Глава 0.

Так где же они (Multiverse)? (IV)

Так где же ОНИ? – спросим мы вслед за Ферми. Где может возникнуть жизнь – если Акт ее Божественного Творения рассматривать как эпизод сверхестественный, то есть не рассматривать вовсе? А если Жизнь возникает там, где это оказывается возможным, то обязательно ли ее возникновение приведет к появлению Разума? А появление Разума – обязательно ли приведет к Технологическому Взрыву, без которого ни о каких контактах с разумными представителями высших цивилизаций (кроме тех, что имеют характер внушений сверху, описываемых Торой, свитками Мертвого моря, Библией или любым, кто слышит голоса) не может быть и речи. Откуда ИХ ждать? И по каким признакам мы могли бы узнать об ИХ визите? Вопросов много; начнем с общего взгляда на мир, в котором существуем и МЫ, и ОНИ.

Подготовленные читатели знают, что Большой Взрыв – не последнее слово космологии, и что никакого начала Вселенной, согласно сегодняшним взглядам, скорее всего, не было, да и сама Вселенная нуждается теперь в уточнении «наша» – по крайней мере, для понимания графиков Воннегута – с их В  и Е . Уже более полувека предложенное Хью Эвереттом и существенно преобразованное современными инфляционными моделями (в том числе так называемой «теорией суперструн») новое квантово-физическое представление о мире рассматривает наше местообитание как одну из множества Вселенных, один из бесчисленных пузырьков так называемого «Мультиверса» (Multiverse – в противоположность Universe, Вселенной). Эти пузырьки постоянно образуются в «кипящем» и бесконечно существующем вакууме. Такой взгляд поддерживается сейчас большим кругом выдающихся ученых.

Число пузырьков, составляющих Мультиверс, по некоторым оценкам, чудовищно – не менее 101000 , как о том сказал в своей московской лекции «Многоликая Вселенная»профессор Стэнфордского Университета Андрей Линде, один из разработчиков новой космологии. Напомню, что число ВСЕХ элементарных частиц в нашей Вселенной – примерно 1087 . Это не может не означать, что некоторые из пузырьков обитаемы, а часть последних настолько незначительно отличимы и даже практически НЕотличимы от нашего, что ответ на вопрос одни ли мы в этом Многомирии теряет смысл: Разумеется, НЕТ! «Соединяющие» различные Вселенные Мультиверса топологические туннели и переходы, называемые «кротовыми норами», «червячными ходами» и т. п., проявляются как «черные дыры» различной массы, скорее всего, принципиально непроходимые для наблюдателя, – да еще и нагруженного информацией, да еще и в обе стороны. Но если бы даже проходимость между мирами имела место (например, за счет разворачивания свернутых измерений 10– или 11-мерного, как полагают теоретики, Мультиверса), она была бы сильно ограничена совместимостью физики, о которой (имея в виду физику нашей Вселенной) сегодня нельзя даже сказать, сохранится ли она неизменной на протяжении следующих миллиардов лет. Что же касается возникновения жизни, то – по некоторым расчетам – существует определенный набор Вселенных с близкими, пусть и не совпадающими с нашими, физическими константами, в которых она могла бы, тем не менее, возникнуть. Более того, «обнулив» некоторые из этих констант (например, исключив слабое ядерное взаимодействие), можно ожидать, что остальные, тем не менее, теоретически могут сформировать Вселенную, пригодную для возникновения жизни. Теоретически же можно смодифицировать и некоторые физические законы – и получить Вселенную с атомами, ядра которых будут состоять не только из протонов и нейтронов, но также из других барионов, содержащих, например, странный кварк. И такая Вселенная также может оказаться местом, в котором возникнет жизнь.

Представление о структуре Многомирия, математически вполне строгое, имеет своим следствием столь фантастические и столь далеко идущие выводы, о которых сказать «дух захватывает» – значит вообще ничего не сказать. Один из таких выводов – решающая (а не просто вносящая помехи в расчеты) роль Наблюдателя при фиксации того или иного квантово-механического события. Вывод этот – несмотря на всю его метафизику – отнюдь не философский, но математически обоснованный. Вот что говорил на этот счет Андрей Линде в своей московской лекции: «Занимаясь… экспериментами, мы подходим к… моменту, где вопрос о сознании вылезает на первый план, хотя… бо льшая часть нормальных физиков не считает, что это главное. Но… тогда возникает вопрос: сознание является просто функцией материи (или ее отражением), – или оно является условием существования всего мира, – или чем-нибудь еще? И вопросы эти даже на простом уровне достаточно нетривиальны». Между прочим, то обстоятельство, что человек в принципе не может «переварить» более 1010 ^ 16  (в соответствии с примерным числом синаптических связей в его мозгу) битов информации, немедленно ограничивает число возможных Вселенных Мультиверса именно этим значением.

Множество такой мощности представляет собой безбрежное поле для того, в каких Вселенных (и при какой физике) возникают условия для возникновения Жизни, и с какой частотой эта возможность реализуется. И тут Антропные Принципы различной силы перестают отпугивать атеистов своими телеологическими (и даже теологическими) ароматами. Как писал Стив Вайнберг, «Множество струнных теорий легитимируют антропные рассуждения, как новое основание для физических теорий: любые ученые, которые изучают природу, должны жить в той части [струнного] ландшафта, где физические параметры имеют значения, подходящие для появления жизни и ее развития вплоть до появления этих ученых».

Идеи Эверетта и Мультиверса – не плод воображения, но вполне логичный результат эволюции взглядов основателей квантовой механики. Логика Вернера Гейзенберга вполне соответствует этим идеям: «Классическая физика основывалась на предположении – или, можно сказать, на иллюзии, – что можно описать мир или, по меньшей мере, часть мира, не говоря о нас самих… Следует помнить, что то, что мы наблюдаем, – это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов. Научная работа в физике состоит в том, чтобы ставить вопросы о природе на языке, которым мы пользуемся, и пытаться получить ответ в эксперименте, выполненном с помощью имеющихся у нас в распоряжении средств».

Я коротко остановился на современных космологических представлениях не для того, чтобы описывать их физическую – или даже метафизическую – суть, но только потому, что вопрос «Где же ОНИ?» заставляет пристально оглядеться вокруг. Что до самих этих представлений, кто знает, как они трансформируются завтра? Как пишет Юрий Лебедев (http://www.everettica.org/article.php3?ind=26), вспоминая М. Булгакова, «обращенные к голове Берлиоза слова Воланда не менее справедливы, нежели теорема Пифагора или закон Архимеда: Факт – самая упрямая в мире вещь… Вы всегда были горячим проповедником той теории, что по отрезании головы жизнь в человеке прекращается, он превращается в золу и уходит в небытие. Мне приятно сообщить вам в присутствии моих гостей, хотя они служат доказательством совсем другой теории, о том, что ваша теория и солидна и остроумна. Впрочем, все теории стоят одна другой. Есть среди них и такая, согласно которой каждому будет дано по его вере. Да сбудется же это!»

Тот же Вайнберг рассказывал, что прочел однажды описание ученой дискуссии на конференции в Стэнфорде, в которой Мартин Рис (выдающийся современный астроном, Астроном Ее Величества – очень высокая научная должность! – и известный космолог) объявил, что уверен в реальности Мультиверса настолько, что готов держать за него пари на жизнь своей собаки, в то время как Андрей Линде возражал, что готов держать такое пари на свою собственную жизнь. Сам Вайнберг заметил, что у него самого «достаточно веры в Мультиверс, чтобы держать пари и на жизнь собаки Мартина Риса, и на жизнь Андрея Линде вместе взятых».

Вера, о которой говорил Воланд (с его дьявольским умом), конечно же, не ограничена конфессиональными – и какими бы то ни было – рамками, и он несомненно подписался бы под знаменитыми словами Вайнберга: Только попытка понять Вселенную поднимает жизнь человека над уровнем фарса и придает ей благородство трагедии. А такая попытка всегда начинается с парадоксальной и привлекательной теории. Между прочим, и Михаил Булгаков одно время состоял в Московском Отделении секции научных работников.

С точки зрения интересующего нас – в контексте этой книги – существования внеземных цивилизаций, чудовищное число Вселенных Мультиверса указывает, что возраст этих цивилизаций может намного превышать возраст нашей собственной. И тогда мысль об успешном решении ИМИ технической проблемы перехода между Вселенными может показаться не слишком фантастической. Вопрос о мотивах такого перехода обсуждать бесполезно. Каких-то полвека назад фантасты Homo sapiens предлагали прорезать просеки в сибирской тайге в виде геометрического символа теоремы Пифагора – для демонстрации наличия Разума на нашей планете. Сегодня мы, скорее, пожелали бы скрыть от других то, в чем и сами-то сомневаемся, – во избежание нежелательных и непредсказуемых последствий. Мотивы изменились на противоположные за очень короткий срок – в рамках одного поколения и одной (европейской) цивилизации.

…………………

Но в различных цивилизациях (и примерно в одно и то же время) наука развивалась совершенно несхожими путями. Число 0, например (номер этой главы), придумали древние индийцы, практически современники Аристотеля, совершенно несклонные к тому, что интересовало тогда греческую науку – к естествознанию и к истории. Зато они интересовались, в первую очередь, математикой, лингвисткой и психологией. Известный философ, индолог и буддолог Александр Моисеевич Пятигорский рассказывал о том, как в начале прошлого века в Оксфорд приехал из Индии один лама, который быстро освоил английский и прочитал на этом языке сотни книг. Этот лама (впоследствии весьма известный, его звали Рамануджан; он стал выдающимся математиком), комментируя эволюционную теорию Дарвина, отметил, что его «теория неинтересна; Дарвин, конечно, был гений, но крайняя интеллектуальная неразвитость». Вот такой оксюморон! А об одном сильном, хотя и невыдающемся, математике, с которым его тогда познакомили, сказал: «Вот у этого человека с головой все в порядке». Индийцы придумали не только ноль, но также поразрядное (позиционное) представление числа. Если бы этого не случилось, вообразите себе, какой была бы наша бухгалтерия, основанная на сложении в столбик римских чисел! Впрочем, античные греки – как и мы – пользовались десятичной системой и умели хорошо считать, как-то обходясь без символа ноля; миф приписывает происхождение десятичной системы греков их особой симпатии к музыкальной квинте. Хотя – с точки зрения чисто математической – десятичная система не имеет специальных преимуществ перед другими.

И опять: когда отнюдь не бесчувственному и не бездушному брамину Рамануджану дали прочесть английский перевод Освальда Шпенглера, он – по словам того же Пятигорского – сказал: «Ну, джентльмены, это же чушь полная, это вообще неразвитым человеком писалось». При том, что Шпенглер был одним из первых эрудитов своего времени, и в его знаменитом труде «Закат Европы» – как раз и изложена философия числа, и описано «изобретение» индийскими математиками ноля и позиционного представления чисел, для чего – по выражению автора – потребовалась «чувствительная душа брамина». Рамануджан, кажется, не читал Шпенглера по-немецки, и еще неясно, что бы он при этом сказал.

Последний вопрос из небольшой серии, приведенной в начале этой главы, – это: По каким признакам мы могли бы узнать ИХ? Ясно, что каковы бы ни были ИХ мотивы, удивительное желание осуществить непрямой (не предусматривающий визита) контакт с нами должно выражаться в виде некоего несомненно искусственного сигнала. Можно представить себе три варианта такого сигнала:

несомненно технологическое (не-природное) изделие,

волновой сигнал выраженной (не-природной) упорядоченности, например, периодичности,

направленная панспермия, маркированная информационными символами.

И только при установленном контакте сигнал может уже иметь свойства письма, читаемого адресатом.

Пример сигнала первого типа (со стороны земной цивилизации) – пластинки с рисунками и символикой, отправленные с аппаратами Пионер-10 и Вояджер в никуда: эти пластинки, скорее всего, никогда не достигнут адресата. Адресат – вообще тема отдельная. Очень образно ее описал Станислав Лем в своем «Голосе Неба»: адресат (цивилизация) должен быть готовым прочесть Послание, если оно обращено к нему – а не через его голову. Иначе из отдельных фрагментов, которые он окажется способным-таки прочесть, ему никогда не сложить целое. Изделие само по себе – крайне неэффективный способ установить контакт.

Пример сигнала второго типа (с «нашей» же стороны) – Послание Аресибо (можно прочесть в Wiki) в направлении шарового звездного скопления М13 (25.000 световых лет от нас). Оно содержит информацию, свидетельствующую о том, что где-то во Вселенной существуем мы – цивилизация на определенной стадии развития науки. Это единственная функция послания. Оно не содержит информационных символов (которые имели бы характерный вид – или о которых следовало бы предварительно договориться), и прочесть его чужаку – непросто.

Пример сигнала второго типа (но уже с ИХ стороны) – это так называемый Wow-Сигнал (можно также прочесть в Wiki), происхождение которого осталось неясным, и который больше (с 1977 года) так и не повторился. Случайность? Впрочем, послание Аресибо в направлении шарового звездного скопления М13 тоже никто не повторял.

Между прочим, Лем описывал сигнал весьма продолжительной периодичности – так что принимающая сторона не сразу оказалась способной даже осознать его искусственную природу. А когда осознала, все что удалось установить – это его «биофильность». Биофильность сигнала описана и у Артура Кларка в «Одиссее 2001». Сигнал у него приходил не из глубокого космоса, как у Лема, а из источников (имеющих очевидное не-природное, технологическое, происхождение), размещенных ИМИ на нашей планете.

