О человеке и мироздании
Шрифт:
Упоминать о тех соединениях, из которых построены живые организмы, все эти белки, полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты, значит затруднять повествование, и вряд ли у специалистов вызовет какое – либо возражение именно ограниченное число самих химических элементов и не столь уж значительно число взаимодействий между ними, лежащих в основании жизни.
Здесь следует сделать некоторое отступление. Задача этой книги состоит не в том, чтобы предложить новые факты, открыть неведомое, расширить горизонты знаний, но, напротив, сквозь немыслимые нагромождения фактов и знаний об окружающей действительности – плода бесчисленного множества наук – добраться до первозданной сути вещей и изложить эту суть простыми и ясными словами. Чтобы снять одно за другим напластования теорий и взглядов,
Кроме ограниченности числа физических (химия относится к миру мертвой или физической материи) элементов, которые служат основанием жизни, необходимо четко уяснить следующее обстоятельство, вне которого жизни нет – речь идет не просто о совокупности молекул, но о совокупности функционирующей. Совокупности, устойчивость которой обеспечивается только тем, что она работает. Само по себе соединение любых других молекул мертво, как мертв сложенный карточный домик, где все части занимают определенное место и кроме визуального никакого другого интереса не представляют. Уникальность этому редчайшему собранию молекул придает движение его частей, которое постоянно забирает из внешней среды те или иные химические элементы, перерабатывает их внутри себя и выделяет наружу ненужные остатки. Система не может остановиться в неуемном потреблении извне вещества и энергии, ибо сразу же распадется. Она безмерно неустойчива, как канатоходец, идущий по натянутому и вибрирующему канату, где он вынужден идти, чтобы не упасть, ибо на месте не устоит.
Речь идет о системе молекул, которая может быть, только если она работает. Это камень может лежать, и с ним ничего не будет, это вода может стоять в луже и оставаться водой, живой может быть только система из неживых элементов, находящаяся в потоке вещества и энергии.
И вот такую систему из ограниченного числа молекул, находящихся в непрерывном взаимодействии между собой, которая потребляет вещество и энергию извне для сохранения своего единства и распадается на некоем пределе насыщения на две равные и одинаково жизнеспособные части мы и будет называть в дальнейшем живым веществом.
Это вещество появилось на нашей планете вскоре после ее рождения. За время своего существования оно прошло ряд характерных этапов, воплощаясь в тех или иных организмах, оно менялось само, опираясь то на одни, то на другие, более совершенные или более специфичные молекулы в своем составе, оно сгруппировывалось в многоклеточные организмы, которые также питались и размножались, оно украсило и во многом сформировало внешний вид нашей планеты (геологические пласты) и, в конце концов, мы есть представитель этого вещества. Все то многообразие живых организмов, которое мы наблюдаем вокруг и по останкам которых судим о биологической эволюции, есть и были формами выражения или воплощения этого вещества.
К особенностям развития этого вещества, что привлекают внимание в потенциальном применении к человеку, относится ряд следующих обстоятельств.
Прежде всего, своим функционированием это вещество создало на планете условия, в рамках которых неизмеримо увеличились количество и многообразие живых организмов, а также ускоренными темпами осуществлялись их изменения. Речь идет об образовании биосферы как газовой среды на планете с включением в ее состав кислорода и озона.
Благодаря озоновому слою в атмосфере жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для биологических систем, резко снизилось, что позволило живым организмам подняться из глубин океанов к воздуху и свету, резко усложняясь при этом и осваивая новые сферы обитания – сушу и воздух.
Что касается появления в атмосфере кислорода – этого сильнейшего окислителя, – то со временем появились живые существа, которые не просто приспособились к нему, но научились его использовать в своих интересах. Возникло дыхание, химические процессы в таких организмах ускорились и соответственно ускорились темпы биологической эволюции.
Отметим и такое очевидное обстоятельство, что появившийся кислород, как газ, стал неотъемлемой частью газовой оболочки всей планеты – атмосферы, что предопределило распространение живых существ по ее поверхности. Преодоление этого порога заняло большую часть времени, в течение которого Жизнь существует на Земле. И собственно говоря, с начала приспособления живых организмов к этим условиям и расцвела жизнь.
Читать эту удивительную повесть распространения жизни на Земле, к сожалению, отнимет слишком много времени, нас все – таки ждет человек, отметим лишь, что если уподобить время биологической эволюции одним суткам – 24 часам и вести отчет от 0 часов ночи, то период от начала Жизни до образования кислорода займет первые 9 часов наших суток. А в 11 часов утра на Земле возник первый организм, вдохнувший кислород, и появилось дыхание. Около 2 часов дня по нашей шкале клеточки получили ядро, приблизительно тогда же возникли первые многоклеточные существа, появилось половое размножение, резко ускорившее темпы эволюции. К 8 часам вечера земные моря населяли разнообразные животные: медузы, плоские черви, губки, полипы. И лишь около 9 часов вечера первые растения и вслед за ними животные вылезли на сушу. Само появление людей на шкале биологической эволюции – это последние секунды: австралопитек (1,5–2 млн. лет) – более полминуты, Гомо сапиенс (30–40 тысяч лет) – 1 секунда, а человеческих цивилизаций – четверть секунды.
Другим фактором, имеющим к нам непосредственное отношение, является энцефализация или возрастание роли нервной системы и прежде всего головного мозга в выживании организмов. По мере усложнения биологических образований от одноклеточных к многоклеточным, химические процессы, благодаря которым происходило самоуправление в клетках, не работали в системе из таких клеток. Потребовались органы управления, которые регулировали бы взаимодействие клеток в многоклеточном организме. Безусловно, они не могли быть привнесены извне, но стали результатом специализации тех же самых клеток.
Роль и значение таких управляющих структур со временем неуклонно возрастали. После гибели горячо любимых нами динозавров живое вещество отказалось от наращивания масс тела; выживание и развитие стали обеспечиваться за счет усложнения преимущественно нервной системы. Следует сказать, что когда исчерпались и эти возможности (не исключено, что по причине живорождения, диктующего ограниченные размеры плода у матерей), у высших животных дополнительно возникли воспитание детенышей родителями, в т. ч. у наших предков.
Особо хочется обратить внимание на то обстоятельство, что с точки зрения физики и химии ничего особенного в живом веществе не происходит. Все составные части его взаимодействуют между собой, подчиняясь обычным правилам неживой материи. И, обладай эти части нашим осмысленным зрением, они бы ни за что не увидели того нового привнесенного в мир обстоятельства, которое происходит в делении клетки, например. Глядя на живую клетку изнутри, мы не увидим в ней жизни. Молекулы ее добросовестно исполняют свои химические обязанности. В их функционировании нет ничего принципиального нового. Не зря одно из определений жизни (NASA) звучит так: «Жизнь есть химическая система, подверженная дарвиновскому отбору». Можно удивляться слаженности и строгой последовательности химических реакций, но сами они не представляют собой ничего необычного. Даже само воспроизводство, начиная с деления ДНК, есть лишь частный случай разрушения неустойчивости крупной органической молекулы. И последующий раздел имущества материнской клетки скорее должен служить нам примером в наших бракоразводных процессах, нежели чем удивлять.