Проблема возникновения всего живого существовала уже во времена Платона. В цитате из диалога «Софист», приведенной ранее, говорится о двух возможных версиях: творчество Бога и самопроизвольное возникновение. Определение творчества довольно понятно, это способность к созданию нового. А что можно понимать под «самопроизвольной причиной, производящей без участия разума»? Ведь и современная теория абиогенеза (возникновение жизни из неживого), в сущности, именно так и формулируется. Предполагается, что когда-то давно Земля была сильно нагретым шаром, и температура на ее поверхности была достаточно высока для существования каких-либо форм нынешней органической жизни, но постепенно ее поверхность остыла и стала пригодной для появления жизни. То, что внутри нынешней Земли находится горячая магма, которая время от времени вырывается на поверхность через вулканы, является веским аргументом в пользу этой гипотезы. Сейчас непосредственного возникновения живого из неживого не происходит, после известных опытов Луи Пастера в середине 19-го века это не подвергается сомнению. Но когда-то давно это должно было произойти, ведь на раскаленной Земле жизни быть не могло, а сейчас она есть.

И сегодня, как и во времена Платона, люди делятся на тех, кто допускает существование Творца, и тех, кто считает, что все произошло само собой без вмешательства разумной силы. Официальная наука сейчас на стороне последних. Предполагается, что вначале была химическая эволюция, которая привела к созданию первого живого существа, а затем началась биологическая эволюция, которая привела к созданию всего нынешнего многообразия жизни. В основе биологической эволюции лежит принцип естественного отбора, то есть стремление живых существ к выживанию приводило к появлению все новых и новых видов. В основу химической эволюции можно заложить только действие физических или химических законов, в результате которого возникают сложные химические соединения, которые становятся все сложнее, и, наконец, приобретают свойства живого.

Но если мы сегодня сравниваем сложность неорганических химических элементов и тех, которые находятся в живых организмах, то видим, что между ними есть очень существенная разница. Первые довольно просты по структуре, а вторые могут содержать молекулы с очень сложной структурой. Доля живой материи очень мала на поверхности планеты, и только она содержит химическую сложность молекул и биологическую сложность живых структур. Остальная неорганическая материя очень проста в химическом плане, и, в сущности, не подвергалась никаким значительным изменениям в сторону усложнения за время своего появления из недр на поверхность. Ведь в срезах твердой породы довольно четко различаются геологические временные слои, которые отложились сотни миллионов лет назад, и с тех пор их химический состав заметно не менялся. Океан и атмосфера также существуют очень долгое время и их химический состав (за исключением живого, конечно) тоже очень прост. Хотя в этих средах, в отличие от твердой породы, постоянно происходит энергичное перемешивание, ведущее к столкновениям атомов и молекул, которое необходимо для образования сложных составных молекул.

Однако, несмотря на частые столкновения, ни в атмосфере, ни в океане сложных молекул не образуется. Почему же мы должны ожидать, что когда-то давно они, все-таки, смогли появиться в так называемом «первичном бульоне»? Сейчас более модно говорить о «мире РНК», но суть гипотезы осталось той же. На это обычно возражают, что они появляются, но уже существующие живые бактерии используют их в пищу. Это возражение, конечно, очень слабое. Ведь могли бы накапливаться необязательно органические вещества, но и какие-то сложные по химическому составу вещества, которые не годятся в пищу. Но такого не происходит, кроме различных простых солей и песчинок, которые появляются в результате размытия твердых пород водой, ничего в океане не образуется.

Несмотря на отсутствие каких-либо данных о возможности образования сложных химических соединений вследствие действия природных стихийных сил, эта гипотеза остается основной в современной науке. Ставились даже специальные опыты для подтверждения возможности образования сложных органических соединения в условиях близких к природным. Широко известен эксперимент Миллера-Юри, проведенный еще в 1953 году. Схема эксперимента показана на рисунке.

Рис. Схема эксперимента Миллера-Юри (из «Википедии», 2014)

Собранный аппарат представлял собой две колбы, соединённые стеклянными трубками в замкнутую цепь. Заполнявший систему газ представлял собой смесь из метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и монооксида углерода (CO). Одна колба была наполовину заполнена водой, которая при нагревании испарялась, далее водяные пары попадали в верхнюю колбу, куда с помощью электродов подавались электрические разряды, имитирующие разряды молний на ранней Земле. По охлаждаемой трубке конденсировавшийся пар возвращался в нижнюю колбу, обеспечивая постоянную циркуляцию. После одной недели непрерывного цикла Миллер и Юри обнаружили, что 10 %–15 % углерода перешло в органическую форму. Около 2 % углерода оказались в виде аминокислот, причём глицин оказался наиболее распространённой из них. Были также обнаружены сахара, липиды и предшественники нуклеиновых кислот.