Оба литературных примера, взятые из научной фантастики, отражают два обстоятельства: максимум фантазии, на который оказался способен интеллект наших современников (оба писателя – классики жанра), и единственное, как представлялось в ХХ веке даже людям с таким (можно сказать, профессиональным) воображением, осмысленное содержание ИХ возможного сигнала – его «биофильность», то есть способность обеспечить – или ускорить – формирование жизни или разума, что пролонгирует Антропный Принцип с довольно неожиданной стороны. Ненаправленная (изотропная) искусственная панспермия слишком затратна, естественная панспермия (то есть простая контаминация), весьма вероятная в рамках родной планетной системы, вряд ли имеет шансы выйти за эти рамки.

И вновь: не стану рассуждать о мотивах направленной панспермии. Однако, вряд ли тех, кто эту панспермию «направлял», не интересовал результат их работы. А это значит, что такой результат должен быть промаркирован – как маркируют эксперименты биологи, физики или химики, чтобы его узнавали свои – или имели в виду чужие, способные разглядеть клеймо или отличить почерк. Что именно следует промаркировать – и как? Один вариант маркировки я уже упоминал: геометрический образ теоремы Пифагора. Любопытно, однако, достаточно ли убедителен этот образ? Например, так называемое золотое сечение – образ не слишком убедительный: известно, что многие соотношения не только в живой, но и в неживой природе имеют характер золотого сечения. Трудно сказать, почему это так. Но вот арифметика сама по себе уже вполне может рассматриваться как основа для метки эксперимента. Арифметика представляется безусловным артефактом, очевидным продуктом разума. Две простейшие операции с числами (сложение и умножение), составляющие базовый арифметический синтаксис, нетрудно пометить числами, имеющими вид информационных сигнатур в позиционных системах счисления. Мы уже говорили, что, например, число 111  – это не три палочки (как римская цифра III), а именно сто одиннадцать таких палочек, условно изображенных по строгим позиционным правилам десятичной системы счисления. Римское CXI (те же 111 ) – число, которое трудно различается среди других и которое вряд ли послужило бы информационной сигнатурой. Но числа, вроде 111  (в меньшей степени – 11 ), распределенные по тексту в соответствии с простым (например, симметричным) паттерном, вполне могли бы служить меткой, указывающей на искусственную природу меченого объекта.

Что касается «живого материала», на который такую сигнатуру следовало бы нанести, то его основными свойствами должны быть достаточная пластичность в исходном состоянии и невероятная прочность (стабильность) – в последующем. Предлагаю читателю самостоятельно подумать, что бы могло послужить таким материалом. К возможному ответу на этот вопрос мы вернемся позже.

Итак, жизнь на Земле могла произойти либо естественным путем, либо стать результатом направленной панспермии. Вариантом последней (случайной, невольной) могла быть неудачная попытка колонизации, в итоге чего на месте гибели группы астронавтов выжили только инопланетные одноклеточные, ИХ симбионты или паразиты. С тех пор ИХ визит, скорее всего, либо не повторялся, либо вовсе не имел (пока) места. Либо – напротив – ОНИ и сейчас среди нас, но тщательно шифруются. В последнем случае и вправду имеет смысл «внимательно присмотреться к венграм» :) Но все же любопытно, что ОНИ посчитали бы заслуживающими внимания всходами? Нашу сегодняшнюю цивилизацию? Готовы ли мы сами с этим согласиться, поставив себя на ИХ место? Если ИХ здесь нет, то следует ли ожидать ИХ визита – или мы так или иначе сами обнаружим себя – с течением времени? Что касается альтернативы всей этой, по словам Крика, «довольно нехудожественной разновидности научной фантастики», то в Мультиверсе наверняка найдется такой мир, в котором жизнь, подобная земной, возникнет и без всякой панспермии. Поэтому гораздо интереснее оглянуться вокруг в собственной Вселенной.

 

Глава 13. Где они (Universe) и почему молчат? (V)

Так где же ОНИ? – повторим мы снова, оглядывая уже наш мир. Где тут могла возникнуть жизнь (и могла ли?), если – как мы договорились – Акт ее Божественного Творения считать гипотезой несерьезной. А если жизнь возникла там, где это оказалось возможным, то обязательно ли это привело к появлению Разума? А если привело – откуда ИХ ждать? И снова: по каким признакам мы могли бы узнать об ИХ визите?

В отличие от мира Мультиверс, где расстояниями (между Вселенными) и временем для их преодоления можно пренебречь – просто потому, что они не имеют там смысла, – наша Вселенная представляет собой мир столь гигантский и столь «ненаселенный» подходящими сгустками материи, что наш вариант жизни можно легко рассматривать либо как случайный, либо как «выращенный в пробирке». Если он имеет «естественное» происхождение, то упомянутый выше Антропный Принцип в необъятных просторах нашей Вселенной, скорее всего, реализовал его не один раз. Если же жизнь на Земле возникла в результате некоего разумного действия (например, направленной панспермии), то она должна быть каким-то образом, хотя бы временно, изолирована от цивилизации, которая «произвела посев», чтобы проследить его эффективность. Тогда изолирующими стенками «пробирки», в которой он осуществляется, вполне могут служить чудовищные расстояния до ближайших возможных объектов контаминации (или же вполне долгое незнание о возможностях их эффективно преодолеть). Масштаб расстояний во Вселенной хорошо иллюстрируется в книжке Френсиса Крика («Жизнь, как она есть») и во множестве других; не буду на этом долго останавливаться, достаточно следующего криковского образа. Расстояние до Солнца – одна астрономическая единица (150 млн км). Расстояние до центра Галактики – два миллиарда астрономических единиц. Расстояние до крайних, видимых с Земли галактик – в миллион раз больше, чем до центра нашей Галактики. Если это – предельно достижимое вооруженным глазом – расстояние уменьшить до одной астрономической единицы, то Солнечная система пропорционально съѐжится до размера едва различимой глазом пылинки. Запущенные с Земли Пионеры и Вояджеры, вероятнее всего, НИКОГДА и ни с чем не встретятся – как об этом выше и сказано.

Все эти расстояния и число возможных цивилизаций, «определяемое» знаменитой формулой Дрейка (см. далее) и произвольными модификациями ее параметров, имеют отношение, скорее, к вероятности существования цивилизаций, способных послать нам сигнал, нанести визит или засеять «нашу грядку», но не к самой гипотезе о панспермии. Последняя, возможно, и отодвигает далеко в прошлое проблему происхождения жизни вообще, но не стоит упускать из виду, что для Вселенной она может иметь одно общее решение, а для Земли – другое и частное. Разведение этих двух решений во времени и в пространстве и составляет суть гипотезы панспермии. В конце концов, основные вопросы, которые люди задают себе, попав в этот мир, – это: Кто мы? Где мы? Откуда пришли? Куда идем?

Поиск высокоразвитых цивилизаций в нашей Вселенной интересует нас с точки зрения оценки вероятного расстояния от НИХ до Земли, то есть времени, чтобы преодолеть это расстояние и осуществить «посев жизни». Косвенно на этом основании можно судить об ИХ технологиях и о характере контакта. Обмен «текущими» посланиями с использованием сигнала в радиодиапазоне – с нашими технологиями – удручающе неэффективен, поскольку скорость его распространения ограничена скоростью света, а расстояния до ближайших его источников в лучшем случае измеряются годами его пролета с этой скоростью. Вот почему обмен такими посланиями целесообразен только между цивилизациями, в которых развитие технологий прошло этап стремительного роста (мы находимся именно на этом этапе) и вышло на «плато», достаточная протяженность которого может обеспечить их взаимопонимание, их взаимный интерес и даже их взаимную безопасность, сближая их логику и их мотивации. Доступ к такому обмену для развивающихся или «отсталых» цивилизаций должен быть надежно закрыт. Пресловутое Молчание Космоса – еще один признак нашей «неразвитости» – и не столько технологической, сколько нравственной: агрессивность высокоразвитой цивилизации представляется абсурдом.

Что до «жизнетворного» сигнала, то и здесь – поиск подходящей для засева «грядки» и сама процедура направленной панспермии, учитывая плотность материи во Вселенной, выглядят чрезвычайно неэффективно; альтернативным решением (с отмеченными ограничениями) может оказаться дистанционное воздействие с целью оптимизации условий возникновения жизни (разума?). Если результат панспермии в узком смысле слова – это воспроизведение на новой планете жизни, молекулярные основы которой в основном повторяют исходный вариант, то более общая задача – организация условий для возникновения жизни – также может быть названа панспермией – в широком смысле. В любом случае для контроля «всхожести» и качества «урожая» возникает необходимость изоляции от источника. Очевидна аналогия с экспериментом, чистота которого требует маркировки, служащей, в частности, дополнительным элементом изоляции. Таким образом, наша задача – если жизнь на Земле стала результатом подобного эксперимента – сводится к тому, чтобы отыскать его метку. Ее обнаружение, в свою очередь, может служить свидетельством направленной панспермии – какой бы технологией она ни осуществлялась. Но если радиосигнал от разумной цивилизации может быть промаркирован, например, последовательностью импульсов, соответствующей достаточно протяженному ряду простых чисел (как это предлагали еще полвека назад физики из Корнеллского Университета Джузеппе Коккони и Филипп Моррисон), то результат направленной панспермии целесообразно маркировать более короткой меткой, которую можно было бы быстро отыскать и идентифицировать. С этой точки зрения, числа вида n111  – как мы уже говорили – вполне могут служить такой меткой (информационной сигнатурой). Чтобы ее разглядеть, надо найти место, где ее искать, и выбрать основу соответствующей позиционной системы счисления.

…………………

Номер этой главы – все те же – 111 , если таким выбором станет троичная система счисления (Р=3); в ней используются три символа, включая ноль (троичную систему с двумя символами -1, 0, +1 мы – в основном тексте – не рассматриваем). И он также вполне может служить информационной сигнатурой предполагаемого эксперимента, поскольку 13  – это 111 3 . Первые четырнадцать десятичных чисел («темная» колонка) в троичной системе записываются так («светлая» колонка):

Здесь, на взгляд автора, стоит прерваться и коротко поговорить о том, что может быть предметом панспермии, то есть о том, что такое жизнь – с позиций современной науки. Автор понимает, что тема, заявленная в этой главе, не завершена и обозначена лишь в самом общем виде. Развитие ее будет содержанием главы 1 , номер которой – в комбинации с номером этой главы – составит палиндром, последовательность символов, сохраняющая один и тот же смысл при чтении в обоих направлениях: 131 . А пока – объявленный перерыв (длительностью в одну главу).

 

Глава 21.

Что такое жизнь – и опять немного вирусологии (VI)

Несмотря на трудности с определением понятия жизнь, без того, чтобы рассмотреть разумные варианты такого определения, нам не обойтись. Будем только помнить, что строгость этих вариантов очень условна. Троглодиту из племени мумбо-юмбо и пыхтящий паровоз показался бы живым существом, а десяток таких паровозов навел бы на мысль об их размножении или самозарождении – например, в теплом навозе пополам с грязным бельѐм. Нам, в свою очередь, наверняка показались бы живыми человекообразные роботы будущего, доведись встретить их за углом. Два-три поколения назад человеку, может быть, и пришла бы в голову мысль разобрать компьютер, чтобы понять, принцип его работы. Как устроены отдельные микросхемы – он бы, наверное, даже, и сообразил, но об операционной системе в целом вряд ли догадался. Вскрывая человеческое тело, разглядывая под микроскопом мозг и изучая биохимию нейронов, невозможно ничего сказать об устройстве индивидуального сознания. Операционная система – что-то вроде души компьютера. Если о ее существовании два-три поколения назад чудесным образом стало бы вдруг известно, обязательно нашлись бы так называемые независимые (те же британские) ученые, которые принялись бы изучать ее свойства, отыскивая, например, разницу масс работающего и «зависшего» компьютеров, а отыскав (кто ищет, тот всегда найдет), – все равно передать материал на откуп неуемному воображению креационистов, мистиков, уфологов и журналистов.

Попробуем взглянуть на это дело чуть по-другому. Выстрелив в летящую чайку, чтобы собрать с нее клещей для выделения из них патогенных вирусов, полевой зоолог интуитивно определяет ее в полете как живую, а когда она падает на землю и остается без движения, справедливо считает неживой. Однако, если в лаборатории извлечь из только что убитой птицы, например, почки или легкие, измельчить их и поместить в питательный раствор, кусочки ткани останутся живыми, и клетки в них будут расти и размножаться, формируя так называемую органную культуру. Как организм птица погибла, но фрагменты ее ткани продолжают жить. Если – с помощью несложной техники – получить из этих фрагментов взвесь отдельных клеток и также поместить их в регулярно сменяемый питательный раствор, они также будут жить, формируя клеточную культуру и сохраняя исходный геном (то есть информацию, необходимую для воссоздания живой птицы). Более того, если эти клетки поместить в жидкий азот (-196°С) – или отправить в космос (-273°С), их – теоретически – можно будет вернуть к жизни и через десятки миллионов лет. Таким образом, чайка как бы погибла – но все же, как бы не совсем: жизнь ее клеток продолжается – или может быть продолжена в необходимых условиях. В ядрах этих клеток будет регулярно удваиваться ДНК, которая несѐт гены именно этой птицы, то есть информацию, которую в принципе (пока таких технологий нет, но их разработка – дело уже не слишком далекого будущего) можно использовать для ее воссоздания. Воссозданная птица будет совсем неотличима от исходной – с точки зрения зоолога, практически неотличима – с точки зрения молекулярного биолога, и только зоопсихолог, способный различать птичьи характеры, возможно, сумеет разглядеть разницу, хотя и припишет ее неодинаковым условиям, предшествующим в жизни обеих птиц («исходной» и «воссозданной») тому моменту, когда он принялся их изучать. Молекулярный биолог сумеет извлечь ДНК из клеток чайки и заставить ее дуплицироваться (размножаться) в искусственной бесклеточной системе, то есть в пробирке, содержащей необходимые клеточные компоненты. Эта техника (правда, для не слишком длинных нуклеиновых кислот) существует уже давно; с ее помощью в 60-ых Сол Спигелман осуществил «дарвиновскую эволюцию в пробирке» – фага qβ (ку-бета), РНК-содержащего бактериального вируса, геном которого в процессе непрерывной дупликации укорачивался, что приводило к ускорению цикла удвоения. Наша чайка погибла, но ее жизнь продолжилась – на молекулярном уровне! Так погибла ли она все-таки? Да, если она Джонатан Ливингстон. Нет, если она просто Larus hyperboreus. Охотник погубил Джонатана, ученый сохранил информацию, необходимую для воссоздания рода Larus.

