Александр Гордон - Диалоги (май 2003 г.)

А.Г. Нет, вы не спешите. Мы только подошли к самому интересному. Хорошо, в результате самоорганизации, самоусложнения живой материи возник набор органических веществ. А как они-то самоорганизовались?

М.К. Этот процесс длился около миллиарда лет. Предполагается, что на основе тех механизмов, о которых мы говорили, начали формироваться комплексы молекул, мембраны, органеллы, клетки. Я хочу сказать на эту тему следующее. Здесь присутствует всё-таки редукционный подход. Мы говорим о частях и потом пытаемся их соединить. Живая система, как она функционирует?

Здесь я ещё раз возвращаюсь к тому, о чём мы говорили. Илья Романович Пригожин, физик, в 47-м предложил теорию, а в 77-м только ему за это дали Нобелевскую премию – 30 лет ждал почти. Он сделал то великое открытие, что в неравновесных системах происходит усложнение и как следствие – самоорганизация, потому что неравновесные системы стремятся к самоорганизации. Таким образом, движущим механизмом самоорганизации, или организации живого, является именно то, что эти системы неравновесны. А неравновесны они потому, что Вселенная неравновесна.

А.Г. Но тут ещё один вопрос. Существуют новейшие теории, которые говорят, что 70 процентов материи, которая существует – это физический вакуум, а ещё 27 процентов, как я услышал от астрофизиков – это тёмные материи, или тёмные энергии. И только 1 процент – это наблюдаемый нами мир, то есть звёзды и так далее. И одна миллиардная, неисчислимо малая доля процента – это живое вещество. Всё-таки, если говорить о неживом веществе в масштабах Вселенной, каков эволюционный путь этого вещества? Вы мне рассказали, как формировалась жизнь на Земле и почему это можно считать эволюцией неживой природы, её дальнейшей самоорганизацией и так далее. А всё остальное, вся остальная масса вещества во Вселенной, как она эволюционирует?

М.К. Жизнь можно рассматривать как естественный процесс эволюции материи…

М.Л. Сначала отойдём немножко от жизни в сторону неживой материи. Допустим, мы забудем о начальных нескольких минутах – сначала всё это однородно расширялось, а потом появились неустойчивости. И сначала появляются отдельные фрагменты материи. И там шли, насколько я понимаю, с большой эффективностью реакции антианнигиляции, излучение превращалось в вещество. Это вещество разлеталось сначала с огромными скоростями, постепенно скорости замедлялись, формировались мощные гравитационные силы. И вещество фрагментами образовывало протогалактики. Наступила тёмная эпоха. Излучение было микроволновым, оптического света не было, и эта тёмная эпоха длилась много миллионов лет.

Из протогалактик образовались первые звёзды. Они были очень яркие, они были очень большие, больше Солнца в сотни раз по диаметру. Они привели к сильной ионизации окружающего молекулярного газа. Я, конечно, опускаю целый ряд моментов. И всё это послужило началом того этапа расширения Вселенной, который длится до сих пор. Потом из протогалактик получились звёзды, а потом звёздные системы – галактики, а далее – скопления галактик. Это всё можно наблюдать, это достижения оптической и радиоастрономии, среди которых следует упомянуть открытый Хабблом важный закон разбегания галактик, который лежит в основании теории Большого взрыва и подтверждает модель расширения Вселенной из первоначальной сингулярности.

Вопрос в другом: и что дальше? Но прежде: не что дальше, а что внутри всего этого дела? Уже ясно, и мы сегодня немножко касались этого, что химические элементы формировались в недрах звёзд где-то уже спустя миллионы лет после взрыва. Из данных астрономии, которые сейчас позволяют ретроспективно «уйти» на несколько миллиардов лет назад, видно обеднение спектра излучения далёких объектов – количество химических элементов было меньше, чем сейчас. Но ведь вещество действительно составляет очень малую часть Вселенной. Всё остальное – тёмная материя: это элементарные частицы, но тут много дискуссионного, неоткрытого до конца. А вот дальше, если мы будем говорить о структуре галактик, эволюция которых прослежена и неплохо, то там можно выделить отдельные звёздные системы. Теперь уже известно, что существуют планетарные системы не горячие, некие тела больших размеров, которые не коллапсируют, у которых температура не несколько тысяч градусов – это была версия, – а гораздо меньше, и где возможны условия для других процессов. Так вот что это такое? Мы видим уже новые агрегатные состояния вещества, есть образования не просто газов, а конденсированых сред: жидких, твёрдых. Они принимают определённую форму, которая определяется динамикой их движения, и если у них есть атмосфера – газовая оболочка вокруг них – то формы получаются более гладкие, сглаженные.