Так как в опыте Миллера-Юри использовался высоковольтный разряд в газе, имитирующий молнии в атмосфере, то в месте разряда молекулы газа разбивались на отдельные ионы, которые при выходе из зоны разряда могли соединяться в произвольном порядке, образуя новые химические соединения. Неудивительно, что больше всего из аминокислот было обнаружено именно молекул глицина, так как это простейшая из них, содержащая всего десяток атомов в своем составе (NH2 – CH2 – COOH). Другие молекулы аминокислот могут содержать до двадцати и более атомов, поэтому, очевидно, вероятность их появления должна уменьшаться по мере роста числа атомов в составе.

Удивительно другое, почему за прошедшие полвека эти опыты всего лишь повторялись в том же или несколько ином виде. А почему бы было не расширить эти опыты? Например, снять временную зависимость, отметив на графике, как изменяется количество аминокислот во времени (через час, через день, через неделю и т. д.). Вполне возможно, что начиная с какого-то момента времени, содержание аминокислот больше и не росло, а вышло бы «на полку», то есть реакция пришла бы в состояние равновесия. А это очень вероятно, ведь электрическому полю в газовом разряде без разницы какое вещество разбивать на ионы – простой трехатомный газ или сложную многоатомную аминокислоту. Все-таки, довольно очевидно, что газовый разряд – это не место для объединения простых атомов в сложные, а место, где, наоборот, связи между атомами рвутся под воздействием разогнанных электрическим полем ионов и электронов.

С другой стороны, если убрать разряд из схемы опыта Миллера-Юри, то время ожидания появления хотя бы одной молекулы аминокислоты в результате только кипячения и перемешивания увеличится до совершенно неприемлемых величин: даже не сотен или тысяч лет, а гораздо больше. Это связано с соотношением величин тепловой энергии при кипячении и энергии связи в молекуле газа. Энергия связи в молекуле газа составляет обычно несколько единиц электрон-вольта (1 эВ = 11600°K), а тепловая энергия молекул при кипячении составляет всего одну тридцатую долю от электрон-вольта, то есть примерно в сотню раз меньше энергии связи. А это значит, что даже в самой дальней части «максвелловского хвоста» распределения по энергиям, где находятся самые быстрые молекулы воды, нет молекул воды с энергией достаточной, чтобы ионизовать хотя бы один атом газа. Другими словами, энергии кипячения воды просто недостаточно для того, чтобы образовалась хотя бы одна молекула аминокислоты. Но в принципе, за много лет она может и возникнет из-за действия каких-либо других причин, например, жесткого космического излучения.

Понятно, что при более тщательном проведении опыты типа эксперимента Миллера-Юри, скорее всего, продемонстрируют невозможность возникновения сложных органических молекул под действием только природных стихийных сил, то есть смысл их интерпретации будет обратный тому, который существует сейчас.

Для иллюстрации «творческих возможностей» фактора случайности проведем следующий мысленный эксперимент, являющийся как бы продолжением опыта Миллера-Юри. Предположим, у нас уже есть в наличии необходимый исходный набор аминокислот. И в качестве следующего этапа их нужно объединить в упорядоченную линейную цепочку аминокислот для какого-то белка, то есть сделать то, что в живой клетке выполняет рибосома. Обычный белок может содержать в цепочке тысячи аминокислот, но для простоты, мы ограничимся случаем, когда их число в районе одной сотни. Предположим, далее, что мы помещаем эту сотню аминокислот, уже готовую для объединения, в некий электрический разряд как в опыте Миллера-Юри. Но, конечно, не в реальный разряд, который может и разрушать уже существующие аминокислоты, а некий вымышленный, специально предназначенный для наших целей. Этот разряд нужным нам образом точно ионизует аминокислоты с двух сторон и таким образом идеально подготавливает их к последующему взаимному объединению в цепочку из сотни аминокислот.