В 1980г – в соответствии с программой Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) – на Земле была полностью ликвидирована опаснейшая вирусная инфекция – натуральная оспа. Возник вопрос: что делать с хранящимся в вирусологических лабораториях возбудителем этой оспы – уничтожить или сохранить для быстрого конструирования противооспенной вакцины, если инфекция каким-то образом вернется? От обезьян, например, которые продолжают болеть собственной оспой, не патогенной (пока?) для человека, или еще из какого источника, изученного значительно меньше, от тех же грызунов. Вирус официально законсервирован в двух лабораториях – в России это биологические институты Кольцово под Новосибирском, в Соединенных Штатах – это Центр Контроля над заболеваемостью (CDC), Атланта, Джорджия. Геном вируса оспы полностью отсеквенирован (то есть, определена последовательность его нуклеотидов), и соответствующий символьный текст в электронном виде хранится в ГенБанке, что дает возможность химически синтезировать ДНК вируса и, в случае необходимости, воссоздать его и воспроизвести вакцину достаточно быстро, хотя, разумеется, не так быстро, как при использовании «готовой» ДНК из хранилища.

В 2003г была опубликована статья, посвященная синтезу «с нуля» (то есть, химическому синтезу) генома вируса полиомиелита на основе текстов ГенБанка, доступных любому желающему. Произошла дискуссия о правомерности таких публикаций – с учетом доступности их и описанных в них технологий для террористов, а поскольку появилась информация о том, что тот же оспенный вирус сохраняется нелегально – как минимум, в десятке нелицензированных для этого лабораторий, вопрос о необходимости уничтожить вирус там, где он хранится на законных основаниях, перестал быть актуальным. Нас в этом контексте интересует другой вопрос, а именно: можно ли считать жизнью то, что не является даже молекулами, но записано латинскими символами нуклеотидов в электронном виде (или на бумажном носителе), как руководство к воспроизведению в «благоприятных условиях»? Полный аналог, записанный на носителе, способном к амплификации и автономной реализации записанной же на нем программы, – это, например, споры бацилл сибирской язвы, готовые воспроизводить патогенную бациллу – также в «благоприятных условиях», уже без участия человека. Кстати, «участие человека» совершенно не снимает поставленного вопроса, поскольку человек – не бестелесный Господь Бог, а часть биосферы, в основе которой лежат те же молекулы нуклеиновых кислот и белков. В таком контексте жизнеспособность типографского текста, реализуемая только с помощью человека, его единственного «реаниматора», – это практически то же самое, что и жизнеспособность бамбукового медведя, реализуемая только с помощью бамбука, его единственного «аниматора» (пищи, поскольку бамбуковый медведь питается только бамбуком). Определение жизни, по крайней мере, сегодня, не может игнорировать ее многоуровневый – вплоть до планетарного – характер. Что до «бестелесности», то носитель лемовского биофильного сигнала – нейтрино, частица также почти бестелесная, не имеющая ни заряда, ни – практически – массы и не реагирующая с другими частицами, а следовательно без потерь пронизывающая пространство. Модуляция потока нейтрино – фантазия; какие бы то ни было целевые модуляции с помощью такого потока – фантазия едва ли не большая. Сегодня.

Если утверждение «бумажная версия генома – это нечто живое», вызывает сильное сомнение у тех, чей ум не дружит с парадоксами, то что сказать о вирусах, простейших существах, иногда состоящих только из генома, в котором записана нужная последовательность нуклеотидов? Биологов и этот вопрос иногда ставит в тупик. А после того, как американец Уэнделл Стенли в 1933 году показал, что некоторые вирусы способны кристаллизоваться, ответ на него приобрел отчетливые негативные очертания.

Обыватель (большинство медиков – тоже, к сожалению, обыватели) представляет себе вирус как «маленький шарик» в структурном отношении и «большую заразу» – в функциональном. Медики считают вирусы абсолютными паразитами, поскольку они (вирусы, конечно, а не медики) могут размножаться только внутри клетки, «питаясь» ее белками и ее энергией. При этом они (медики, конечно, а не вирусы) бессознательно – а в силу профессии неизбежно – вкладывают в понятие «паразит» еще и нравственный смысл, полагая – наивно, конечно, – что жизнь человеческая без них была бы много счастливее. Между тем, биология учит нас, во-первых, что паразитизм представляет собой вполне нормальное явление. А во-вторых, – что эволюция не имеет дела ни с отдельным человеком, ни с его счастьем, ни с отдельным вирионом (вирусной частицей), ни с отдельными проблемами этой частицы. Эволюция имеет дело с системами, которые модифицируются и усложняются – в частности, с помощью тех же вирусов, – с биологическими видами и их иерархически более сложными объединениями – от экоценозов до биосферы. Заражение вирусами либо элиминирует из популяции тех, кто к ним чувствителен, либо привносит в геном зараженных новые гены, которые способны там закрепиться и придать новым хозяевам дополнительную устойчивость к факторам внешней среды, частью которой опять же являются вирусы. Комбинация обоих событий может оказаться тем самым фактором естественного отбора, на котором настаивает Эрик Галимов. Некоторые специалисты полагают, что скачки эволюции биологического вида могут быть связаны со встройкой в геном и распространением в популяции эндогенных ретровирусов (таких, как возбудитель СПИДа). Латеральное распространение генов продолжается и в настоящее время. Ген обезьяньего белка CD200, функции которого весьма многообразны (а человеческий аналог которого причастен – среди прочего – и к нормальному течению беременности), несколько миллионов лет назад оказался захвачен одним из герпесвирусов, а именно – возбудителем обезьяньего предка герпесвируса саркомы Капоши (HHV8, human herpesvirus type 8, как его называют; он осложняет этой саркомой течение СПИДа у человека) и стабильно «встроился» в вирусный геном. Аналог гена CD200 и сейчас довольно уверенно «просматривается» в геноме HHV8, у которого он экспрессируется в виде белка К-14, обладающего набором функций, часть которых неизвестна. Неизвестно – ни какую выгоду принесло это «вирусу-несуну», ни какую выгоду получили приматы от своей «щедрости». Однако, отчетливый след этого события, сохраняющийся в течение миллионов лет, наводит на мысль о бесспорном взаимном удовлетворении. Герпесвирусы обладают большим геномом (до 200 тыс пар нуклеотидов) и большой векторной емкостью, то есть способностью оставаться жизнеспособными при замене так называемых «несущественных» генов на другие фрагменты ДНК. В условиях эксперимента можно таким образом заменить до 80% генома герпесвируса, сохраняя его способность к специфическим синтезам и к размножению с помощью неповрежденного вируса-хелпера. Что до медицинской стороны дела, которая все равно интересует людей больше, чем любая другая, то стоит помнить, что классифицированных и описанных вирусов, известных сегодня, всего около двух тысяч; не более 5% из них патогенны для человека. Ничтожная часть даже этого количества – и то, только те, что вызывают острые инфекции, – является предметом идентификации в обычных клинических лабораториях. Когда в 2002г американцы попытались провести поиск новых вирусов в пробах из нескольких районов Мирового Океана, им удалось идентифицировать как новые более 125 тысяч новых видов вирусов!. Правда, эти вирусы «живут» в морских микроорганизмах. Такое число показывает, однако, насколько мало знаком нам мир самых простых существ на нашей собственной планете.

Так что же такое вирус, простейшая форма жизни? В самом общем виде вирус – это (химически) неотличимый от адресного (клеточного) информационный носитель с автономной программой самовоспроизведения и синтезов, которая для своей реализации использует читающие (базирующиеся на генетическом коде), синтетические (в т. ч. рибосомы) и энергетические (митохондрии) машины адресата. Под это определение подпадают все вирусы – то есть, те, о которых мы говорили и к которым относятся уточнения в скобках («нуклеиново-белковые»), а кроме них – также компьютерные и социальные. И все же, несмотря на высокий уровень обобщения, вирус определяется здесь только в информационных терминах (носитель, программа, чтение, код); ничто в этом определнии не указывает на происхождение или эволюцию вирусов, и ничто не указывает на их роль в живой природе (креационист сформулировал бы это иначе: «Для чего они? С какой целью созданы?»). Между тем, без этих аспектов приведенное определение (как и определение любого биологического – в отличие от физического – объекта) неполно. Дело в том, что физические законы, по преимуществу, обратимы во времени, оно просто не имеет для них значения. Основной же биологический закон – развитие, необратимое изменение во времени всей системы, именуемой жизнью, частью которой являются вирусы, наиболее эффективный переносчик и модификатор биологической информации, без которого скорость эволюции системы была бы губительно низкой. Это, в частности, позволяет описывать жизнь в терминах термодинамики, второй закон которой как раз и определяет направление развития в закрытых системах (лишенных внешних источников энергии) в сторону равновесия, тепловой диссипации энергии, разрушения структур и нарастания беспорядка, мерой чего является особый параметр, называемый энтропией. Параметр, обратный энтропии – негэнтропия – определяет меру порядка системы и в принципе соотносится с понятием информация. Вот почему так близки информационные и термодинамические определения жизни.

В закрытой системе покоящийся вирус – даже при температурах, близких к абсолютному нулю, – будет неизбежно постепенно разрушаться. В открытой же системе, частью которой является его «родильный и воспитательный дом» – клетка, он будет поддерживать свою структуру и свое существование, неравномерный ритм которого выглядит как короткие перебежки между состояниями покоя. И хотя такой ритм отличается от того, в каком живет Homo sapiens, существование которого в промежутках между актами репродукции (эквивалент упомянутых «перебежек» вируса) не является чем-то вроде летаргического сна, это не дает человеку никаких оснований утверждать, что вирус (в отличие от человека) – не существо, а нечто, намного более примитивное. Центральными отличительными феноменами, объединяющим на Земле все живое – будь то слон, человек, морковка или вирус, – являются хиральность молекул жизни и генетический код, связывающий две основные молекулярные составляющие этой жизни – белки и нуклеиновые кислоты. Что до кристаллического состояния вируса, то, во-первых, оно достигается, по преимуществу, в искусственных условиях эксперимента. В природе вирус вне клетки в кристаллическом виде как-то не встречается. Регулярные структуры, наблюдаемые на срезах инфицированных вирусом клеток под электронным микроскопом, это не обязательно то, чем можно заразить здоровую клетку. Да и капсулы с телами астронавтов, погруженных в низкотемпературный анабиоз, которые направляются к далекой галактике и будут автоматически «разморожены» у цели, имеет смысл разместить в корабле экономно, так что вид плотной упаковки таких капсул будет неизбежно обладать внешними свойствами кристалла. Попробуйте теперь возразить против понятия кристаллизация астронавтов и утверждать, приняв это понятие, что астронавты эти – не существа вовсе, а какое-то вульгарное вещество!

Жизнь, определяемая в информационных терминах, выводит ответ на вопрос о том, как она возникла, за рамки мистики, поскольку, как показал еще Алексей Ляпунов, информация – в отличие от материи или энергии – может как возникнуть «из ничего» – так и без следа исчезнуть: законы сохранения на нее не распространяются.

Генри Кастлер отмечал, что новая информация проявляется в виде случайного события, результат которого системе удается запомнить. При этом и способность системы генерировать непредсказуемые, случайные события (флуктуации), и ее способность запоминать их следствия, и связанная со всем этим способность к самовоспроизведению прямо зависят, как показал Иоганн фон Нейман (американец венгерского, между прочим, происхождения), от сложности системы. Чем система проще, тем выше ее склонность к вырождению. Чем она сложнее, тем выше вероятность ее динамической стабильности, ее способности к самоподдерживанию и даже росту. Системы, способные эволюционировать в сторону усложнения, – это, в частности, реакционные циклы, в основе которых лежат химические реакции с участием катализатора. В простейшем варианте они представляют собой трехчленные реакционные циклы (субстрат-фермент-продукт), более сложный цикл такого рода – цикл Кребса, осуществляющий перенос кислорода (дыхание). Интермедианты следующего по сложности – каталитического цикла – сами представляют собой катализаторы для одной из последующих реакций цикла, так что в целом каталитический цикл становится автокаталитическим. Если такие циклы объединяются в систему так же, как реакционные циклы объединяются в каталитический, то есть посредством циклических взаимоотношений, то возникает каталитический гиперцикл Манфреда Эйгена (между прочим, Владимир Щербак одно время работал у Эйгена, который проявил живой интерес к его работе, но не взялся ее комментировать). При этом компоненты такого гиперцикла катализируют продукцию следующего интермедианта, а также собственное воспроизведение из богатого энергией субстрата. Гиперцикл является той сложной системой, о какой говорил фон Нейман. Он представляет собой результат интеграции самостоятельных и самовоспроизводящихся единиц, каждая из которых выигрывает от этого объединения, поскольку пользуется преимуществами других. В свою очередь, это приводит к выигрышу данного гиперцикла в конкуренции с любой такой же системой другого состава. При этом часть информации, содержащаяся в системе, модифицируется за счет флуктуаций, в результате чего она получает возможность эволюционировать в сторону дальнейшего усложнения, сохраняя при этом определенное количество информации, передающейся следующему поколению.

