Каспар Хендерсон - Книга о самых невообразимых животных. Бестиарий XXI века
И у радиолярий, и у другой группы планктона, фораминифер, по словам Томпсона, «мы можем наблюдать практически полную картину всех трансформаций, ведущих от формы к форме, всю систему ветвлений эволюционного дерева, словно никакие из форм никогда не исчезали и все переплетения жизни, прошлой и настоящей, проявлены как никогда.
Увлечение человека спиралями – давнее и неизменное. Изображения спиралей, хотя и довольно редко, встречаются на наскальных рисунках, сделанных более 20 000 лет назад, и уже гораздо чаще в изображениях различных культур доисторического и исторического периода. Наиболее древние из них – это обычно вариации на тему «простой» спирали (спирали Архимеда). Параболическая спираль (спираль Ферма) украшает предметы возраста примерно 6000 лет, в том числе, например, ягодицы глиняной фигурки женщины из долины Дуная. Тройные спирали выгравированы на огромном камне у входа в Ньюгрейндж – культовое сооружение, построенное в Ирландии около 5000 лет назад. Одно из самых впечатляющих сооружений человека, 52-метровый минарет Малвия, построенный в иракском городе Самарра между 848 и 852 гг. и сохранявшийся без серьезных разрушений до вторжения американских войск в 2003 г., имеет форму конусообразной спирали.
Можно предложить несколько объяснений нашей увлеченности спиралями. Во-первых, даже до того, как наука продемонстрировала, насколько они распространены в природе, человек интуитивно чувствовал в них проявление действующих в природе сил. Спираль как форма выражения постоянного движения приближается к метафоре самой жизни, сформулированной Карлом Вёзе: «Организмы – устойчивые узоры в турбулентном потоке». Как бы то ни было, если обратиться исключительно к фактическим доказательствам и статистике, распространенность спиралевидной формы – от цветной капусты до циклонов и от морских раковин до формирования звезд – просто поражает. Сегодня мы знаем, что спиралевидные формы присутствуют и там, где они не видны глазу: например, экмановская спираль в структуре ветра или воды под морским льдом или вихри Ленгмюра в воде на глубине. По крайней мере одно из колец Сатурна имеет форму спирали.
«Представьте, что ребенок играет возле лесного ручья, тыкая палкой в небольшое завихрение в течении, разрушая тем самым этот водоворот. Но завихрение снова восстанавливается. Ребенок снова нарушает его. Водоворот снова восстанавливается, и увлекательная игра продолжается. Вот и объяснение! Организмы – устойчивые узоры в турбулентном потоке» (Карл Вёзе).
Книга Томпсона расширяет представление читателя о разновидностях спиралей и других формах, воплощенных в живых организмах. Среди работ, способных вызвать изумление, она не имеет себе равных. Но как объяснение процесса эволюции и развития жизни она, однако, неадекватна. Томпсон и сам признавал, что находится лишь на «подступах» к теме. Но, когда Томпсон в последние годы жизни готовил переиздание книги, другие ученые уже начали по-новому понимать такие процессы, как метаболизм, фотосинтез, наследственность и развитие. Зарождалась молекулярная биология.
Генетик Джек Шостак (2010) предположил, что «простые физические силы», подобные тем, которые заставляют формироваться и разделяться мембраны клеток, могут еще сыграть определенную роль в попытках реконструировать происхождение жизни.
Одним из ключевых достижений этой революции, без сомнения, стало открытие в 1953 г. структуры ДНК и понимание того, что эта двойная спираль несет в себе «проект» любого живого существа. Изображение двойной спирали стало уже настолько обыденным, что мы иногда забываем, какое огромное значение имеют эти две спирали: сама жизнь во всем ее безграничном многообразии, развивающаяся поколение за поколением из относительно простой и, без сомнения, прекрасной геометрии «апериодического кристалла», в котором сгруппированные в шестигранники атомы объединены в пары оснований, словно образующие ступени винтовой лестницы.