Однако, после такого идеализированного разряда в дело вступает фактор случайности. Ведь эта сотня аминокислот может объединиться в любом порядке, а нам нужно получить конкретный белок, то есть порядок должен быть вполне определенный. Ясно, что с первого раза нужный порядок может и не получиться. Так как опыт у нас идеализированный, то предположим, что в случае неудачи, мы можем в другом специальном разряде разделить полученную цепочку снова на исходную сотню аминокислот, а затем повторить все заново, и так до тех пор, пока не получим нужный порядок. Попробуем оценить, сколько в среднем времени потребуется, чтобы получить нужную нам линейную цепочку аминокислот в этом идеализированном эксперименте.

В сущности, нам нужно расположить сотню различных элементов в нужном порядке. Оценим вероятность этого события из следующей модельной задачи. Положим, что мы имеем рулетку с всего одной лункой и одним шариком. После бросания шарика на вращающуюся рулетку он всегда в итоге попадет в эту единственную лунку. То есть в этом случае нам достаточно единственного опыта для получения нужного результата. Далее, увеличим число лунок и, соответственно, число шариков, до двух, и занумеруем их. Тогда после вбрасывания шариков на рулетку возможно два варианта: правильный, когда номера шариков и лунок совпадут, и неправильный, когда они не совпадут. То есть в этом случае в среднем каждое второе бросание даст верный результат. В случае трех лунок и трех шариков, среднее число бросаний увеличится до шести. Так как первый шарик попадает в нужную лунку с вероятностью одна третья (три свободных лунки для него), второй с вероятностью одна вторая (для него уже осталось только две свободных лунки), а третьему остается только занять свободную лунку, то есть у него вероятность единица. Перемножая вероятности для каждого шарика, и получаем величину в одну шестую, то есть в среднем нужно шесть бросаний. Добавление четвертой пары шарик-лунка увеличивает число средних бросаний еще в четыре раза, то есть до двадцати четырех. Добавление пятой пары, увеличивает среднее число еще в пять раз до 120, и т. д. Легко прослеживается закономерность, что число необходимых бросаний в случае наличия в рулетке N пар шарик-лунка равно произведению всех чисел от 1 до N, то есть N! (читается N – факториал).

Если бы нам нужно было собрать в линейную упорядоченную цепочку всего пять аминокислот (а не сотню), то нам понадобилось бы повторить наш опыт с идеализированными разрядами всего 5! или сто двадцать раз, что вполне приемлемо и выполнимо. То есть фактор случайности при небольшом числе объединяемых элементов не является большой проблемой. Посмотрим, сколько раз следует повторить опыт, если нужно упорядочить случайным образом не пять, а, все-таки, сотню аминокислот. Калькулятор показывает, что 100! равно некому целому числу, в котором 158 знаков. Как понять, насколько велико это число, если число миллиард имеет только 10 знаков, а триллион имеет всего 13 знаков?

Предположим, что мы повторяем наш идеализированный опыт по типу Миллера-Юри для получения упорядоченной цепочки в сотню аминокислот с частотой один раз в секунду. Тогда за год мы успеем провести около 30 миллионов попыток, а это число всего с 8 знаками. Даже если мы увеличим время с одного года до 4,5 миллиардов лет (а это возраст Земли), то и тогда число попыток ограничится числом всего с 18 знаками, а это, по-прежнему, значительно меньше того, что нам надо. Даже увеличение частоты эксперимента вместо одной попытки в секунду до миллиона попыток в секунду дает суммарное число попыток за время существования Земли равное числу с 24 знаками, которое далеко не дотягивает до нужных нам 158 знаков.

Тогда пойдем по пути увеличения числа опытных установок, в этом случае и число совершенных попыток увеличится пропорционально числу опытных установок. Не будем мелочиться и возьмем достаточно большое число опытных установок, на каждой из которых будем одновременно проводить опыты со скоростью миллион в секунду. Пусть их число будет содержать 50 знаков, это примерно равно числу всех атомов, из которых состоит наша планета. Тогда для суммарного числа опытов на всех этих установках за 4,5 миллиарда лет мы получим в итоге огромное число с 74 знаками. Увы, и это оказывается очень мало в сравнении с нужным нам числом попыток (158 знаков). А чтобы получить нужное нам число опытов, следует добавить таких планет как наша Земля еще столько же, сколько атомов во Вселенной. Причем, на каждой из них будет работать столько установок, сколько атомов на Земле, и каждая будет совершать миллион опытов в секунду в течение 4,5 миллиардов лет. И вот тогда, где-то на одной из этих бесчисленных установок мы получим, наконец, расположение сотни аминокислот в нужном нам порядке.

