Глава 10. Откуда что берётся?

Плоский мир, как подчеркнул Аркканцлер, работает на нарративиуме, который указывает причинности, что ей делать. Это утверждение справедливо и для Круглого мира, если смотреть на него со стороны, то есть глазами волшебников. Но если ты находишься внутри, то выясняется, что в Круглом мире никакого нарративиума не существовало, по крайней мере до тех пор, пока люди не эволюционировали и не начали придумывать разные истории, якобы объясняющие «загадки» природы, как-то: почему идёт или не идёт дождь, откуда берётся радуга, отчего гремит гром и сверкают молнии, восходит и заходит Солнце. Мы с вами уже опровергали эти художественно-повествовательные объяснения. Гипотезы, использующие чудовищ, героев и богов, как это нравится людям с антропоцентрическим мировоззрением, зачастую терпят полный разгром при столкновении с космоцентрическим мышлением.

Многие важнейшие вопросы, касающиеся причинно-следственных связей, относятся к самым истокам. Как возникли растения и животные, Солнце и Луна? Откуда вообще взялся этот мир? Мы, обезьяны-сказочники, очарованы корнями и первопричинами. Нам мало просто смотреть на деревья и камни или слушать гром. Мы хотим знать, откуда они берутся. Хотим своими глазами видеть, как из жёлудя вырастает дуб, разобраться в геологической истории, породившей камень, и в электрических явлениях, лежащих в основе грома. Нам нужен собственный, особенный тип нарративиума: истории, объясняющие, откуда всё взялось и как оно работает. За нашим желанием услышать простую историю скрывается стремление получать простые ответы на все вопросы. Тогда как Наука раз за разом демонстрирует нам, что роковая любовь к историям вводит нас в заблуждение. Потому как истоки чего бы то ни было – штука чрезвычайно заковыристая.

История жёлудя и дуба кажется на первый взгляд совсем простенькой и понятной: посади жёлудь, хорошенько поливай его, дай побольше света – и у тебя вырастет дуб. Между тем за внешне прозрачной историей прячется по-настоящему сложное объяснение запутанного процесса развития: на самом деле она из того же набора, что и наше собственное развитие из яйцеклетки. Да, тут есть ещё одна сложность: не только дуб происходит из жёлудя, но и сам жёлудь из дуба. Короче, всё та же навязшая в зубах история про курицу и яйцо. Вопрос не в том, что появилось раньше: курица или яйцо. Думать об этом глупо, поскольку и курица, и яйцо – элементы единой самовоспроизводящейся системы. Курица – единственный способ произвести яйцо из яйца. До домашних кур яйца точно так же пользовались для своего воспроизводства дикими банкивскими курами, ещё раньше – маленькими динозаврами, а уж совсем в древние времена – амфибиями.

Главной проблемой объяснения чего бы то ни было посредством «черепах вниз до упора» является даже не смехотворность образа, как бы забавен он ни был, потому что каждая черепаха действительно опирается на стоящую ниже. Проблема в том, как и почему может существовать вся эта куча бесчисленных черепах. В рекурсивных системах важно не то, какая её часть возникла первой, а происхождение всей системы в целом. История курицы и яйца – это история эволюции, то есть последовательного развития, постепенного прогрессивного изменения, которое, собственно, и привело к возникновению курицы и яйца там, где прежде были дикие куры или динозавры. В таком случае истоки системы сводятся к самым первым яйцам, первым многоклеточным организмам, начавшим использовать зародышевое развитие из яйцеклетки в качестве элемента репродуктивного процесса. Тогда и жёлудь – это современный аналог семени, которым пользовались ранние семенные растения, а до них – древовидные папоротники и так далее, до самых истоков многоклеточных растений.

Здесь требуется небольшое пояснение, что именно мы подразумеваем, рассуждая о чрезвычайно запутанном процессе развития. Ежу понятно, что жёлудь не становится дубом, как яйцеклетка не стала вами. Дуб в основном состоит из двуокиси углерода, полученного из воздуха, а кроме того, из воды и минеральных веществ вроде азота, добытых из почвы. Из всех этих ингредиентов деревья изготавливают в основном углеводы, целлюлозу и лигнин, а также белки, необходимые для правильной работы биохимической «фабрики». Количество материала, содержащегося в жёлуде, ничтожно. Аналогично почти весь младенец, из которого вы развились, «построен» из разнообразных химических веществ, полученных от матери через плаценту. Материала в крошечной яйцеклетке чрезвычайно мало, но её организационная роль огромна. Яйцеклетка «вербует» необходимые химические вещества, предоставляемые материнским организмом, она же инициирует и контролирует последовательность этапов развития (бластоциста, эмбрион, плод), приводящих к вашему появлению на свет. Подобным образом и жёлудь, будучи по своей сути эмбрионом, является сложнейшей системой, прекрасно запрограммированной на то, чтобы распространить в почве корни, протянуть к небу листочки и начать превращение в дубок.