Раковина наутилуса
А теперь представьте себе возраст ДНК! Она сформировала генетический код последнего общего предка, жившего между 3,8 млрд и 3,5 млрд лет назад. Редкие скалы на поверхности Земли могут похвастаться столь древним возрастом. ДНК древнее их всех. Вот вы сейчас набрали горсть пляжной гальки, и некоторым из этих гладких камушков, возможно, сотни миллионов лет, но ваша рука была сформирована с помощью механизма, несравненно более древнего. ДНК одновременно и очень молода: в каждом живом организме она постоянно синтезируется из других химических веществ. Со временем в кодирующих последовательностях и белках происходят изменения, иначе эволюция была бы невозможна, но сохраняется и определенная преемственность. У новорожденного младенца и трихоплакса (это еще более дальний родственник человека, чем, например, обыкновенные губки) есть несколько практически идентичных последовательностей, например ген p53, подавляющий образование опухолей.
Фраза «апериодический кристалл» используется в книге Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь?» (1944). «Шестигранники» – нуклеотиды аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц). В парах (А – Т и Г – Ц) они формируют пары оснований «цифрового кода» жизни.
И конечно, нельзя не упомянуть о размере ДНК. Если ДНК одной клетки вашего тела – почти 3,2 млрд нуклеотидных оснований, стиснутых в 46 хромосомах, – «распаковать» и объединить в одну молекулу, она была бы почти два метра длиной. В теле человека около 10 трлн молекул (это не считая микробных организмов-партнеров, которых в десятки раз больше); получается, что ДНК одного человека хватило бы, чтобы несколько сотен раз покрыть расстояние от Земли до Солнца (149 млн км). ДНК нескольких тысяч людей, объединенные в цепочку, могли бы достать до ближайшей звезды.
Самое древнее из обнаруженных на настоящий момент осадочных скальных образований – Нуввуагиттук на севере Квебека (Канада) – имеет возраст примерно 4,28 млрд лет, но большая часть поверхности Земли гораздо моложе.
Следствием такого большого числа пар оснований генома является если не бесконечная, то почти фантастическая возможность вариаций их последовательностей. Чтобы понять, как много может быть таких вариаций, представьте какое-нибудь выдуманное животное – вавилонская рыбка из рассказов Дугласа Адамса, пожалуй, подойдет – и представьте, что оно имеет такой же по длине геном, как и человек (это отнюдь не безосновательное предположение: геном двоякодышащей рыбы мраморного протоптера и некоторых видов саламандр в 40 раз длиннее). Так вот, давайте представим, что для вариаций будет использоваться только 1 % ее ДНК, если выбирать только из некодирующих секций (подобные эксперименты проводились на мышах без каких-либо очевидных негативных последствий). Общее возможное число вариаций составляет 232 000 000 или 109 632 960. Чтобы вы могли составить представление об этих цифрах: видимая Вселенная способна вместить не более плотно прилегающих друг к другу песчинок. Ближайшая точная копия вас может находиться всего-то в каких-то метрах от вас.
Попытки внедрить закодированный текст в некодирующие последовательности ДНК предпринимались неоднократно. В 2007 г. группа ученых под руководством Масару Томита вписала формулу в геном бактерии, в 2010 г. команда под руководством Крейга Вентера объявила, что им удалось закодировать три коротких текста в их «новую» бактерию, в том числе фразу Джеймса Джойса: «Жить, ошибаться, падать, торжествовать, воссоздавать жизнь из жизни». Место для записи текста в 1 % генома вавилонской рыбки гораздо больше, чем у бактерии, хотя, может быть, и его не хватит для всех книг в вавилонской библиотеке Хорхе Луиса Борхеса.
Другие две фразы: «Видеть вещи не такими, какие они есть, а какими они могли бы быть» из биографии физика Роберта Оппенгеймера и «Того, что я не могу построить, я не могу и понять» Ричарда Фейнмана.
Но оставим все эти баснословные цифры; главное, что именно различия в геномах, фактически кодирующих явления окружающего мира, делают возможным разнообразие живых существ – от миноги до Леди Гага. А любые попытки как-то более подробно описать это явление оказываются искусственными и напыщенными. Вот, например, что пишет редактор журнала Wires Кевин Келли, самопровозглашенный Главный диссидент: «ДНК создает величественных тридцатиметровых зауроподов, ювелирную утонченность переливчатых зеленых стрекоз, застывшее совершенство лепестка белой орхидеи и, конечно, сложнейший мозг человека». Гораздо ярче и короче юмористическое высказывание Джорджа Уолда (получившего Нобелевскую премию за работу в области физиологии и эволюции зрения): «Если геному хочется поплавать в океане, он становится рыбой, если ему хочется полетать в воздухе – птицей. А если геном желает получить гарвардский диплом, он становится человеком».