Вот такая любопытная арифметика получается, чтобы расположить пять аминокислот в заданном порядке достаточно провести всего сто двадцать случайных попыток, а для той же процедуры из сотни аминокислот не хватит и размеров всей Вселенной. Теперь представим следующую ситуацию. Весь вечер мы провели в безуспешных попытках с рулеткой из ста шаров и ста лунок, а наутро пришли и увидели, что все шары разложены точно по своим местам. Поверим ли мы, что здесь обошлось без вмешательства «разумной силы»? После только что разобранной задачи очень трудно в это поверить. А в качестве «разумной силы» здесь мог выступить любой школьник, и за пару минут разложить шары по номерам.

Пожалуй, следует сделать одно уточнение, хотя оно и не влияет на верность полученного конечного результата. Так как стандартных аминокислот в белках всего 20, то задачи о ста шарах и ста аминокислотах не эквивалентны. В сотне аминокислот есть повторяющиеся, а, следовательно, они взаимозаменяемы, поэтому число вариантов будет меньше. Например, положим, что каждая из 20 аминокислот встречается в нашей сотне равномерно, то есть по 5 раз. Тогда число выбросов для каждой двадцатки будет 20! то есть полное число переборов для пяти двадцаток будет (20!)5. А это число всего с 92 знаками, но и его вполне достаточно, чтобы наша оценка о невозможности осуществления такого огромного числа проб осталась в силе. Для того, чтобы получилось число как с сотней шаров (158 знаков), нужно брать не сотню аминокислот, а побольше, где-то в районе 170 штук.

На этом примере с шарами или аминокислотами можно наглядно видеть, что при увеличении сложности задачи «творческие способности» фактора случайности очень быстро стремятся к нулю. Поэтому когда нас пытаются убедить, что сложные белковые молекулы, состоящие из тысяч (даже не сотен) упорядоченных атомов, могли возникнуть из-за каких-либо случайных взаимодействий более простых соединений между собой, то относиться к этому нужно с большой осторожностью, – скорее всего, это обман или самообман, выдача желаемого за действительное.

Если мы видим разложенные сто шаров в нужном нам порядке, то мы поверим в случайность или в разумное целенаправленное вмешательство? Да, формально это может быть и случайность, хотя вероятность невероятно мала (1/100!). Однако в этом и разница, что целенаправленное разумное действие делает то, что невероятно и невозможно для случайности вполне возможным и выполнимым. Если мы найдем в пустынной труднодоступной местности в горах часовой механизм из шестеренок и болтиков, то в принципе возможно предположить, что он собрался сам собой в результате действия стихийных сил без вмешательства разума. Действительно, шестеренки и болтики могли появиться в результате вулканического извержения. Ведь лава может застывать в весьма причудливых формах, а значит, могут случайно образоваться и капли в виде правильных шестеренок и болтиков. После этого порывы ветра могут собрать все это вместе в часовой механизм.

Предложенная версия в принципе выполнима, но в реальности нет. Никто в здравом уме не поверит, что часовой механизм мог создаться без вмешательства разумных сил. Для археологов, ведущих раскопки, даже грубо обтесанный камень или черепок от кувшина служат неоспоримыми свидетельствами, что их сделал человек. А вероятность их возникновения под действием случайных сил куда выше, чем часового механизма. Все сложное, что научилось делать человечество, может быть в принципе создано за счет случайных сил, если дать бесконечное время на их работу. Но оно должно быть настолько бесконечно большим, что время существования нашей планеты будет бесконечно малым по сравнению с ним.

Прейскурант того, что могли создать стихийные силы, весьма ограничен. Он примерно одинаков для Земли, Луны или Марса. Это горные массивы, песчаные или пылевые пустыни, жидкие лавы внутри планет. На Земле еще есть водяной и воздушные океаны и сопутствующие им явления: ветры, облака, дожди, реки, грозы и т. п. Мы понимаем, что почти все, созданное человеком, не могло быть создано стихийными силами, ну за исключением самых простых вещей: выкопать яму, собрать песок в кучу и т. п. Но, когда дело касается живой природы, многие допускают, что ее сложность, которая еще выше человеческой техники, вполне могла возникнуть сама собой под действием стихийных случайных сил. Почему же люди в здравом уме идут против логики и очевидности? Ведь совершенно понятно, что живая клетка намного сложнее часового механизма, и не могла возникнуть без вмешательства разумных сил, случайный перебор здесь бессилен и абсолютно неприемлем в качестве творца. Неужели только из-за того, что мы не видим (или не хотим видеть) творцов живого, нужно идти против логики и здравого смысла и изобретать гипотезы самосборки?