У людей вечно проблемы с понятием «становление, превращение». Наш Джек однажды объяснял в одном больничном комитете по этике, как цепочка «эмбрион → плод → младенец» становится человеком. Это вам не то же самое, что щёлкнуть выключателем, говорил он. Это куда больше смахивает на написание картины или романа. Одного мазка, так же как и одного слова, недостаточно для совершения всей работы. Возникновение произведения искусства – это всегда постепенное превращение. Один из представителей общественности, входящий в комитет, спросил его: «Всё это прекрасно, но скажите, с какого месяца беременности яйцеклетку следует считать человеком?» Видимо, людям всегда нужно рисовать какие-то пограничные линии, даже когда сама природа не может представить нам чёткого разделения.

Рассуждая о происхождении, давайте не будем начинать со сложного, вроде желудей и яиц. Возьмём что-нибудь попроще, например грозу. Перед бурей холодает, ясное небо затягивают принесённые ветром тучи, надвигается атмосферный фронт. То, что мы при этом не можем заметить, поскольку оно невидимо, это накопление статического электричества в облаках. Облака – это массы водяного пара, миллионы и миллионы крошечных водяных шариков, то есть насыщенный раствор воды в воздухе. Молекулы пара поднимаются в верхнюю часть облака, затем «слипаются» и падают вниз, но не все из них успевают выпасть в виде дождя, и цикл повторяется. Однако большая часть капель обрушивается дождём в самом начале грозы.

Тучи – это очень активные структуры с масштабным круговоротом. Они выглядят ажурными и простыми, но на самом деле это сложное движение масс водяных капель и льдинок. Каждая капелька или кристаллик льда несет электрический заряд, поэтому и в целом заряжено. Приблизительно так же ваше нейлоновое бельё приобретает заряд, противоположный заряду человеческого тела. Таким образом, облако имеет заряд, обратный заряду холмов и долин, над которыми оно проплывает, и тут уж жди беды. По мере накопления заряда растёт и разность электрических потенциалов между облаком и землёй. В конце концов, она может стать настолько большой, что между облаком и землёй бьёт молния, следуя по каналу ионизированного воздуха, обладающего относительно малым сопротивлением. Металлические штыри, торчащие из земли или на крышах зданий, например церквей, становятся отличными мишенями. В отсутствие таковых незадачливым громоотводом может стать человек, находящийся на возвышенности.

Поскольку в описанном процессе нет особенно сложной организации, гроза представляется более ординарным явлением, нежели желудь, превращающийся в дуб. Однако и гроза не так проста, как мы воображаем, поскольку неизвестно, как происходит накопление электрического потенциала. Каждый год в Круглом мире случается примерно 16 миллионов гроз, но их механизм до сих пор изучен не полностью. После этого неудивительно, что у нас возникают проблемы с превращением жёлудя в дерево.

Что же до истоков неважно какого явления, бури или ещё чего-нибудь… Если мы хотим объяснить первопричину грозы, с чего нам начинать? С облаков? Состава атмосферы? Статического электричества? А может быть, с азов физики или физической химии? Возникновение чего-либо происходит на перекрестье множества причин. Для того чтобы связно объяснить бурю или что-нибудь ещё, нужно, чтобы и тот, кто объясняет, и тот, кому объясняют, оба имели достаточный багаж знаний в самых различных областях. К огромному сожалению, далеко не всегда это так.

Может так случиться, что вы – учитель словесности, бухгалтер, домохозяйка, коммерсант, строитель, банкир или студент. Тогда велик шанс, что вы никогда не сталкивались с такими выражениями, как «насыщенный раствор» или «частица несёт электрический заряд». А ведь это уже сильное упрощение понятий, обладающих множеством взаимосвязей и такой интеллектуальной глубиной, какой обычный человек может в себе и не отыскать.

Конечно, вы можете быть учителем биологии, математиком или даже научным журналистом, обладая более богатой базой знаний в подобных областях. Но даже в этом случае нам будет нелегко объяснить вам происхождение бури, поскольку мы сами этого не знаем в достаточной мере: ни один из нас не является метеорологом. Но даже если бы и являлся, мы всё равно не в состоянии были бы дать вам такую глубину понимания, чтобы вы воскликнули: «Ну вот! Теперь мне всё ясно!» Джек – эмбриолог и вроде бы кое-что понимает в яйцах и желудях, но даже у него возникли бы те же самые проблемы и по тем же самым причинам. В Круглом мире истоки абсолютно всего на Земле или во Вселенной, от начала и до конца, представляют собой кошмарную мешанину факторов, о которых мы знаем ничтожно мало.