В далеких от равновесия открытых системах, основанных на непрерывно работающих гиперциклах, структурную стабильность обеспечивает движение компонентов, осуществляемое за счет внешних источников энергии. Живые системы полностью соответствуют такому описанию, поскольку являются открытыми, далекими от равновесия и динамически стабильными. Работа компонентов системы приводит к непрерывной потере (диссипации) энергии, восполняемой из упомянутых источников. Структуры, которые формируются и сохраняются подобным образом, Пригожин назвал диссипативными. Автор не видит необходимости углубляться здесь в термодинамику жизни: о пригожинских диссипативных структурах, свойства которых соотносятся со свойствам живых систем, написано очень много, и они не являются предметом наших рассуждений. Сложность таких систем, обеспеченная интеграцией их компонентов (или агентов, как называет их наука о сложных системах – нелинейная динамика), обеспечивает их высокую конкурентоспособность и дальнейшую эволюцию. Победа в конкуренции приводит к относительной стабилизации системы, но ее открытость и динамический характер ее равновесия с окружающим миром все равно заставляют ее эволюционировать в сторону усложнения. Дело в том, что основное свойство сложных систем это их нелинейность, то есть принципиальная несводимость к простой сумме своих частей. К нелинейной системе неприменим принцип суперпозиции: ее нельзя разложить на независимые составляющие, из описания которых легко собирается исходная система. Сложные системы состоят из множества агентов, которые действуют исходя из частичной информации о системе в целом и о ее окружении; более того, эти агенты в состоянии изменять правила своего поведения на основе такой частичной информации; сложные системы способны извлекать скрытые закономерности из неполной информации и изменять свое поведение на основе новой поступающей информации. Вот почему поведение сложной системы принципиально непредсказуемо. Движение ее агентов определяется выборочными причинами, но не их исчерпывающим комплексом. Следствием такого поведения становится эмерджентность системы, то есть ее способность самостоятельно генерировать неожиданное поведение и свойства, которые невозможно предсказать на основе знания свойств их частей, рассматриваемых изолированно.

Все это приходит, в частности, в голову, когда думаешь о Гее Джеймса Лавлока, гипотезе, которая представляет нашу планету (Гею) в виде живого организма. Впрочем, «живым» он кажется (а с точки зрения Лавлока, является) потому, что живые организмы на его поверхности обустраивают «под себя» свою среду обитания. Эта работа выглядит – может, и вполне справедливо – как работа самой планеты. Разработанная Лавлоком математическая модель такой планеты названа им Маргаритковый Мир. Вот как описывается его модель простыми словами. Возрастание светимости звезды (с ее возрастом) приводит к разогреву поверхности планеты, и наступает момент, когда на ней возникает жизнь – маргаритки с темными и светлыми цветами – в равной пропорции. Дальнейшее повышение температуры приводит к нарушению этого равновесия, поскольку грунт под темными цветами прогревается больше, и температура достигает оптимума роста маргариток быстрее, чем в других местах. Темные маргаритки получают селективное преимущество. Когда температура проходит этот оптимум, ее максимум, в котором маргаритки еще способны выживать, приводит к преобладанию светлых особей, грунт под которыми оказывается прохладнее; ситуация возвращается к оптимуму. Звезда продолжает расти, и, в конечном счете, температурный максимум на планете преодолевается. Жизнь цветов прекращается. Парадокс заключается в том, что – несмотря на линейное увеличение яркости звезды – температура поверхности планеты, пока она заселена маргаритками, остается близкой к оптимуму для их жизни. Маргаритки стабилизируют температуру, превращая поверхность планеты в гомеостат – одно из существенных свойств жизни.

От реального биологического объекта эта планета отличается тем, что у нее нет конкурентов в ближайшем окружении (например, за источник энергии). В то же время она похожа на то, с чего началась жизнь: это – система, что-то вроде коацервата Опарина. Программой воспроизводства этой системы может в принципе стать развитая цивилизация Homo. Тогда система станет расти, осуществлять экспансию и дробиться на родственные колонии на соседних пригодных для жизни планетах – пока не встретит ближайшую такую же. Взаимодействие двух развитых цивилизаций – после длительного взаимопрощупывания – должно приводить не к звездным войнам (невыносимая безвкусица общества потребления), а к взаимной интеграции и дальнейшей эволюции в сторону усложнения, а также к дальнейшей экспансии. Такая экспансия – за пределами родной солнечной системы – не обязательно должна носить характер распространения популяции. Это не приснопамятная картина светлого коммунистического будущего (ефремовская Эра Великого Кольца из «Туманности Андромеды»), а непреложный формат программы, ее единственный способ существования. В свою очередь, такое развитие необходимо готовить, что означает не только коррекцию нравственности и задач цивилизации, но и поиск направлений экспансии – а также определения тех мест во Вселенной, откуда такую экспансию можно ожидать. Что уже близко к тому, о чем эта книга.

И Гея Лавлока, и каталитический гиперцикл (и, между прочим, тексты ГенБанка, компьютерные и прочие вирусы, всякие роботы и даже паровозы) обладают выраженными свойствами живого. И это означает – как считал Джон Бернал, – что жизнь как явление должна предшествовать появлению живых (в привычном смысле) существ. Если бы мы были разумными гиперциклами или разумными планетами, проблема происхождения жизни была бы уже недалека от решения. Существует, однако, нечто, ограничивающее безудержный полет формально-логической фантазии. Это нечто – традиция, привычка или интуитивное ощущение близости (в англо-язычной культуре именуемое химией) к тем вариантам жизни, химию которых составляют нуклеиновые кислоты и белки. Те и другие объединяет в систему практически только одно – общий для всего живого на Земле генетический код.

…………………

Как и прежде, завершаем главу коротким рассуждением о ее номере. Как читатель уже догадался, 21  – это в четверичной системе счисления все те же 111 , которые – как мы договаривались – следует записывать так: 111 4 . Формальной особенностью этого числа является, в частности, то, что оно делится на три. Четверка – наименьшее основание системы счисления, в которой число 111  обладает этим свойством. Частное от такого деления – 7, то есть 111 2 . Десятичные числа (темные колонки) в четверичной системе записываются так (светлые колонки):

Если учесть, что десятичное 3 – это двоичные 112 , то в двоичной системе номер этой главы можно записать пятью единицами: (11 х111 )2 . О другой особенности числа 21 , точнее четверичной системы счисления, мы поговорим позже. После этого станет ясно, почему мы вообще заговорили о системах счисления.

 

Глава 1.

Так где же они (Universe)? (VII)

Итак, где во Вселенной имеет смысл искать внеземные цивилизации и внеземную жизнь вообще? Откуда ждать ИХ? И если вообразить себя на их месте (если это место источника направленной панспермии), то куда имеет смысл сеять «зерна жизни»? Где целесообразно провести эксперимент по ее созданию? На какие объекты направлять эту панспермию?

Поскольку условия, которые имелись на Земле 4.5 миллиарда лет назад, так или иначе определили появление и сохранение на ней жизни, то ответ на вопрос о том, где целесообразно искать – или создавать – жизнь определяется, в первую очередь, аналогичными условиями. Этот ответ имеет, так сказать, «качественный» характер, и лишь частично перекрывается решением уравнения Дрейка, имеющего «количественный», статистический характер и ориентированного, во-первых, на «готовые» цивилизации за пределами нашей планеты, а во-вторых, на оценку вероятности существования определенного их числа N:

где

N = RPN e LCT

R – число ежегодно образующихся звезд во Вселенной;

Р – вероятность наличия у звезды планетной системы;

N e  – вероятность того, что среди планет имеется планета земного типа, на

которой возможно зарождение жизни;

L – вероятность реального зарождения жизни на планете;

С – вероятность того, что разумная жизнь пошла по техногенному пути развития, разработала средства связи и желает вступить в контакт;

T – усредненное время, на протяжении которого желающая вступить в контакт цивилизация посылает (радио-) сигналы в космос.

Нас интересует вероятность существования цивилизованных инопланетян постольку, поскольку она может ответить на вопрос об уникальности жизни и разума во Вселенной. В случае панспермии такая вероятность могла – как вариант – обеспечить и наше собственное существование. Формула Дрейка, составляющие которой имеют широчайший диапазон, основана все же на довольно строгой аксиоматике:

жизнь – это молекулярный (и надмолекулярный) продукт;

молекулы, лежащие в ее основе, – это, par excellence, нуклеиновые и белковые полимеры;

жизнь формируется на планетах, обращающихся вокруг звезд;

возникновение жизни не обязательно приводит к появлению разума (спорное утверждение);

цивилизация, если она возникает, начинает искать «братьев по разуму».

Добавим к этому, что успех таких поисков зависит от технологического и нравственного уровня тех, кто – и тех, кого – ищут. Чрезмерная длительность поиска может привести к мысли об одиночестве во Вселенной. Не имеет значения, будет эта мысль удручающей или, напротив, питающей гордыню; имеет значение, что она, так или иначе, приведет к убеждению в необходимости экспансии. Такая экспансия – по крайней мере, на начальных этапах – может оказаться условием успеха Контакта, который, в свою очередь, будет ей способствовать, однако, ее собственная мотивация не зависит от того, найдем мы ИХ или нет.

Три первых аксиомы (до появления разума) – прямые производные времени, то есть этапа эволюции Вселенной, когда формируются «тяжелые» (то есть, тяжелее лития) атомы, взаимодействие которых позднее приводит к образованию молекул, сначала простых, позднее – сложных; условия образования последних событий складываются тогда, когда эта эволюция приводит к появлению твердых планет. Очевидно, что вероятность L зарождения жизни на планете связана с некими условиями (назовем их привилегиями), которые определяются пространственной позицией планеты. Поскольку уровень наших знаний не позволяет уверенно судить о таких условиях, мы – в данном случае – просто копируем то, что можем описать как пространственное положение нашей собственной планеты.

Здесь я вынужден спохватиться и принести Читателю свои извинения за то, что – не будучи специалистом в космологии и в астрофизике – берусь, тем не менее, рассуждать о таких материях. Я уже согрешил (за что также – пусть и с запозданием – прошу у Читателя прощения), попытавшись в меру своего обывательского понимания коснуться идей Мультиверса, нелинейности, диссипативных структур и даже теоремы Геделя. Очень вероятно, что рассказ этот оказался не совсем корректным, и профессионалы отнесутся к нему с определенной иронией. Но общее понятие обо всем этом представляется мне необходимым для сути дела, и я продолжу в той же, доступной мне, манере, ожидая, что снисхождение, проявленное профессионалами, будет не столько надменным, сколько извиняющим.

Что до не-профессионалов, то те из них, которые не верят в «эти кислотные последовательности», давно уже бросили чтение, а для того, чтобы оставшиеся всплыли из глубин бездонного океана непривычной информации и немного отдышались на его поверхности, Автор помещает здесь фотографию памятного знака в Обнинске. То ли у Автора вновь кольнуло, и он подумал про славный город, где этот знак установили не очень давно, то ли он припомнил, что в предыдущей главе рассказывал про вирусный белок К-14, похожий на человеческий CD200, и пощадив Читателя, не стал демонстрировать ему первичную структуру обоих аналогов.

Может быть также, что Автор мысленно перенесся в 1964-й, когда его среди других пятикурсников Хабаровского мединститута отправили на военные сборы – на Тихоокеанский флот, во Владивосток. Автор попал на дизельную подводную лодку класса Щ, бортовой номер 050, базирование – бухта Малый Улисс. Были и учебный поход к берегам Северной Кореи, и парад на рейде Владивостока в честь Дня ВМФ СССР, и обмундирование второй категории для клистирных трубок вроде нас – мятая беска (то есть, бескозырка – полная параша, как выразился сослуживец), рыжий ремень, зеленая бляха, чудовищные клѐши и синие караси (носки), которые вечно валились вниз на грязно-коричневые гады (ботинки) – гэ-дэ, кто понимает (а кто – по убогости – думает, что г. д. означает только государственную думу, пусть и дальше так думает – не так уж он и неправ). Но был и выход на палубу полувсплывшей ненадолго во время учебного похода лодки, когда тебе 22, и ты – совершенно один! – стоишь на заливаемом водой кусочке металла посередине Мирового Океана, и ослепительное солнце над головой подчеркивает волшебство и восторг мгновения.

А может быть, Автор почувствовал, что показать атомную субмарину класса «November» – не самый плохой способ подготовить Читателя к той части рассказа, которая повествует о субатомных пролегоменах возникновения жизни? Поди, разбери этого Автора! Так или иначе, он надеется, что глаз Читателя размылился, и Читатель уже понимает, что логика, с которой мы пытаемся идентифицировать привилегии времени и места возникновения жизни, безусловно приведет к большому изумлению, если – обнаружив эти привилегии у вновь открытой экзопланеты земного типа – мы не обнаружим на ней следов жизни. Между тем астрономы зарегистрировали уже не один десяток так называемых экзопланетных систем, на которых в принципе могли создаваться условия для возникновения жизни.

Итак, поговорим сначала о времени , оптимальном для возникновения известного нам варианта жизни. Для установления такого этапа в масштабе существования нашей Вселенной полезно коротко проследить события этого существования, еѐ непрерывной эволюции.