 

Клетка как производство, ее управляющий центр

Клетка является элементарной ячейкой жизни. Все живые организмы состоят из клеток, а простейшие из них – одноклеточные, всего из одной клетки. К настоящему времени структура и функции отдельных элементов клетки изучены очень подробно. Клетки всех организмов очень похожи по строению и основным свойствам. Клетки растений отличаются от клеток животных тем, что у них нет клеточного ядра. Схематическое изображение животной клетки показано на следующем рисунке:

Рис. Схематическое изображение животной клетки (из «Википедии», 2014)

На схеме клетка не выглядит слишком сложной, в реальности же число различных элементов в ней огромно. Например, одновременно в ней работают десятки тысяч «молекулярных машин» – рибосом, которые «печатают» цепочки аминокислот для белков в соответствии с последовательностью нуклеотидов в информационных РНК. Энергетическая система клетки состоит из многих тысяч «подвижных электростанций» – митохондрий, которые обеспечивают энергетический баланс в многочисленных процессах внутри клетки.

Объем клетки ограничен мембраной, внутри которой находится цитоплазма. «Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы, в которой «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки (у которой есть ядро) строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки» (Википедия, статья «Клетка», 2014). То есть в клетке есть и своя развитая транспортная система как в крупном сборочном цеху.

Понятно, что когда-то наша планета была раскаленным шаром, и клеток тогда не было, потом она остыла и клетки появились. Скачок между неорганической породой и клеткой просто огромный, здесь не может быть и речи о случайном возникновении без вмешательства разумной силы. Выше было показано, что всего сотня элементов не может случайно собраться в нужном порядке за время существования нашей Вселенной. А с чем можно сравнить сложность клетки? По своей сложности она не часовой механизм и даже не автомобиль или робот. С учетом того, что все необходимые для ее функционирования сложные элементы и молекулярные машины собираются внутри нее, а также того, что она может произвести свою точную копию, для имитации некоего подобного замкнутого цикла в людском производстве нужно строить целую систему заводов и фабрик, начиная от добычи полезных ископаемых, производства станков, и заканчивая производством компьютеров и программного обеспечения для них. И вот эта система заводов, способная себя произвести, и будет эквивалентом одной клетки. И нужно еще учесть, что в клетке нет людей, чтобы этим всем управлять, то есть система заводов должна быть полностью автоматизированной. С учетом того, что первые клетки появились миллиарды лет назад, очевидно, что уже тогда разумные силы их спроектировавшие, имели технический уровень выше, чем наша современная цивилизация.

Но, помимо невозможности возникновения клетки без вмешательства разума, есть еще и другой аспект, которому обычно совсем не уделяют внимания. Дело в том, что такая сложная система не может существовать без соответствующей системы управления. Те процессы, которые мы наблюдаем в теле клетки – это только внешняя исполнительная часть, наподобие того, как в цеху с автоматическим производством, мы не можем видеть программ управления, а только результат их действия в виде работающих станков и движущихся транспортеров с заготовками или готовой продукцией. Подчеркнем, что клетки нельзя рассматривать как необычайно сложные часовые механизмы или машины, которые были когда-то созданы природой, а теперь работают сами по себе как вечные двигатели. А именно такой взгляд является доминирующим в современной науке, потому что она даже не пытается понять, как работает живая клетка, кто или что управляет комплексом сложнейших процессов в ней. Все усилия направлены лишь на то, чтобы понять, как же она возникла когда-то очень давно.

Можно ли представить машины или механизмы, которые способны восстанавливать произвольно отрезанную часть? Таких нет. А одноклеточные существа, такие как амеба, способны регенерировать небольшие отрезанные куски. Конечно, мощное производство, которое способно копировать себя, наверно сможет восстановить и свою разрушенную внешними силами часть, но программа, которая управляет таким производством, по уровню сложности должна быть сравнима с искусственным интеллектом. Ничего подобного искусственному интеллекту в клетке увидеть невозможно, хотя ее компоненты уже исследованы и описаны вплоть до уровня отдельных атомов.

