Из книги «Неизвестная жизнь: физика возникновения жизни» Сары Имари Уолкер, опубликованной Riverhead Books, издательством Penguin Publishing Group, подразделением Penguin Random House.
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что делает вас живым? Что делает живым хоть что-то?
В 2012 году на заседании Американского химического общества, посвящённом происхождению жизни, Эндрю Эллингтон предложил радикальную теорию: «Жизни не существует». Энди — профессор химии из Техасского университета в Остине, и это был первый слайд его презентации о химии РНК и происхождении жизни. Его идея оставила меня в невероятном недоумении.
Я был озадачен, потому что, наверное, должен был бы согласиться с Энди. Но я не согласился. Когда я присутствовал на лекции Энди, я был абсолютно уверен, что жив, как уверен и сейчас. Вы, вероятно, тоже уверены, что живы. Разве вы не прожили всю свою жизнь, живя? Быть живым — это важно. Это очень отличается от того, чтобы не быть живым.
Однако, несмотря на нашу естественную уверенность в собственном существовании, некоторые учёные оспаривают её и утверждают, что жизнь может быть лишь иллюзией или эпифеноменом, объяснимым с помощью известных законов физики и химии.
Физик и публичный интеллектуал Шон Кэрролл — один из таких людей. На многолюдной вечерней лекции в кампусе Университета штата Аризона, где я работаю, я в ужасе застыл на своём месте, когда Шон заявил, что уравнения физики частиц достаточны для объяснения существования всей материи — включая нас с вами. Джек Сзостак, лауреат Нобелевской премии, придерживается аналогичной точки зрения, утверждая, что сосредоточенность на определении жизни удерживает нас от понимания её происхождения. По мнению Джека, чем пристальнее вы смотрите на любое из «определяющих» свойств жизни, тем сильнее стирается граница между жизнью и нежизнью.
В детстве я помню, как пытался разобрать насекомое на части, а потом не смог вернуть его в исходное состояние. Тогда я был слишком удивлён, чтобы даже расстроиться. Мы все знакомы с тем, что жизнь нельзя свести к её составным частям, будь то элементарные частицы, атомы или даже молекулы. Возможно, проще всего принять точку зрения, как это делают Энди, Джек и Шон, что жизнь не является свойством своих частей, и поэтому нам не нужно беспокоиться о её определении. Если это так, то из этого следует, что всё, что нам нужно, чтобы понять, что делает жизнь и как она возникает, — это понять её части.
Когда я учился на физика-теоретика, меня учили верить, что жизнь не является концептуально глубокой научной проблемой. Напротив, наиболее фундаментальные понятия о природе реальности — это то, что изучали другие физики, такие как пространство, время, свет, энергия и материя. И действительно, успехи физики были поистине грандиозными: всего за четыреста лет мы достигли глубокого понимания того, как устроена наша Вселенная. Мы даже определили, что понимаем под словом «Вселенная». На очень малых масштабах мы многое понимаем об элементарных составляющих всей материи. В самых крупных масштабах мы можем сфотографировать далёкие галактики, свет которых дошёл до наших телескопов более чем за 13,5 миллиарда лет.
И всё же происхождение жизни остаётся одной из величайших загадок в науке. Физика, как мы её понимаем на данный момент, даёт фундаментальное описание вселенной, лишённой жизни. Это не та вселенная, в которой живу я, и я уверен, что вы тоже там не живёте.
Но если жизнь существует, то что это такое?
И что такое мы?
Если витализм мёртв, то, возможно, и вы тоже
В отличие от взглядов современных физиков и химиков, раньше учёные считали, что жизнь существует как отдельная категория от материи.
Считалось, что одушевлённая материя наделена «жизненной» силой, которую иногда называли «élan vital», «жизненной движущей силой». Аристотель называл её энтелехией, Готфрид Вильгельм Лейбниц — монадой. Оба они, как и многие другие, описывали уникальное качество, присущее только живым существам, которое направляет живое поведение, такое как развитие эмбриона, регенерация потерянной конечности или любая другая целенаправленная деятельность, которая кажется уникально характерной для жизни. Эта концепция живого в чём-то схожа с религиозной концепцией души, а некоторые даже называют её так. Как бы вы её ни называли, мы считаем, что эти черты присущи только жизни, потому что не наблюдаем их у неживых существ. Камень не восстанавливает свою первоначальную форму, если его разрезать на две части, а вот планарный червь может это сделать. Витализм, как стали называть это научное движение, был обусловлен идеей о том, что то, что заставляет материю оживать, не может быть описано механически и, следовательно, не является материальным.