Одна из основных точек зрения на происхождение нашей Вселенной заключается в том, что она возникла в результате Большого Взрыва примерно 13.7 миллиарда лет назад. То, что произошло после Взрыва, соответствует гипотезе так называемой «Горячей Вселенной», детали которой нас здесь не занимают. События последующих трехсот тысяч лет разделяются на несколько этапов (эр), названия которых определяются возникновением, взаимодействием и, наконец, преобладанием тех или иных элементарных частиц. Относительно промежутка 0-10- 44 сек (первый квант времени) неизвестно совершенно ничего, нет даже гипотез. Затем, в течение 5х10- 44 —10- 36 сек началось стремительное раздувание (инфляция) Вселенной, и заработали физические законы. Расширение Вселенной – с новым ускорением, обозначившимся около 5 млрд лет назад, – имеет место и сейчас. Адронная эра продолжалась одну десятитысячную долю секунды и характеризовалась высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц – адронов. Казалось бы, нас не слишком должны интересовать этапы ранней эволюции Вселенной, поскольку известная нам жизнь основана на молекулярных событиях, несовместимых с миром чрезвычайной плотности, в котором нет ничего, кроме элементарных частиц и температура которого составляет 1028 К, хотя и постепенно снижается (до 1012 К к следующей эре). И все же именно возникшие тогда адроны, вернее, их часть – барионы, еще вернее, часть барионов – нуклоны, то есть протоны и нейтроны (составная часть атомов), образовавшиеся именно в адронную эру, будут предметом нашего внимания в дальнейших главах – правда, с довольно неожиданной стороны. Следующая за адронной лептонная эра продолжалась несколько секунд и была отмечена дальнейшим снижением температуры вещества, состоящего, по преимуществу, из элементарных частиц – лептонов. Завершила первичную эволюцию элементарных частиц фотонная эра, которая длилась примерно триста тысяч лет и характеризовалась дальнейшим снижением температуры, аннигиляцией электронов и позитронов, разделением частиц и античастиц и преобладанием фотонной составляющей. Вселенная стала прозрачной для нейтрино, начались ядерные реакции синтеза гелия и других легких химических элементов, установилось их первичное соотношение.

Наконец, спустя 300.000 лет началась (и продолжается поныне) звездная эра. С ее началом – к первому миллиону лет после Взрыва – завершилась эпоха рекомбинации образовались атомы гелия и водорода), частицы стали преобладать над античастицами, и возник нейтринный газ, а также излучение, которое сейчас носит характер реликтового (и подтверждает гипотезу «горячей» Вселенной). Температура вещества опустилась до 3.000—4.500К, в нем стали проявляться гравитационные неоднородности. В течение первого миллиарда лет существования Вселенной ее температура снизилась от 3.000—45.000К до 300К. Поскольку в этот период еще не было ни звезд, ни квазаров, ни прочих источников электромагнитного излучения, а реликтовое уже «остыло», его (этот период) называют «Темным возрастом» Вселенной. Дальнейшая конденсация вещества под действием гравитационных сил привела к началу формирования звезд и галактик (или галактик и звезд – последовательность определяют две альтернативные гипотезы). Моделирование этих процессов показывает, что звезды первого поколения могли иметь массы в миллионы солнечных. Они быстро разогревались до очень высоких температур и эволюционировали в течение нескольких десятков миллионов лет, а затем взрывались как сверхновые, послужив первыми источниками «тяжелых» (тяжелее лития) химических элементов. Звезды второго поколения, содержащие ядра этих атомов, а также атомов водорода и гелия, уже не были столь массивными и горячими, как их предшественницы, и потоки ультрафиолетового ионизирующего излучения от них были значительно меньше. Повторная рекомбинация большинства атомов межзвездного и межгалактического газов привела к прозрачности пространства для электромагнитного излучения всех спектральных диапазонов. Вселенная приобрела практически такой вид, какой характеризует ее и сегодня.

Описанная картина ранней эволюции Вселенной имеет характер предположения, так или иначе теоретически аргументированного. Оно, тем не менее, является в настоящее время господствующим. Звезды, собранные в галактики, формируют категории, называемые в астрономии «звѐздные населения». Это типы звезд, которые различаются по химическому составу, по пространственному распределению, по положению на диаграмме Герцшпрунга-Рассела (известной Читателю по школьной астрономии; если нет – информацию легко найти в Сети), по собственным скоростям и другим критериям. Галактики состоят из звезд, по преимуществу, одного и того же типа населения. Население I характеризуется заметным содержанием в спектре элементов тяжелее гелия (астрономы называют их «металлами»). Тяжѐлые элементы образовались в более ранних звѐздах и распространились при взрывах сверхновых. Наше Солнце, как и большинство звѐзд галактического диска, является типичным представителем Населения I. В звѐздах населения II содержание тяжѐлых элементов на несколько порядков ниже. Это старые звѐзды, сформировавшиеся вскоре после Большого Взрыва, старше 10 млрд лет. В спиральных галактиках население II составляют шаровые скопления в галактическом гало. Наконец, гипотетическое население III составляют звезды первого поколения после Большого Взрыва. Предполагается, что это очень тяжѐлые звѐзды с малым временем жизни, не дожившие до наших дней. Большая масса объясняется отсутствием углерода, необходимого для упомянутого выше CNO-цикла горения водорода – в таких звѐздах мог происходить только протон-протонный термоядерный цикл, требующий сверхвысоких температур.

Если вокруг звезд первого поколения и могли образоваться планеты, их существование было слишком недолгим для возникновения жизни, какую мы знаем. Планеты звезд второго поколения такие шансы уже имели. Солнце, пяти миллиардов лет от роду, – молодая звезда этого поколения. Оно и его планеты, а миллиард лет спустя (совсем немного, если учесть, что и планеты тогда еще не имели современного облика) и жизнь на одной из них – сформировались практически одновременно.

Мы, таким образом, увидели «левый предел» для возможности возникновения жизни в нашей Вселенной (если временну ю координату сориентировать так, как это сделал Курт Воннегут, поставив букву В  у ее начала слева). Относительно того, может ли жизнь возникнуть на планете, которая – сохраняя для этого все (как нам кажется) условия оставалась безжизненной много миллиардов лет, мы не имеем никакого представления вообще: «правый предел» нам неизвестен. Не факт, однако, что его нет. Интуиция, тем не менее, подсказывает, что как только на планете появляются условия для возникновения жизни, оно (возникновение) не заставляет себя ждать.

Пространство современной Вселенной также выделяет участки, в которых возникновение и сохранение жизни оказывается более вероятным, чем в других. Поскольку 100%-ая вероятность этих событий имеет, по определению, место на Земле, поиски таких «привилегированных» участков – это перечень параметров, которые выделяют нашу планету среди прочих. Последнее утверждение – в соответствии с упомянутой выше аксиомой 3 – означает, что жизнь может возникнуть на «твердых» (скалистых) планетах, то есть там, где разнообразие материала в основных фазах (газообразной, жидкой и твердой) и его концентрация достаточны для длительной предбиологической, химической эволюции в направлении усложнения молекул и формирования каталитических циклов и гиперциклов, способных к эффективной конкуренции за субстрат и источники энергии. Согласно гипотезе, к которой склоняется большинство астрофизиков, образование планет проходило как процесс конденсации газо-пылевого облака – практически одновременно с образованием центрального светила. Хронология образования планетных систем выглядит примерно так:

0 – 100 тыс. лет – вращающееся облако растягивается в диск, в центре которого формируется звезда;

100 тыс – 2 млн лет – частицы пылевого облака слипаются в планетные зародыши с массами от лунной до земной;

2 млн лет – формируется первый газовый гигант и выметает астероиды первого поколения;

10 млн лет – газовый гигант стимулирует формирование других гигантов и планет земного типа; к этому времени газа почти не осталось;

800 млн лет – перегруппировка планет продолжается около миллиарда лет после начала их формирования.

Мы только-только начинаем обнаруживать небольшие скалистые экзопланеты земного типа у других звезд в окрестностях Солнечной системы, поэтому трудно сказать, что бы то ни было об условиях их существования. Отметим лишь, что такой поиск очень труден, и экзопланеты обнаруживаются, по крайней мере, в настоящее время, в частности, только в силу существенного эксцентриситета их орбит. Естественно, появились гипотезы об уникальности Солнечной системы, в которой планеты имеют практически круговые орбиты. Между прочим, именно такие орбиты являются одной из тех «привилегий», благодаря которым возникла жизнь на Земле, поскольку даже небольшое смещение орбиты за пределы «пояса жизни» (в Солнечной системе) – в частности, в силу существенного эксцентриситета орбиты – может уготовить ей судьбу безжизненных Венеры или Марса. Да и сама по себе круговая орбита – мощный устойчивый гравитационный ритмоводитель, обеспечивающий – в комбинации с необходимым (лучше всего – земным!) наклоном оси планеты регулярную смену сезонов, а такая регулярность также является, по-видимому, одним из факторов происхождения, закрепления и дальнейшего развития жизни. При определенных – однако, достаточно строгих – условиях необходимый ритм могла бы обеспечить и двойная звезда. Регулярные ритмы буквально пронизывают жизнь на всех ее уровнях, и это просто не может быть случайностью. Весьма вероятно, что происхождение земной жизни связано с дополнительным гравитационным ритмоводителем, – непропорционально (в сравнении с другими планетами Солнечной системы) большим спутником нашей планеты – Луной. Многочисленные циркадные (суточные) ритмы, ритмы, связанные со сменой сезонов, годичные ритмы, 11-летние циклы солнечной активности, лунные биоциклы, имеющие известное отношение не только к физиологии, но даже – по предположению д-ра Алексея Оловникова – и к более общим явлениям, вроде длительности жизни отдельной особи – очень возможно, что все эти явления стали необходимым условием формирования жизни на Земле.

Вот почему трудно себе представить, что жизнь могла возникнуть где-нибудь в глубинах Космоса, вдали от звездных систем, где даже возникновение самих планет – вещь совершенно невероятная: из чего? Вопрос, сохранится ли жизнь спустя миллиарды лет разбегания галактик, когда окружающее пространство окажется значительно более «разреженным», нежели сейчас, не имеет отношения к выбору привилегированных областей ее возникновения. В случае, если цивилизации могут достигать столь уважаемого возраста, такой вопрос будет относиться лишь к «поздним» источникам направленной панспермии. Мы не станем его обсуждать, поскольку поиск таких цивилизаций нам пока не под силу даже в воображении. Будут ли они уходить от родного, но угасающего или раздувающегося светила на собственной планете – или использовать другие транспортные средства – кто скажет? Можно себе представить такой уход и как экспансию – до того, как произойдет Катастрофа. Нас интересует, однако, совершенно другой вопрос; мы обсудим его немного позже, а в этой главе мы говорим лишь о возможной колыбели жизни и касаемся лишь тех цивилизаций, которые – подобно нам – пока сохраняют «верность» своей колыбели. Мы не обсуждаем здесь также гипотезу, которая – по крайней мере, на первый взгляд – и для непосвященных – выглядит плодом совершенно безудержной фантазии и парадоксальным образом вводит Вселенные Мультиверса в наш собственный Юниверс. Это гипотеза, допускающая существование принципиально иных миров в рамках нашей Вселенной – в виде так называемых фридмонов, частицах, которые нами рассматриваются как элементарные и которые могут быть теми же электронами, но каждая из которых в то же время может быть отдельной – в том числе и населенной – Вселенной. Эта гипотеза – несмотря на всю ее фантастичность – математически аргументирована не слабее, нежели описанные выше идеи Эверетта. Примем, однако, что законы физики нашей Вселенной предписывают элементарным частицам свойства, по которым они не отличаются друг от друга (с нашей сегодняшней точки зрения), а это означает общую судьбу, то есть, независимость от вероятно населяющих их «цивилизаций». Однообразие (хотя все-таки статистическое) такой судьбы удручает, и мы оставим фридмоны в покое.

Между прочим, мысль, сформулированная в начале предыдущего абзаца – «трудно представить, что жизнь могла возникнуть вдали от звездных систем» – не так бесспорна. Дело в том, что звездные системы сформированы из так называемой барионной материи, которая составляет не более 4—5% общей материи нашей Вселенной. Всего же вещества во Вселенной, согласно сегодняшним представлениям, должно быть раз в 20 больше. Другими словами, во Вселенной существует огромное количество темной небарионной материи, которая не излучает и поэтому не доступна обычным наблюдениям. Эта материя играла особенно важную роль в формировании структур различного масштаба во Вселенной; без нее наблюдаемые структуры в расширяющейся Вселенной просто не успели бы возникнуть. Различают также темную барионную материю. К ней относят астрономические объекты, состоящие из обычных протонов и нейтронов, которые – по тем или иным причинам – значительно слабее обычных испускают и отражают электромагнитное излучение (темная небарионная материя его вовсе не испускает и не отражает), поэтому темная барионная материя, не является, строго говоря, темной. Сложные органические молекулы, содержащие углерод (толины), составляют одну из компонент темной барионной материи. Они есть в диффузных темных облаках, в поверхностных слоях некоторых звезд, в плотных звездообразующих областях, в протопланетных дисках, в кометах, небольших планетах, метеоритах и частицах межзвездной пыли. Толины являются химическими предшественниками жизни. Появление углерода и азота небиологического происхождения на Земле можно объяснить лишь космическими причинами. И сама жизнь могла быть доставлена на Землю из космоса, например, с кометами, и даже в капсулах-фуллеренах. Могла ли жизнь возникнуть в областях темной материи (барионной или нет) и снабжаться темной энергией (еще одна загадочная космическая сущность, обеспечивающая, между прочим, новый инфляционный этап развития Вселенной, начавшийся около 5 миллиардов лет назад – тогда же, когда начала формироваться Солнечная система) – такой вопрос сегодня даже не рассматривается.