Раньше, когда процессы в клетке были не столь хорошо изучены, существовала надежда, что роль управляющей программы в клетке выполняют последовательности молекул ДНК в хромосомах. Но сейчас довольно очевидно, что хромосомы являются просто складом шаблонов или матриц, которые используются на начальном этапе в производстве белков. То есть они являются одним из многочисленных объектов, над которыми производятся действия управляющей клеткой программы.

В клетке присутствуют многие химические соединения: вода, углеводы, жиры, – но для особо сложных и ответственных конструкций основными строительными блоками служат нуклеотиды и аминокислоты. Из нуклеотидов построены молекулы ДНК и РНК, а из аминокислотных остатков – белки. Число атомов в этих нуклеотидах (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил) около полутора десятков, аминокислоты белков (число которых двадцать) содержат от десяти до почти трех десятков атомов. Белки имеют общую схему построения сложных молекулярных конструкций: сначала собирается длинная цепочка аминокислот (полипептидная цепочка), затем она сворачивается в клубок, то есть ей придается нужная пространственная конфигурация, после чего может происходить доводка до конечной формы путем отрезания лишних элементов или добавления каких-то нужных для функционирования атомов, которых нет в составе аминокислот. Простые белки типа инсулина содержат всего около сотни аминокислотных остатков, а многие сложные белки могут содержать сотни тысяч атомов.

В современной науке принято придавать молекулам ДНК, образующим хромосомы, особую роль хранителя генетической информации, которая определяет и задает все процессы не только в клетке, но и во всем организме. «Генетическая информация – информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов – генетического кода – в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК)… Реализация генетической информации происходит в процессе синтеза белковых молекул с помощью трех типов РНК: информационной (иРНК) (ее также называют матричной РНК, мРНК), транспортной (тРНК) и рибосомальной (рРНК). При этом генетическая информация копируется с матрицы ДНК на мРНК в ходе транскрипции, а затем мРНК используется как матрица для синтеза белков в ходе трансляции» (Википедия, статья «Генетическая информация», 2014).

Однако информация имеет смысл, если она может быть считана и использована по назначению, информацию может воспринимать только разумное существо или некий его эквивалент в виде программного устройства. В физике понятия «информация» нет, там есть понятие энтропия, характеризующее степень хаотичности ансамбля частиц. А если мы остаемся в рамках материализма, то должны полагать, что все процессы в клетке также материальны и имеют только физико-химическую природу. Если в клетке нет системы управления, то и об информации не может быть и речи, ее просто некому или нечему передавать.

Разумных существ наподобие людей в теле клетки нет, с этим вряд ли будут спорить. Значит, когда говорят о генетической информации, нужно полагать, что она может иметь отношение к некой управляющей системе, находящейся в клетке. В любом аппарате или машине, имеющей систему управления, можно пошагово проследить, как она действует. Инженеры, когда создают машину, продумывают и воплощают «в железе» все элементы системы управления, каждый управляющий сигнал можно проследить, будь он механический, гидравлический или электромагнитный. Увы, в клетке это сделать невозможно. Там все работает как будто по мановению волшебной палочки, видно как происходит процесс, а что его вызвало непонятно. Поэтому в научных статьях процессы в клетке обычно описываются только с точки зрения внешнего наблюдателя, то есть поясняется как это происходит, но не объясняются движущие причины. Это похоже на описание ребенком работы робота с прозрачным корпусом, он видит, как его части движутся внутри, но он понятия не имеет о микросхемах и датчиках, которые и управляют всеми действиями робота.

При создании белков, которые будут служить телом молекулярных машин, главной задачей является обеспечить им нужную форму и стойкость к воздействию внешних факторов, способных разрушить эту форму. Обычные полипептиды, то есть искусственно синтезированные цепочки аминокислот, а не созданные в клетке на рибосоме, при сворачивании в пространственный клубок создают неустойчивые формы. Во-первых, у них нет одной и той же конечной структуры, как нативная форма у белков, то есть конечная форма может быть разной у одной и той же цепочки. И, во-вторых, они существенно менее устойчивы к действию температуры и различных денатуратов. Если белки способны сохранять свою структурную целостность в каком-то определенном диапазоне параметров, то искусственные полипептиды начинают «разваливаться», то есть терять элементы структуры, практически сразу, как только появляется неблагоприятный фактор.

