощущение существования души.
В рамках какой науки можно найти ответы на связанные с этим вопросы, пока неясно. Но возможно, это задача вообще не науки, а религии как одной из ветвей познания природы.
Поэтому в свете глубины и сложности перечисленных проблем кажется, что неприятие естественными науками альтернативных взглядов, пытающихся осознать феномен жизни во всей его многоликой сложности, не имеет под собой серьёзных оснований. Скорее всего, первоисточник жизни можно будет познать, только поняв, что есть Бытие в целом. А это задача, далеко выходящая за рамки чисто физического взгляда на мир.