Один из способов уйти от головной боли – это обращение к богу-творцу. Если вы в него верите, всегда можете объяснить происхождение чего бы то ни было, хоть Вселенной, хоть грома, божественным вмешательством. Тор великолепно управляется с молотом? Вуаля, гром объяснён. Ну и как вам нравится подобная трактовка? Нам вот нет, ведь тогда придётся думать, откуда взялись боги и их несметная сила. Хорошо, пусть будет не Тор, а Юпитер. Или гигантская невидимая змея, свивающаяся кольцами. Или инопланетная летающая тарелка, преодолевающая звуковой барьер.

Как уже упоминалось в четвёртой главе, существует множество замысловатых историй о сотворении, ни одна из которых не является объяснением в истинном смысле слова. Подобным образом можно объяснить всё что угодно, в том числе и то, чего никогда не было на самом деле. Если вы полагаете, что небо голубое потому, что бог сотворил его именно таким, то вас нисколько не удивит и розовое небо, и жёлтое в фиолетовую полосочку, причём ваше объяснение цвета будет точно таким же. Однако если вы попытаетесь объяснить окраску неба, используя гипотезу рассеивания света частицами пыли в верхних слоях атмосферы, вы обнаружите, что интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны, и тут же поймете, почему коротковолновый голубой цвет превалирует над сравнительно длинноволновыми красным и жёлтым. (Небольшое число, возведённое в четвёртую степень, всё равно останется небольшим, но обратно-пропорциональная зависимость означает, что маленькие числа важнее больших, поскольку 1/10 больше, чем 1/100.) Надеемся, здесь вы научитесь чему-то полезному и сможете потом применять свои знания для решения других вопросов.

Впрочем, подобные объяснения доводят лишь до определённой точки: вы всё равно не узнали, откуда берётся пыль, и уж тем более, почему голубой цвет выглядит голубым. Если вы хотите получить полную картину всего и вся, то бог-творец – правильный выбор. Ей-богу, теология знает ответы абсолютно на все вопросы. Мириады различных религий и верований, существующих на нашей планете, предлагают широчайшую гамму ответов, способных вас осчастливить, если в глубине души вам не хочется думать о том, почему небо голубое. Передать решение вопроса в руки божьи – это окольный путь, то же, что на вопрос «Почему?» отвечать: «А потому».

Айзек Азимов заметил однажды, что в тот момент, когда на церквях стали устанавливать громоотводы, наука была поставлена выше теологии. Исходя из аналогичного образа мышления, мы пытаемся дать научные или хотя бы рациональные объяснения не только первопричин, но и многих других вопросов. Думминг Тупс – самый рациональный из волшебников, но даже ему приходится туго. В общем и целом он и выигрывает, пытаясь объяснить Круглый мир не прибегая к магии, хотя магия, стоящая за большинством феноменов Плоского мира, остаётся по умолчанию его точкой зрения.

Едва ли не все люди по убеждениям иррациональны. Они верят в магию, верят в сверхъестественное. Может быть, они рациональны в каких-то других аспектах, но хотят, чтобы мир их грёз застилал их представления о мире реальном. В 2012 году, в преддверии президентских выборов в США, некоторые кандидаты-республиканцы, прежде благосклонно принимавшие выводы фундаментальной науки, вдруг начали их отрицать. Видный сторонник республиканской партии призвал отказаться от какого-либо регулирования рынка, поскольку это «препятствует воплощению божьего промысла об американской экономике». Наиболее одиозные фигуры из «правых» выступают против принятия каких-либо мер, направленных на смягчение последствий изменения климата. И не потому, что считают, будто никаких изменений нет. Их логика такова: чем быстрее мы загубим планету, тем быстрее наступит второе пришествие Христа. Армагеддон? Отлично, дайте два!

На самом деле искать рациональные объяснения следует потому, что большинство феноменов Круглого мира к магии не имеет никакого отношения. Многое из того, что раньше казалось волшебным, сейчас нашло объяснение без сверхъестественных «костылей». Тот же гром. Хотя вот американская экономика до сих пор ставит в тупик экономистов. В нашей книге мы, насколько нам позволят силы, будем искать объяснения первопричин различных явлений исходя из рационального мышления, пусть даже кому-то это покажется сложным. Но нам ужасно хочется узнать, пользуются ли громоотводами те представители так называемой Христианской Науки, которые выступают против пересадки органов и переливания крови, поскольку им внушили, будто это идёт вразрез с божьей волей.