   1. То есть задача белка обеспечить молекулярной машине прочность и форму, что в обычных машинах делает «железо» или «hard». Например, белковые ферменты имеют тело с манипуляторами, которые «хватают» определенные молекулы и соединяют их вместе, что ускоряет ход химических реакций в миллионы раз. Но никакого «soft», то есть программного обеспечения, в теле молекулярной машины нет, а, как известно, любая машина без этого превращается просто в груду бесполезного железа. Так называемая «генетическая информация» в хромосомах к программе управления молекулярной машиной никакого отношения иметь не может, они просто физически находятся в разных местах и не взаимодействуют, да и сама «генетическая информация» – вовсе не код управляющей программы, а просто шаблон для копирования, который используют в своей работе молекулярные машины ДНК и РНК-полимеразы. ДНК-полимераза может работать и вне клетки, то есть в отсутствии генетической информации. На практике уже давно используют ПЦР (полимеразную цепную реакцию) для получения копий имеющегося в наличии образца ДНК.

Могут ли быть молекулярные машины просто механизмами наподобие часов, то есть работать без программного управления, которым снабжаются современные станки и машины? Видимо, для очень простых молекулярных машин такую возможность пока нельзя исключить. Однако для сложных молекулярных машин, таких как рибосома или РНК-полимераза, наличие программы управления выглядит обязательным условием. Так, например, у хорошо изученной бактерии кишечной палочки (Escherichia coli) найдено около сотни факторов, которые регулируют работу ее РНК-полимеразы (Википедия, статья «РНК-полимераза», 2014). Для механизма такое большое число регулировок выглядит неправдоподобным, а при наличии программы управления это не является проблемой. Если во время своей работы РНК-полимераза обнаруживает поврежденные участки ДНК, то привлекает другие ферменты для ее восстановления. Некоторые ДНК-полимеразы также обладают способностью исправлять ошибки во вновь собираемой цепочке ДНК. Если происходит обнаружение неправильной пары нуклеотидов, ДНК-полимераза откатывается на один шаг назад, исключает неправильный нуклеотид из цепочки и затем вставляет на его место правильный, после чего репликация продолжается в нормальном режиме. Понятно, что такое поведение РНК и ДНК-полимеразы слишком сложно для механизма без программы управления. Еще нужно принять во внимание, что молекулярные машины для своей работы обычно потребляют тепловую энергию окружающей среды. По сути, они повышают упорядоченность в некотором окружающим их пространстве, или, другими словами, понижают энтропию. А такое поведение возможно только при разумном или запрограммированном разумом вмешательстве, потому что под действием только физических законов хаотичность- (энтропия) в замкнутой системе должна увеличиваться.

Если по поводу простейших молекулярных машин еще можно спорить об их чисто механическом принципе работы без участия управляющих программ, то для сложных молекулярных машин уже очень затруднительно объяснить их работу без привлечения управляющих ими программ. И тем более невозможно объяснить работу клетки в целом без наличия в ней управляющего центра, ответственного за координацию и слаженность одновременной работы десятков и даже сотен тысяч молекулярных машин. В этом центре должна контролироваться целостность клетки, если она где-то нарушается, то выдаются команды молекулярным машинам на ее восстановление, в соответствии с «образом» целой клетки, который должен храниться где-то в памяти управляющей программы. Также должны существовать системы тревоги на случай вторжения в тело клетки инородных тел и борьбы с ними. Если изменяются внешние условия, например, температура, то соответствующие датчики должны давать команды на переход к аварийному функционированию систем клетки и т. п. То есть система управления клеткой должна быть мощной, информационно насыщенной, ее было бы невозможно не заметить, если бы она существовала в теле клетки. Но ее там нет, это совершенно очевидно. Однако, не менее очевидно, что она должна существовать. Парадокс можно разрешить, только признав, что она расположена в смежном пространстве, невидимом для нас, и оттуда управляет процессами в клетке. И эта управляющая система и есть, очевидно, та самая «жизненная сила», в этом случае для клетки, которую искали, не сомневаясь, что она существует, многие поколения ученых от Аристотеля до Ламарка.