Итак, привилегированными областями, с точки зрения возникновения и сохранения жизни, являются, скорее всего, звездные системы (галактики), а из них – более структурированные, спиральные (существуют также эллиптические галактики и «неправильные», структура которых вероятно нарушена гравитационными катастрофа – например, столкновениями звездных систем). У спиральных галактик, как правило, имеются две ветви (два рукава), берущие начало в противоположных точках галактического ядра. Известны примеры и большего числа рукавов. В нашей галактике (Млечном Пути) различают, как минимум, пять спиральных рукавов различного размера: рукав Лебедя, рукав Ориона, рукав Персея, рукав Стрельца и рукав Центавра. Их названия соответствуют локализации основной массы рукавов. Солнечная система находится в очень небольшом местном рукаве Ориона, который соединѐн с двумя более крупными – внутренним рукавом Стрельца и внешним Рукавом Персея. Фактически мы живем в пространстве между двумя спиральными ветвями, бедном звездами.

И здесь, в звездной системе, как и в планетарной, для возникновения и сохранения жизни существует «привилегированная зона», расположенная на определенном расстоянии от центра системы. Эта зона называется коротационным кругом (или поясом). Спиральная галактика вращается так, что ее вращение происходит с непостоянной угловой скоростью: близкие к центру части галактики, содержащие звезды, вращаются быстрее, более далекие – медленнее. В результате угловая скорость вращения звездной системы уменьшается по мере увеличения расстояния до ее центра. В то же время газопылевая составляющая всей массы галактики вращается синхронно с ее ядром, оказывая давление на рукава – тем более сильное, чем ближе они к галактическому ядру – в соответствии с уменьшением ее плотности к периферии. Возникает галактическая ударная волна, и на внутренней кромке рукавов образуется спиралевидная полоса сжатого межзвездного газа, в которой и рождаются звезды. Чем больше относительная скорость межзвездного газа и спиральных рукавов, тем мощнее галактическая ударная волна и тем сильнее сжат в ней газ. Соответственно чем сильнее сжат газ, тем интенсивнее идет в нем процесс образования звезд. В зоне коротации рукава вращаются почти синхронно с межзвездным газом, относительного движения почти нет, и ударной волны не образуется. Именно поэтому образование звезд в зоне коротации и вне ее происходит в разных условиях. Таким образом, коротационная зона оказывается выделенным узким кольцом – тором с радиусом 250 парсек – в «теле» (нашей) Галактики. Имеются основания считать, что Солнечная система находится как раз в зоне коротации, относительно спокойной – если иметь в виду насыщенность бомбардирующим материалом и лучевой нагрузкой. Зоне коротации приписывают привилегию особого места в Галактике, где может возникнуть и сохраниться известная нам – нуклеиново-белковая – форма жизни.

И все же «умеренная» метеоритная бомбардировка сыграла, возможно, ключевую роль в возникновении жизни на нашей планете, то есть, была даже необходимой. Два американских исследователя, Дэвид Кринг и Барбара Коэн, предположили, что внутренние планеты Солнечной системы – Марс, Венера, Земля и Меркурий – около 3,9 миллиардов лет назад подверглись бомбардировке огромными осколками планетного вещества – астероидами и метеоритами. По оценкам этих авторов, только на Земле должно было образоваться до 22 тысяч кратеров диаметром более 20 километров. По меньшей мере 40 из них должны были иметь диаметр около 1.000 километров, а несколько – свыше 5.000 километров. На Земле эти кратеры давно исчезли в результате геологических процессов. Большинство кратеров, обнаруженных в южном полушарии Марса, тоже образовалось в ту эпоху. Вся эта бомбардировка продолжалась недолго, около 200 тысяч лет. В среднем столкновения Земли с астероидами таких размеров, как тот, что позднее уничтожил динозавров, происходили тогда каждые 100 лет.

Никто прежде не предполагал, что описываемая катастрофа затронула всю внутреннюю часть Солнечной системы и была столь мощной: специалисты считали, что Земля и Луна претерпевали тогда соударения с облаком комет, а поскольку размеры комет (и, соответственно, кинетическая энергия их удара) много меньше, чем у астероидов, то и масштабы бомбардировки казались менее значительными. Кринг и Коэн, изучив образцы пород из лунных кратеров, нашли, что их химический состав соответствует содержанию изотопов не в кометах, а именно в астероидах, а также в метеоритах, которые обнаруживали на Земле.

При метеоритных ударах таких масштабов возникали трещины, из которых выделялась горячая вода, насыщенная органическими молекулами, и такие трещины могли стать очагами предбиологических процессов, которые привели к быстрому появлению жизни по окончании бомбардировки.

Жизнь могла возникнуть именно в горячей воде таких гидротермальных очагов. По мнению Кринга и Коэна, условия в трещинах метеоритов были настолько благоприятными для этого, что первые живые клетки могли появиться там уже через несколько сот тысяч лет после конца бомбардировки, то есть примерно 3,85 миллиардов лет тому назад. Эта дата, действительно, близка к возрасту обнаруженных в последние годы первых признаков жизни на Земле.

…………………

Немного о номере этой главы. Читатель, который уже ожидал, что им станет число 31 , поскольку очевидная привязанность Автора к триплету 111 , как будто, требует перехода от представления этого гомотриплета в четверичной системе (21 ) к представлению его в пятеричной, будет приятно разочарован доверием Автора к своей сообразительности. Автор принимает, что Читатель давно усвоил и само понятие о системах счисления, и «равноправие» таких систем с различными основаниями. Другое дело – человеческая культура, где некоторые из этих систем исторически акцентированы (например, десятичная, как удобная для счета пальцами обеих рук, или пятеричная, которую – из тех же соображений – еще в XIX веке использовали китайцы, освободив другую руку для других дел). Гомотриплет (информационная сигнатура с тремя одинаковыми знаками) 111  выделен в таблице ниже, в которой – как и в предыдущем случае (Глава 21 ), но уже для пятеричной системы – он соответствует децимальному числу 31 . Первые тридцать пять десятичных чисел (темные колонки) в пятеричной системе счисления записываются так (светлые колонки):

В соответствии с определением, пятеричная система счисления использует пять символов-цифр: 1, 2, 3, 4 и 0.

Вместо того, чтобы утомлять читателя однотипным комментарием, посвящая его номеру очередной главы, который соответствует одному и тому же числу в очередной системе счисления, Автору кажется гораздо выигрышней сразу представить это число общей таблицей в серии систем с основаниями от 1 до 20 (крупный шрифт – десятичные числа N, соответствующие числу 111  в системах счисления, основания которых, P, обозначены мелким шрифтом):

Таблица, естественно, открывается числом 1. Система счисления с основанием 1 системой в принятом смысле, вообще говоря, не является. Число 1111  в такой «системе» графически означает всего лишь десятичную тройку (3=1+1+1), соответствующую тройке римской – III (числу без разрядов). Таким же образом десятичному 111  соответствуют сто одиннадцать символов 1 , представленных также без всяких разрядов, поскольку символа ноля в «сингулярной» (унарной) системе нет. Вот как оно выглядит (для удобства восприятия это число изображено тремя равными строками по 37 единиц):

1111111111111111111111111111111111111

1111111111111111111111111111111111111

1111111111111111111111111111111111111

Обратив, таким образом, внимание на число 1  и вспомнив о прошлом человечества, когда сингулярная система счисления была и единственной, и единственно возможной, Автор и главу эту хотел было обозначить приведенным трехстрочным числом. Но ни три римские цифры, ни три строки цифр арабских не показались ему уместными или «соответствующими» в контексте рассказа, и он ограничился «одноразрядным» числом, графемой (или нумералом) 1 . Да и навязчивым быть не хотелось со своими предпочтениями – до поры, до времени.

Мы уже упоминали об особенности четверичного числа 111 4   (21) – способности делиться без остатка на три. Такой же способностью обладает семеричное число 111 7   (57) и десятичное 111  (системы с Р> 10 мы здесь не рассматриваем). Наибольшие общие делители d каждого из этих чисел равны: 7  = 134, 19  = 257 и 37  = 3710 . Делимость трехзначного числа в этих системах на d следует прямой (слева направо) пермутации: если на 37 (в системе P=10) делится, например, число 925, то тем же свойством обладают также числа 259 и 592 (но не 529 и не 295). Из этого следует делимость на 37 всех гомотриплетов – 111 , 222 , 333  и т. д. Те же рассуждения справедливы и в отношении чисел четверичной и семеричной систем. Владимир Щербак упоминает Луку Пачиоли, известного математика Возрождения, «изобретателя» бухгалтерского учета, друга и учителя математики самого Леонардо, которого «изумила цифровая симметрия десятичных чисел, кратных 37… Если одна из целей такой симметрии – привлечь внимание исследователя, то реакция Пачиоли говорит, что эта цель достижима». Привлечет ли такое же ИХ внимание позолоченная пластинка «Вояджера»?

 

Глава 211. Абиогенная (химическая) эволюция (VIII)

Гипотезы о происхождении жизни на Земле исходят в основном из двух предположений. Это либо гипотеза панспермии (что многих не устраивает, поскольку, как они полагают, она лишь отодвигает событие в прошлое и не решает задачу), либо кажущееся гораздо более вероятным предположение о том, что на Земле земная жизнь и возникла. Варианта первой гипотезы мы коснемся позже (ему эта книга и посвящена), что до вероятного предположения, то его сторонники справедливо полагают, что его подтверждением может быть только эксперимент. Именно так считал и Виталий Гинзбург. «В настоящее время мы полагаем, – говорил он, – что знаем, из чего устроено все живое – из электронов, атомов и молекул. Знаем строение атомов и молекул, а также управляющие ими и излучением законы. Поэтому естественна гипотеза о редукции – возможности все живое объяснить на основе физики, уже известной физики. Образование в условиях, царивших на Земле несколько миллиардов лет назад, сложных органических молекул уже прослежено, понято и смоделировано. Казалось бы, переход от таких молекул и их комплексов к простейшим организмам, к их воспроизводству можно себе представить. Но здесь имеется какой-то скачок, фазовый переход. Проблема не решена, и я склонен думать, будет безоговорочно решена только после создания жизни в пробирке». Две выделенные здесь фразы требуют комментария. Сложные органические молекулы, о которых говорится в первой из них, свидетельствуют, конечно, о прогрессе в обсуждаемой области, однако, это еще слишком простая сложность (прошу прощения за невольный каламбур), и ее для обозначенных целей совершенно недостаточно. Уровень сложности, необходимый для моделирования возникновения жизни, определяется не только сложностью самих молекул (то есть числом и разнообразием атомов, их составляющих). Эти молекулы должны объединяться в реакционные циклы и гиперциклы и катализировать их звенья. При этом они должны быть способны формировать цепочки (линейные полимеры), которые – в свою очередь – должны быть способны сохранять информацию и дублировать ее – с ошибками, частота которых не должна превышать значения, позволяющего лишь немного модифицировать исходный контент для отбора оптимального варианта. Ничего похожего в пробирке пока не создано. Совсем недавно удалось химическим путем «собрать» рибонуклеотид, один из четырех основных «кирпичиков», из которых «сделана» РНК. Очень долгое время и эту задачу решить не удавалось. Гинзбург определенно оценивал ситуацию более оптимистично, чем она есть. Второй комментарий касается создания «жизни в пробирке». Мы уже говорили, что в привычном смысле эксперимент по созданию жизни в пробирке, скорее всего, бесперспективен. Для этого требуются другие пространственные масштабы – как минимум, масштаб планеты или, скорее, планетной системы. Временны е масштабы также придется увеличить: очень возможно, что для такого эксперимента потребуются те же 3—4 миллиарда лет. О том, что надо будет сделать экспериментатору, чтобы оценить результат своей работы, мы вспомним позже, а пока отметим, что чудовищные расстояния, отделяющие нас от планетных систем, где возможна иная жизнь, вполне могут служить эквивалентом стеклянной стенки пробирки, отделяющей мир экспериментатора от нашего собственного и надежно предупреждающей возможную взаимную контаминацию живым материалом.

Исследователи по-прежнему пытаются проследить, могли ли в первичной атмосфере молодой Земли возникнуть молекулярные компоненты жизни, повторяя классический эксперимент Гарольда Юри и Стэнли Миллера по поискам «сложных органических молекул» в сосуде, где воспроизводится эта атмосфера и внешние воздействия на нее, включая электрические разряды. И ее газовый состав, и другие компоненты среды постоянно модифицируют – в зависимости от последних о них представлений, а для поисков «сложных органических молекул» используют все более изощренные методы и приборы, с помощью которых в продуктах даже исходного эксперимента удается обнаружить такие соединения (аминокислоты), которых не могли найти его авторы.

Конечно, такой подход не может иметь целью создание «жизни в пробирке». До того, как в таком сосуде возникнут хиральная чистота биомолекул, генетический код и первые клетки, пройдет не меньше времени, нежели требуется для случайного воспроизведения одной страницы Войны и мира из рассыпанного набора.

Виталий Гинзбург прав, как нам кажется, совершенно в другом. Его слова фактически означают, что как только возникнет возможность «полевой» проверки результатов «стендовых» экспериментов по воспроизведению отдельных этапов абиогенной молекулярной эволюции, которая в принципе могла привести к возникновению жизни, такая проверка будет осуществлена НЕИЗБЕЖНО. Так устроен разум. А пока – несмотря на «привилегированное положение» нашей планеты в пространстве и во времени, описанное в предыдущей главе, мы совершенно не представляем себе, как это – или какие еще условия – определили, скажем, хиральную чистоту биологических молекул и почему выбор пал на левовращающие аминокислоты и правовращающие сахара. Что такое хиральность, можно прочесть повсюду. Суть ее выражает зеркальная симметрия рук человека. Обе руки повторяют друг друга в деталях, но на правую руку не наденешь левую перчатку – и наоборот. Так же устроены и некоторые молекулы – например, молекулы тех же аминокислот и сахаров.