Бурная история Земли, которая тоже неплохо изучена, говорит о том, что сначала это была горячая планета (но не сверхгорячая, как звезда), и там была бурная тектоническая деятельность, менялся химический состав атмосферы, менялось содержание разных элементов в ней, которые были захвачены на предыдущей стадии.

Вот эволюция неживой материи. От отдельных атомов к молекулам, к изменению агрегатного состояния, к образованию «огромных» форм из этих агрегатных состояний гидросферы, атмосферы, суши. Плюс взаимодействие с очень сложными процессами изменений климата, я уже не говорю о погоде. Плюс учёт природы, как огромной системы, как того, что изучают науки о земле. С учётом различных полей, которые влияют на наши условия, – это электромагнитные взаимодействия и гравитационные. Всё остальное находится гораздо более компактно. Так вот это эволюция неживой материи.

Я думаю, тут можно поставить и точку, конечно, если говорить о том, что нынешнее состояние довольно протяженно во времени – и будет протяжённым. И это существенный момент.

М.К. Позвольте мне, а то сейчас время закончится. Надо нам всё-таки сказать о том, что формирование жизни – это естественный процесс эволюции материи. И везде во Вселенной, где имеются соответствующие условия, может существовать жизнь. То есть, Земля – это не единственное космическое обитаемое тело. Не единственное. И если учесть, что во Вселенной имеется около десяти в одиннадцатой степени звёзд, которые могут иметь планетные системы, то вероятность таких условий, как на Земле, повышается. И ещё я хотел бы обратить внимание на то, что и неживая, и живая природа обладают модульным принципом построения.

М.Л. Я согласен.

М.К. Сейчас особенно большие успехи делает генетика. Показано, что эволюция идёт не в результате точечных мутаций изменения гена, а модулями, как в архитектуре. Вы можете из кирпича построить и простую хижину, и дворец, и храм. И вот из этих генов можно построить любой – ну, не любой, а разные организмы.

М.Л. И вот тут важно проследить переход от того, что мы знаем о неживой материи, к живой. В чём он заключается? Тут ответа нет пока, это сложный вопрос.

М.К. Потому что чёткого перехода нет.

М.Л. Конечно. Но вместе с тем он позволяет определить некие формы переходные, которые, с одной стороны, по своей структуре, атомному составу, могут быть отнесены скорее к неживой природе, но которые приобретают новые функции, которые могут их отличать от обычной неживой природы в дальнейшем развитии, самоорганизации.

М.К. Всё-таки эволюция квантована, хотя ты, по-моему, с этим не очень согласен? Поэтому есть индивидуумы, есть отдельные виды, есть мужчины, есть дети – это всё кванты жизни. Поэтому переходные формы, о которых ты сказал, мы не наблюдаем. Нет переходных форм между живым и неживым.

А.Г. Но мы и эволюцию не наблюдаем. Мы наблюдаем только историю эволюции.

М.Л. Это могло совершиться когда-то.

М.К. В общем-то есть некоторые наблюдения по формированию новых видов, но они очень скромные, сейчас о них говорить, по-видимому, не стоит.

М.Л. Конечно. Дело в том, что и существование науки, которая позволяет всё это проследить, – это ничтожная искорка. Такой ничтожный момент времени, что тут вопросов можно задать много, и даже задать их ещё надо уметь. Поэтому вот путь, который мы считаем очень перспективным: первое – и в неживой, и в живой природе происходит усложнение. Второе – очень существенны процессы самоорганизации, которые и могли быть тем переходным мостиком, который преодолел этот разрыв.

И где-то должны были быть, конечно, качественные скачки…

Возникновение биологической информации

Участник:

Дмитрий Чернавский – доктор физико-математических наук

Александр Гордон: Доброй ночи! Феномен возникновения живого входит в явное и, я бы сказал, яркое противоречие с теорией вероятности – не только феномен возникновения, но и биологической эволюции. Принято считать, что вероятность возникновения жизни приблизительно равна вероятности самосборки самого современного «Боинга» из деталей, которые валяются на свалке. Но так ли неодолимы эти противоречия между теорией вероятности и возникшей всё-таки жизнью?