Все естественные образования неживой природы действуют только в рамках подчинения физическим законам сохранения: массы, заряда, энергии и т. д., у них нет цели выше этого подчинения. В то время как те устройства и машины, которые создает человек, имеют другие цели и задачи, например, швейная машина должна сшивать куски ткани, компьютер правильно производить операции с числами. Конечно, эти устройства также действуют в ограниченных рамках физических законов, но они сконструированы так, чтобы помимо этого простого подчинения выполнять еще цели и задачи, нужные человеку. Атомы и молекулы нашего материального мира представляют собой очень гибкий конструктор с широчайшими возможностями для творчества. По сути, весь наш мир – это всего лишь различные комбинации нескольких частиц: протонов и нейтронов, из которых состоят ядра атомов, электронов, которые вращаются вокруг ядер, и фотонов, которыми обмениваются остальные частицы. Но ведь с помощью последовательности всего из двух цифр, например, нулями и единицами, в двоичном коде можно записать любую информацию: от романа Толстого или телефонной книги до многосерийного фильма. Также и из последовательности всего нескольких частиц можно образовать целую Вселенную. Другое дело, что нужен кто-то, способный увидеть не просто однообразную и унылую бесконечность одних и тех же частиц, а осознать разницу между отдельными телами и оценить красоту их разнообразного сочетания.

Не только клетка, но и молекулярные машины в ней имеют свои цели и сверхзадачи, далеко выходящие за рамки простого следования физическим законам. Такие сверхзадачи могли быть поставлены и осуществлены в реальной работающей конструкции только неким разумом, здесь просто нет других альтернатив. Все теории случайного возникновения жизни и клетки, как элементарной единицы жизни, держатся только на убеждении, что никакого разума до человека на Земле не было. А если завтра появятся представители этого древнего разума и скажут, что жизнь на Земле это результат нашего творчества, мы ее создали, и мы ее постепенно совершенствовали. Тогда все шаткие построения теорий случайного возникновения жизни мгновенно рухнут, потому что исчезнет единственный фиговый листок, который хоть как-то прикрывает очевидную нелепость аргументации о случайной сборке живых существ.

Одна из таких теорий, ставшая довольно популярной, предложена Ричардом Докинзом, и изложена в его книге «Эгоистический ген» (1977). Ричард Докинз известен как строгий материалист, который не приемлет ничего вне материального, и уж, тем более, никакой души, никакого Бога. Суть его идеи в том, что генам приписывается эгоистическое стремление к собственному сохранению или выживанию. И все живые существа, в том числе и человек, есть не что иное, как просто некие машины, которые гены построили для лучшего выживания. Под генами подразумеваются последовательности нуклеотидов, которые содержатся в хромосомах. Предполагается, что каждый ген ответственен за формирование определенного белка. Сразу возникает вопрос, а чем стремление к выживаемости у гена отличается от стремления к выживаемости у любой другой молекулы? Понятно, что ничем. Между атомами есть электронная связь, и если энергии налетающей частицы не хватает для разрушения этой связи, то молекула «выживает», а если хватает, то молекула разрушается. А почему же выбраны именно гены? По Докинзу они обладают способностью к репликации, то есть созданию своих копий. Конечно, и ребенку понятно, что если вытащить хромосомы из клетки и поместить их в пробирку с раствором, то никакой собственной копии они не создадут. Копию какой-то части хромосомной ДНК может создать ДНК-полимераза при определенных условиях. Так может логичнее назначить ответственными за создание «машин для выживания» вместо генов ДНК-полимеразу, как активное начало в производстве копий ДНК, или их вместе: и гены и ДНК-полимеразу? А как быть с РНК-полимеразами и рибосомами, ведь без них белков не создать? А еще нужны и сплайсосомы, так как бывает, что отдельные части гена находятся в разных местах хромосомы, и их надо выделить и объединить. Понятно, что в итоге мы вынуждены будем добавить все элементы клетки, чтобы получить полноценный репликатор, которым только клетка как целое и является.

Важно отметить еще и следующий момент. Даже если удастся создать полную копию клетки искусственным путем, разместив все многочисленные молекулы в нужном порядке, это не будет означать, что клетка станет живой и будет функционировать. Чтобы оживить эту большую группу молекул, к ним следует присоединить систему управления, которая у обычных клеток находится в смежном пространстве, без системы управления копия клетки останется мертвым муляжом.