В то время как современные материалисты, такие как Энди, Шон и Джек, считают известные свойства материи достаточными для объяснения жизни, виталисты придерживались совершенно противоположного мнения. Они считали, что жизнь на самом деле существует, но её нельзя объяснить в терминах свойств материи. Часто идея жизненного принципа обсуждалась в терминах жизненной энергии или жизненной искры, способной оживить даже мёртвую материю. Если это звучит немного по-франкенштейновски, то так оно и есть. Мэри Шелли был всего двадцать один год, когда в 1818 году был опубликован её знаменитый роман «Франкенштейн». Когда она писала книгу, она размышляла о передовой науке своего времени, в частности о теориях души, о том, что делает нас живыми, и о том, как можно оживить мёртвое с помощью электричества. На Марию повлияли современные работы Луиджи Гальвани, которые позже продолжил его племянник Джованни Альдини. Эти двое пытались оживить части тела с помощью электростимуляции; они стимулировали лапки мёртвых лягушек электрическими разрядами, чтобы заставить их «танцевать». По слухам, Мэри также вдохновлял Эразм Дарвин, дед более известного Дарвина, Чарльза. Старший Дарвин писал на тему спонтанной генерации, рассказывая о том, как неодушевлённые материалы могут самопроизвольно одушевляться в воде, нагретой солнечным светом.
В романе Мэри части тела недавно умершего человека можно оживить с помощью электрического тока, если их правильно соединить. Именно так её главный герой, доктор Виктор Франкенштейн, создал своего «живого» монстра из мёртвых тел. Если бы мы попытались написать законы физики, которые могли бы объяснить уникальную проницательность доктора Франкенштейна в оживлении монстра, мы могли бы предположить, что он открыл жизненную «силу», которая медленно рассеивается после смерти, и что вещество, из которого эта сила состояла, было сильно связано с электромагнетизмом. Это немного странный набор свойств, которые доктор Франкенштейн обнаружил в своей вымышленной вселенной, но материя в нашей реальной Вселенной тоже обладает многими странными свойствами. Наша Вселенная становится странной, когда вы начинаете её понимать (на самом деле, она становится тем более странной, чем больше вы думаете, что понимаете её).
Мы можем представить себе последовательную физику, к которой обратился доктор Франкенштейн и которая объясняет жизнь. Но так уж получилось, что физика, к которой он обратился, — это не та физика, которая описывает нашу реальную Вселенную. Настоящая физика, лежащая в основе жизни, может быть ещё более странной. Хотя сейчас мы не понимаем, какие принципы управляют жизнью, однажды они могут стать столь же очевидными для последующих поколений, как для нас сейчас очевидны кривизна пространства-времени или существование частиц света (фотонов).
Многие виталисты считали, что жизнь не может быть порождена вещами, которые сами по себе ещё не являются живыми. Живая материя была особенной, потому что её части были особенными, неся в себе некий необходимый жизненный план. Таким образом, живые существа были необходимы для создания других живых существ; даже доктору Франкенштейну пришлось создавать своего монстра из живых частей, которые совсем недавно умерли.
К моменту публикации «Франкенштейна» идея о том, что для производства жизненных субстанций необходима жизнь, уже начала терять популярность в научном сообществе. В 1828 году Фридрих Вёлер синтезировал мочевину — органическую молекулу, содержащуюся в моче, — из двух других простых молекул, синильной кислоты и аммония. Эксперимент Фридриха показал, что биологически производные молекулы не несут в себе никакой жизненной силы. Составные части живой материи ничем не отличаются от неживой. В подобных экспериментах учёные неоднократно доказывали, что нет ничего, что отделяло бы свойства неживой химии от живой: первая легко превращается во вторую при соответствующих условиях. Резкая граница между неживым и живым начала стираться по мере того, как человечество стало больше понимать о химии и физике, лежащей в её основе. Шон, Джек, Энди и многие другие, кто придерживается подобных взглядов, правы… до некоторой степени.
На самом деле, сколько мы ни искали, мы обнаружили, что превращение неживого вещества в живое не исключается ни одним из известных законов физики или химии. Не существует закона сохранения жизни, который бы гласил, что жизнь не может быть создана или уничтожена. Конечно, это очевидно, ведь мы знаем, что организмы рождаются и умирают, но иногда именно самые очевидные наблюдения труднее всего объяснить с научной точки зрения, а ещё труднее превратить в математический закон.
Современная наука научила нас тому, что жизнь не является свойством материи.
Физики и химики очень хорошо понимают то, что не могут понять остальные, кто считает, что жизнь существует: не существует волшебной точки перехода, когда молекула или набор молекул вдруг становятся «живыми».
Жизнь — это vaporware от химии: свойство, столь очевидное в нашем повседневном опыте – по факту того, что мы живые, — и не существующее, если смотреть на наши части по отдельности.
Если жизнь не является свойством материи, а материальные вещи — это то, что существует, то жизни не существует. Вероятно, именно такой логики придерживался Энди.
И всё же мы здесь.