Продукты чисто химического синтеза тех и других всегда представляют собой рацематы, то есть смеси равных количеств лево– и правовращающих молекул, энантиомеров (оптически активных изомеров, вращающих плоскость поляризации влево или вправо). Продукты же их биологического синтеза гомохиральны – иначе структуры их полимеров будут произвольно нарушены, что приведет к безусловной утрате необходимых функций. Больше того, поскольку продукты реакции право– и левовращающих энантиомеров исключительно с правовращающим веществом не являются зеркальным отражением друг друга, они имеют разные физические свойства, например, растворимость в воде, и значит, они могут быть отделены друг от друга. Другими словами, оптически неактивные реактивы производят оптически неактивные продукты – вследствие работы законов термодинамики. Для разрешения рацемата (то есть для разделения энантиомеров) в реакцию должно быть введено другое гомохиральное вещество.

Происхождение гомохиральности неясно. Вероятность самостоятельного образования одного гомохирального полимера ничтожна; еще – и гораздо – ниже вероятность образования гомохирального полимера с определенной функциональной активностью. В принципе это означает, что процессы полимеризации, матричного копирования полимеров и формирования гомохиральности происходили одновременно и взаимосвязано, для чего потребовались весьма специфические – и в полном объеме пока неизвестные – условия, часть которых (в терминах мегамасштабных «естественных привилегий») описана выше. Таким образом, первые две из трех Великих Молекулярных Революций, приведших к возникновению жизни (1. Хиральность – 2. Генетический Код – Клетка), совпадала по времени с двумя Большими Скачками, Major Transitions, как их назвали Мэньярд Смит и Эорс Шатмари:

возникновение генов (в рамках чего формировались машины полимеризации нуклеиновых кислот и машины копирования матриц) и

возникновение белков (в рамках чего формировались машины полимеризации аминокислот и самое нуклеино-белковое кодирование).

Эти процессы должны были иметь планетарный масштаб: жизнь вряд ли возникла в одной лужице (или у единственного глубоководного термального источника), распространяясь затем по всей Земле и преодолевая «враждебное окружение». Скорее всего, сходные события имели место во многих местах, после чего – при соприкосновении друг с другом – они в некоторых случаях конкурировали, в других кооперировались в общую систему. Более того, эти процессы можно уже связывать с жизнью, поскольку гомохиральныене-биологические вещества рацемизируются со временем. «Неживая» химия обсуждаемых процессов имеет тенденцию к равновесию (то есть к смерти, а не к жизни).

Предложены самые различные гипотезы естественного возникновения гомохиральности биологических макромолекул, основанные на некотором нарушении равновесия энантиомеров в рацемате, обусловленном, например, их круговым дихроизмом, то есть неравным поглощении фотонов света правыми и левыми энантиомерами с последующим отбором, – или бета-распадом, который управляется слабым ядерным взаимодействием, обладающем небольшой хиральностью, называемой несохранением четности, – или самоотбором, который наблюдал еще Пастер, – или сильным магнитным полем и т. п. Ни одна из них не убеждает оппонентов, ни одна из них не является вполне удовлетворительной для объяснения обсуждаемого феномена, который продолжает выглядеть счастливой случайностью. Невольно отмечаешь, что возникновение «молекул жизни» (гомохиральных, разумеется) привязано в этих гипотезах к поверхности планеты (гипотеза Опарина) или к ее атмосфере (гипотеза, проверке которой был посвящен эксперимент Миллера-Юри). Между тем, быстрота, с какой на Земле возникла жизнь (практически сразу после образования планеты), наводит и на другие предположения.

Так называемые «плотные молекулярные облака» в космосе – это, по земным меркам, сверхглубокий вакуум. Тем не менее, в таких облаках есть и молекулы, и органические вещества, и возможность химических реакций. Виталий Гольданский предположил, что первичный органический синтез происходил именно в молекулярных облаках. По гипотезе Сванте Аррениуса, органическое вещество выпало на Земле в готовом виде. Объединенная гипотеза Аррениуса-Гольданского, тем не менее, также не выглядит удовлетворительной: химический синтез в молекулярных облаках, скорость которого чрезвычайно низка, не компенсирует разрушения продукта в условиях космоса. В то же время частички таких облаков чрезвычайно малы, и это открывает возможность для молекулярных флуктуаций.

Весьма любопытную гипотезу выдвинули Валерий Снытников и Валентин Пармон (http://evolution.powernet.ru/library/lifecreate.htm). Они предположили, что самоорганизация является таким механизмом воздействия протозвезды на свое окружение, который приводит к формированию одновременно и планет, и универсального природного каталитического реактора, в котором синтезируется органическое вещество. Это предположение авторы отслеживали в разработанных ими математических моделях. В основе самоорганизации лежит развитие коллективной неустойчивости, взаимодействие множества малых тел самого различного масштаба – от молекул до астероидов. Когда совокупная масса твердых тел в газе (т. е. в молекулярном облаке) начинает превышать определенную величину, коллективная неустойчивость движения этих тел и газа приводит к образованию разнообразных динамических структур (колец, спиралей, дисков, шаров и т. п.). Общая масса эта, концентрирующаяся вокруг протозвезды, увеличивается благодаря вращению всей системы, а локальное увеличение масс твердых тел происходит за счет слипания в газе вязких и рыхлых тел. Так происходит образование твердых катализаторов, содержащих в необходимой комбинации железо, кремний, никель в их природной распространенности. Поскольку в околозвездном облаке нет недостатка в субстратах катализа (окись углерода, водород и др.), начинают образовываться все более сложные органические молекулы. Все эти процессы радикально меняют характер неустойчивости. На фоне общей плотности появляются относительно стабильные сгустки вещества. Эти сгустки могут двигаться в самом произвольном направлении – подобно солитонам, одиночным волнам плотности. Оказалось, что давление газа в такой волне приближается к атмосферному земному, на два – и более – порядка превышая окружающее. Эта волна действует как саморегенерируемый (за счет протозвезды) каталитический реактор, температура которого остается более или менее постоянной – в силу охлаждения гелием, также сконцентрированным в этом сгустке (именно в таких условиях, считают авторы, и следует изучать синтез первичного органического вещества; они очень отличаются от условий обычных «земных» реакций типа эксперимента Юри-Миллера). Потенциально – как показывает моделирование – «космические солитоны» могут и разрушиться, но иногда они становятся «центрами кристаллизации» планет. При этом, двигаясь вокруг звезды, космический «солитон» теряет легкие составляющие – под действием солнечного ветра и деструктивного излучения. Далекие внешние планеты сохраняют первичные газы (и должны сохранять также первичную простую органику?). Более близкие к формирующемуся Солнцу «сгустки» собираются в планету, обогащенную тяжелыми и сложными органическими соединениями, которые могут служить субстратом для возникновения жизни (если она уже не зародилась – вместе с формированием хиральной чистоты молекул – до того, как сгусток приобрел вид первичной планеты). Образование планет из околозвездного облака в гравитационной физике детерминировано. Однако, место этого образования случайно. Там, где вода может находиться во всех трех фазовых состояниях – твердом, жидком и газообразном, – условия для возникновения жизни наиболее благоприятны.

Информация о том, как развивалась и что представляет собой наша Вселенная, накапливается стремительно и так же стремительно обогащает наши представления о происхождении жизни. В одном только 2009 году была сделана серия весьма крупных открытий. Самые громкие из них – открытие запасов воды на Луне, открытие абиогенного метана на Марсе, открытие на спутнике Сатурна Титане озер жидких углеводородов с сезонными движениями из полушария в полушарие, открытие там же так называемых криовулканов, которые извергают жидкую воду вместо магмы. За пределами Солнечной системы – это открытие все более легких планет, «суперземель», масса которых приближается к земной, а некоторые состоят из горных пород; открытие, вероятно, нового типа сверхновых (на слух астронома, новая сверхновая – никакой не каламбур) – небольшой массы и с некоторыми аномалиями содержания элементов. Каждая из этих находок может самым существенным образом изменить мир, каким мы видим его сегодня. Однажды достигнутая – в результате первой Великой Молекулярной Революции – хиральная чистота, совершенно необходимая для надежной работы машин матричного копирования, должна была немедленно закрепиться в составе конкурентоспособных каталитических гиперциклов. Воспроизведение абиогенных условий, которые к ней привели – задача чрезвычайно нелегкая и еще очень далека от решения, хотя сегодня уже показана возможность синтеза целого класса биологически важных органических соединений с 80%-ым доминированием одного из энантиомеров. Очень важно, что один из применяемых при этом катализаторов – фотозависимый. Света в молекулярном облаке, где формируется описанный солитон, более, чем достаточно.

Как сформировалась клетка, результат третьей Великой Молекулярной Революции и единица сегодняшней самостоятельной жизни, – разговор особый. Так или иначе, но компартментализация молекулярных процессов, которую она обеспечивает, приводит к весьма серьезным селективным преимуществам – дискретности и недолговечности, в формате которых наиболее эффективны отбор (конкуренция) и кооперация – со специализацией отдельных элементов и последующей многоклеточностью. Однажды достигнутая, клеточная организация жизни быстро переиграла любую альтернативную и стала доминирующей. В этой книжке мы не будем говорить о происхождении клетки. Это происхождение – как и возникновение хиральной чистоты биологических молекул – было, по-видимому, неизбежным. Мы обсудим здесь предмет, на наш взгляд, гораздо более интересный, предмет, завораживающий своей красотой и своей регулярностью, предмет, сконструированный из реальных молекул, но так, что его свойства могут быть описаны в совершенно абстрактных терминах.

О второй Великой Молекулярной Революции (возникновении генетического кода), которая обеспечила колоссальные селективные преимущества обладателям операционной системой молекулярной памяти, не так легко сказать «однажды достигнутая». Возникновение хиральной чистоты – процесс практически одноактный – в том смысле, что она либо есть (и тогда жизнь оказывается возможной), либо ее нет. Возникновение компартментализации – в том же смысле – не имеет промежуточных этапов: она либо есть, либо ее нет. Существование какой бы то ни было клеточной стенки и ее дальнейшая эволюция – события принципиально одноплановые. Генетический же код – в том смысле, какой в это понятие вкладывают учебники – просто не мог возникнуть сразу, «однажды». То, что обычно называется кодом – это предмет договора, условность, вещь конвенциальная. В отношении генетического кода нет договаривающихся сторон, поэтому этот термин иногда характеризуется как метафора. Он должен быть совершенно естественным продуктом, предметом физикалистского подхода в рамках молекулярно-биологической аксиоматики. В то же время – и мы это увидим далее – его организация очевидно выходит за эти рамки. Кроме того, он относится к двадцати белокобразующим аминокислотам, и его возникновение должно было, таким образом, пройти, по крайней мере, двадцать шагов, каждый из которых должен был учитывать не только пройденный уже путь, но и каким-то образом сообразовываться с дальнейшими. Более того, совершенно неочевидна и химия этих процессов. Необсуждаемым в учебниках свойствам генетического кода и выводам, которые за ними могут стоять, и посвящена вторая часть этой книжки, для которой первая, заканчивающаяся следующей главой, – просто необходимое вступление).

…………………

Несколько слов о номере этой главы. Несмотря на обещание не касаться более ставших скучными рассуждений относительно числа 111 , помещаемых в конец очередной главы, Автор – с массой извинений – еще один раз напоминает о нем. В четырнадцатиричной системе счисления (таблица в Главе 1  [II]) этому числу соответствует информационная сигнатура 11114 . Почему мы опять о ней вспомнили – да еще в такой экзотической системе счисления – автор попытается пояснить позднее.

 

Глава G.

Переход к биогенезу (IX)

Описывая молекулярные события пост-абиогенеза, которые привели к появлению примитивных биологических машин, профессор Марчелло Барбьери начинает с возникновения простейших из них – тех, что обеспечивали соединение однотипных молекул в полимеры; он называет их связывающими машинами, bondmakers. Не знаю, как поточнее перевести на русский этот термин, назову его, например, коннектором. Но не в том смысле, какой вкладывается в понятие связующее звено, а в том, каким обозначается инструмент для связи таких звеньев. Например, инструмент, с помощью которого две маленькие свинцовые «таблетки» сплющиваются в пломбу, зажимающую две веревочки, целость которых свидетельствует о сохранности опломбированного груза, – не помню, он, кажется, называется пломбир? Так что bondmaker можно перевести и смешным словом пломбир.

Некоторые из этих молекулярных машин связывали аминокислоты, другие – азотистые основания, третьи – сахара и т. д. Поскольку рибосомальные РНК – и даже их короткие фрагменты – способны в эксперименте способствовать формированию пептидных связей, первыми коннекторами могли быть именно молекулы РНК небольшого размера. Стоит помнить при этом два обстоятельства.

Во-первых, эти коннекторы работали как ко-факторы, то есть, как энзимы (или рибозимы, как их называют). Другими словами, одна и та же молекула рибозима могла использоваться многократно. В какой-то мере этот процесс удалось смоделировать Сиднею Фоксу, который соединил аминокислоты в короткие нерегулярные цепи, осуществив безматричный синтез полипептидов; подобные полипептидные цепи были потом реально найдены, среди прочей простой органики, в метеоритном веществе.

Во-вторых, все эти Великие Молекулярные Революции, Большие Скачки и тому подобное – описывают события тех лет весьма условно. Рибозим мог работать как коннектор для полимеризации, скажем, нуклеотидов. Но ведь он и сам был молекулой нуклеотидного полимера! И должен был – совершенно по другой схеме – без предсуществовавших коннекторов – собраться, случайно обладая пригодившейся позднее функцией. Событие, конечно, возможное, но еще раз показывающее весьма метафорический характер выражения Молекулярная Революция. Порядковые номера этих Революций и Скачков тоже не менее условны: всѐ происходило – в известном смысле – очень быстро и в общем плавильном котле, где уловить порядок событий было бы просто невозможно. РНК-мир, весьма вероятно, существовал какое-то время – до появления ДНК, – но и ему предшествовали масштабные события, о которых можно пока только гадать. Причем температура этого «котла» могла быть и низкой: многие рибозимы эффективно работают у точки замерзания воды – и даже ниже. Каким образом произошел сдвиг к миру РНК от абиогенно сформированных накануне каталитических гиперциклов, обладающих некоторыми свойствами живых систем? Как РНК стала участником таких самоподдерживающихся реакций, а затем и вовсе вытеснила конкурентов из биогенного мейнстрима, оставив появившимся много позднее, но совершенно очевидно в результате ее победы, исследователям только одни вопросы?

В 70-х годах ХХ века в клетках некоторых организмов были обнаружены ферменты белковой природы, которые включали в свой состав кроме белка ещѐ и молекулу РНК. Вначале считалось, что молекула РНК является в таких комплексах лишь вспомогательным элементом. Однако, вскоре было замечено, что даже после удаления белка из ферментативного комплекса оставшаяся РНК способна катализировать специфическую реакцию. Более того, даже искусственно синтезированная РНК, входящая в состав изучаемых ферментов, может самостоятельно катализировать эту реакцию. Молекулы РНК, способные к катализу, были названы рибозимами. За их открытие в 1989 году Томас Чек и Сидни Альтман были удостоены Нобелевской премии по химии. Были обнаружены молекулы РНК, способные нести генетическую информацию и одновременно катализировать химические реакции. РНК была объявлена родоначальницей доклеточной жизни.

Позднее было показано, что у всех организмов именно РНК, находящаяся в каталитическом центре рибосом, отвечает за главный этап в сборке белков – соединение аминокислот между собой. Открытие этого факта ещѐ более упрочило позиции сторонников РНК-мира. «Действительно, если спроецировать современную картину жизни на еѐ возможное начало, разумно предположить, что рибосомы – структуры, специально существующие в клетке для дешифровки информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, и для производства белка, – возникли как комплексы РНК, способные к соединению аминокислот в одну цепочку. Так на основе мира РНК мог появиться мир белков». Функции РНК весьма многообразны. Они не только катализируют химические реакции, но и защищают клетки растений и низших животных от вторжения вирусов. У высших животных такие «малые РНК» могут участвовать в регуляции считывания генной информации с хромосом. В 1989 году нобелевский лауреат по химии Уолтер Гилберт ввѐл в оборот выражение мир РНК, имея в виду полноценный, самостоятельный и способный к эволюции мир доклеточной жизни.

Теория РНК-мира, однако, полна противоречий. Сложность искусственного синтеза олигонуклеотидов заставила Фреда Хойла, известного британского астрофизика и «друга парадоксов», заявить, что идея РНК-мира «столь же нелепа, как и предположение о возможности сборки Боинга 747 ураганом, пронѐсшимся над мусорной свалкой». Остатки первых примитивных клеток обнаруживаются в слоях, относящихся к периоду 3,5—3,8 млрд лет тому назад. Предположение же, что жизнь не могла зародиться раньше, чем 4 млрд лет назад, не оставляло времени для развития доклеточного РНК-мира. С этим согласились и такие сторонники (и основатели) гипотезы РНК-мира, как Чек и Оргел. Кроме того, было показано, что однонитчатая ДНК может служить даже лучшим ферментом, чем РНК. При этом ДНК гораздо более устойчива во внешней среде, что даѐт ей немалое преимущество. Еще один доклеточный короткоживущий мир? Еще одна гипотеза – того же типа? Но есть и другие, и их множество.

Многие аспекты проблемы (термодинамика, упорядочивание, фрактальность и линейность живых систем) описаны, например, в упомянутой выше книге Эрика Галимова (тоже, кстати, начатой в свободное время, то есть на больничной койке, но имеющей, в отличие от этой, скорее, характер монографии) и в других, опубликованных в разных странах. Не будем излагать все, отметим любопытные. Одна из гипотез – гидратная , как назвали ее авторы – В. Е. Островский и Е. А. Кадышевич – предполагает, что простейшие элементы живой материи многократно образовывались и, возможно, сегодня образуются в недрах Земли из метана (или другого углеводорода), селитры и фосфата в полостях газовых гидратов. Авторы называют ДНК и РНК простейшими формами доклеточной живой материи, а азотистые основания и сахара, которые входят в состав нуклеиновых кислот, – простейшими элементами живой материи. В такой терминологии вирусы «и даже вироиды», как они пишут, следует рассматривать как живые субстанции. Гипотезу составляют три предположения, которые ее авторы формулируют следующим образом.

В природе существуют трехмерные геометрические матрицы с полостями разных размеров, соответствующими размерам функциональных групп молекул ДНК и РНК, которые способны формировать сразу много молекул нуклеиновых кислот, сходных по строению, но различающихся по последовательности присоединения азотистых оснований. Матрицы довольно широко распространены в природе и строго детерминированы, но вместе с тем могут несколько видоизменяться в зависимости от окружающих условий. Глубоко под поверхностью земли условия гораздо стабильнее, чем на границе раздела фаз Земля/атмосфера, и это благоприятно для протекания длительных однонаправленных процессов.

В ячейках матриц изначально присутствуют атомы, которые в результате химических реакций с веществами, диффундирующими внутрь матриц, способны образовывать молекулы ДНК и РНК. Поэтому достаточно лишь одного добавочного вещества для синтеза азотистых оснований, рибоз и аминокислот и еще одного вещества – для синтеза нуклеиновых кислот и белков.

Монохиральность, присущая биологическим объектам, задана геометрией матриц, в которых образуются нуклеиновые кислоты.

Авторы исходят из того, что живая материя зародилась именно на нашей планете, а не в недрах Вселенной и что она возникла из неорганических и простейших органических веществ. Они полагают, что живая материя возникала многократно и, возможно, образуется и в наше время там, где есть подходящие условия и соседствуют необходимые исходные минеральные вещества. При этом они считают, что ДНК и РНК возникли одновременно и были локализованы в одних и тех же местах, причем таких мест было немало на протяжении истории Земли. Вначале возникли ДНК и РНК, затем белки, а не наоборот.

Как упоминалось, одни каталитические гиперциклы жестко конкурируют с другими, но для успешной конкуренции они должны обладать способностью воспроизводиться с некоторыми изменениями, закрепляемыми в дальнейшем. Другими словами, они должны обладать тем, что называется наследственностью и изменчивостью. Существуют ли такие гиперциклы? С определенными оговорками – как считает упоминавшийся уже Валентин Пармон – в качестве варианта такого автокаталитического цикла можно рассматривать знаменитую реакцию Бутлерова (описанную в 1864г). Эта реакция представляет собой синтез различных сахаров из формальдегида в слабощелочных водных растворах в присутствии ионов кальция. Реакция является автокаталитической, поскольку сахара одновременно выступают и в роли катализаторов. Большой набор синтезированных в ходе реакции сахаров – это не что иное, как прототип мутаций, которые определяют критические концентрации субстрата – формальдегида, при которых можно ожидать исчезновения автокатализаторов при понижении этой концентрации. В дальнейшем реакция будет идти, имея новые параметры. Другими словами, изменения («мутации») будут унаследованы новыми поколениями участников реакции.

Пармон полагает, что поскольку рибоза – это сахар, а фосфорные и азотные соединения, необходимые для построения нуклеотидов, присоединяются к ней без серьезных проблем и в дальнейшем формируют полимеры (с помощью коннекторов Барбьери), то именно сахара и есть основа всего живого. И именно молекулы на основе сахаров, а не нуклеотидов и аминокислот ответственны за биологическую память, то есть за отличие живого от неживого. И эти молекулы могли образоваться в ходе реакции Бутлерова.

Нельзя исключить, – говорит Пармон, – что реакция Бутлерова – не единственная автокаталитическая реакция, положившая начало естественному отбору и «жизни». Однако другие такие реакции пока не известны. Одним из очень привлекательных следствий описываемой гипотезы, которое отмечает ее автор, является то, что пребиотический бульон был, скорее всего, весьма разбавленным – только тогда начинается эффективная конкуренция молекул автокатализаторов за субстрат. Кроме того, отмеченные выше «мутации» в реакции Бутлерова возникают весьма быстро – за считанные минуты. А это означает, что «первые прототипы живых объектов могли появиться буквально за миллионы или даже за сотни тысяч лет, а не за миллиарды – о чем и свидетельствует геология».

Не менее привлекательно выглядит предположение о гомохиральности биологических молекул – в рамках той же гипотезы: поскольку практически все сахара обладают свойством хиральности, первая же молекула автокатализатора (моносахарида), имевшая существенные «эволюционные» преимущества, быстро вытеснила остальные.

Пармон дает следующее (физико-химическое) определение сакраментального предмета, о котором мы здесь говорим: «жизнь – это фазово-обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счет естественного отбора». Однако, без информационной компоненты такое определение сразу же лишает смысла обсуждавшиеся выше вопросы о том, являются ли живыми вирусы (за пределами клетки-хозяина), споры бактерий, плазмиды или бумажные версии геномов живых существ. В то же время на вопрос, откуда берутся фазово-обособленные формы, у химиков есть довольно убедительный ответ: известно, что при каталитическом синтезе некоторых полимеров – например, полипропилена или полиэтилена – продукт формируется сразу в виде отдельной фазы – микрогранулы или глобулы, внутри которой работает катализатор, который и производит эти полимеры.

Если все происходило именно так, – заключает Пармон, – тогда РНК и ДНК образуются на любой планете, геологическая история которой сходна с историей Земли.

Отметим, что приведенная выше гипотеза объединяет, таким образом, две упомянутые Молекулярные Революции – возникновение хиральности и возникновение клеток. Поскольку возникновение генетического кода (вторая из трех Революций) вероятно – и мы это увидим – выходит за пределы химической трактовки, о нем мы поговорим отдельно, а пока вернемся к первому Большому Скачку молекулярной эволюции Смита и Шатмари (происхождение генов). Следующим его этапом – после возникновения молекулярных коннекторов – стало формирование машин матричного копирования – copymakers, как их назвал Марчелло Барбьери, амплификаторов, как – тоже не слишком удачно – переведем на «русский» это слово мы. Копирование линейной матрицы – элементарный акт дупликации гена – первый шаг возникновения феномена наследственности. Если следующий Большой Скачок определяется как возникновение протеинов, то название первого – абсолютно неудачно. Гены, то есть информация для производства протеинов, не могут существовать отдельно от этих протеинов: информация – термин не самодостаточный, а функциональный, предусматривающий определенную цель, самореализацию, прочтение. Два этих химически несравнимых мира – мир нуклеиновых кислот и мир протеинов – должны быть взаимно сопоставлены, чтобы один из них стал хранителем информации, а другой был организован в соответствии с этой информацией. Линейная запись информации, способная к матричному копированию (с некоторыми ошибками), идеально подходит для того, чтобы стать геном. Белковые молекулы, способные формировать разнообразнейшие трехмерные структуры, идеально подходят на роль ферментов (которыми в РНК-мире были куда менее эффективные рибозимы), а также других структур. Для сопоставления нуклеиновых белков и протеинов должны были возникнуть – и возникли – особые машины codemakers, в терминах Барбьери. Назовем их декодерами. Это слово подчеркивает не только простую причастность к чтению и реализации генетической информации, но и основную функцию этих молекул – ее дешифровку, то есть движение информации от гена, где она закодирована, к белку, который представляет расшифрованный текст. Что это за машины, и что это за феномен – генетический код, мы обсудим позднее. А пока…

…………………

…а пока поясним символ этой главы, и причину его выбора. Дело просто в том, что в мире нуклеиновых кислот латинская буква G символизирует одно из четырех азотистых оснований – гуанин (мы так и будем писать ее далее – прописью и курсивом). Это самое «тяжелое» основание (округленная молекулярная масса – 151) с химической формулой:

Дублет GG триплетного генетического кода контролирует синтез самой «легкой» аминокислоты – глицина, трехбуквенный символ которой – Gly (Гли – «по-русски»), а однобуквенный – а мы в дальнейшем будем использовать именно однобуквенные латинские символы (и будем писать их полужирным шрифтом в прописном варианте) – G. Ее округленная молекулярная масса – 75, а структурная химическая формула —

Наконец, если известную всем таблицу генетического кода представить «в плоском варианте (4х4)», то есть приняв во внимание только две первые кодирующие буквы и оставив, таким образом, только вертикальную (первые буквы кодонов) и горизонтальную (вторые буквы кодонов) координаты (выделены серым), а кодирущие буквы (азотистые основания) вдоль этих координат упорядочить по нарастанию молекулярных масс, то глицин G, кодируемый дублетом GG, займет шестнадцатую клетку (в правом нижнем углу таблицы):

Десятичное число 16 в системах счисления с основаниями, большими, чем 16, записывается символом G (который в данном случае является цифрой, а не буквой). Пронумеровав приведенную таблицу генетического кода в этих системах счисления построчно, получим:

Забавное тройное совпадение, не правда ли? Благодаря ему Автор и выбрал номер этой главы – выбор, конечно, произвольный. Но Бог не играет в кости, и совпадения, о которых пойдет речь далее, будут уже не так забавны. Более того, они вряд ли будут даже совпадениями. Замечу теперь, что практически все идеи, которые лежат в основе последующих рассуждений, содержатся в этом пояснении – явно или нет.