Даже сейчас мы знаем о грозах куда меньше, чем вы можете себе представить. Два десятилетия назад астронавты космического шаттла «Атлантис» вывели на орбиту гамма-обсерваторию «Комптон» (ГОК). Гамма-лучи – это такие электромагнитные волны вроде световых, но куда более высокой частоты. Энергия фотона пропорциональна его частоте, таким образом, гамма-лучи обладают очень высокой энергией. ГОК предназначена для обнаружения гамма-лучей, испущенных далёкими нейтронными звёздами и остатками сверхновых, но, похоже, что-то там пошло не так: обсерватория начала сообщать об импульсах гамма-излучения, исходящих от… Земли.

Это казалось нелепостью. Гамма-излучение возникает при ускорении электронов и других частиц в вакууме, но вроде бы никак не в атмосфере. Очевидно, ГОК работала неправильно. Тем не менее никакой поломки не было, обсерватория функционировала в штатном режиме, но атмосфера Земли продолжала каким-то образом генерировать гамма-излучение.

Сначала решили, что это излучение возникает на высоте примерно 80 километров, высоко над облаками. Тогда только что были открыты странные вспышки света, напоминающие огромных медуз высоко в небе. Явление получило название «спрайт». Считалось, что это спонтанные следствия возникновения молний в нижележащих грозовых облаках. Всё выглядело так, что именно спрайты испускают гамма-лучи или, по крайней мере, как-то с ними связаны. Среди объяснений, предложенных теоретиками, наиболее правдоподобной была гипотеза, сводящаяся к тому, что электронная лавина, произведённая молнией, сталкиваясь с атомами атмосферы, становится источником как спрайтов, так и гамма-излучения. Электроны могут двигаться почти со скоростью света и создавать цепные ядерные реакции, при которых каждый электрон, сталкиваясь с атомами, выбивает из последних другие электроны.

Начиная с 1996 года физики добавили в эту гипотезу разнообразные финтифлюшки, описывающие энергетический спектр гамма-лучей. Данные, полученные с ГОК, совпадали с результатами расчётов и подтверждали, что излучение возникает на очень больших высотах. В общем, всё выглядело замечательно, пока не наступил 2003 год.

В том году Джозеф Дуайер в ходе полевых исследований во Флориде измерял рентгеновское излучение молнии и обнаружил мощный всплеск гамма-излучения, исходящего из туч. Энергетический спектр всплеска полностью совпадал со спектрами излучения, которое, как считалось, приходит с гораздо большей высоты. Тем не менее тогда никто даже не предполагал, что излучение, зафиксированное «Комптоном», – это излучение грозовых облаков, поскольку энергия сигналов представлялась слишком высокой. Ведь для «проталкивания» таких лучей через атмосферу требуется настолько огромная энергии, что в это сложно было поверить.

В 2002 году НАСА запустило RHESSI – спутник с солнечным спектроскопом для наблюдения излучений высоких энергий, названный в честь физика из НАСА, доктора Реувена Рамати. RHESSI должен был наблюдать гамма-излучение Солнца. Просматривать данные, нужные для доказательства того, что гамма-излучение исходит от Земли, Дэвид Смит нанял студентку Лилиану Лопес. Всплески происходили каждые несколько дней, то есть много чаще, чем фиксировала ГОК. Новый инструмент предоставлял гораздо более подробную информацию об энергетическом спектре, демонстрируя, что гамма-лучи действительно проходят в атмосфере значительные расстояния. Оказалось, что они зарождаются на высоте 15-25 километров, то есть на верхней границе обычных грозовых облаков. С накоплением доказательств становилось всё труднее отрицать, что именно грозы, а не спрайты, генерируют большое количество гамма-излучения.

Но каким образом тучи вырабатывают высокоэнергетическое излучение? Ответ пришёл непосредственно из кадров «Star Trek»: разумеется, это антиматерия. Когда обычная материя встречается с антиматерией, они аннигилируют. Этот процесс сопровождается мощным выбросом энергии: почти вся масса переходит в энергию. Корабли Звёздного флота движутся как раз за счёт этой реакции. Самая распространённая форма антиматерии – позитрон, то есть антиэлектрон, являющийся естественным продуктом радиоактивного распада. Он ежедневно используется в медицинских сканерах ПЭТ (позитронно-эмиссионной томографии). Тем не менее в природе антиматерия вырабатывается нечасто, по крайней мере, тучи никогда не славились богатством радиоактивных атомов. Однако есть свидетельства того, что гамма-излучение грозовых облаков связано именно с позитронами.

Идея вот в чём. Электрическое поле внутри облака обусловлено отрицательным зарядом сверху и положительным снизу. Иногда это поле генерирует высокоэнергетические убегающие электроны. Будучи отрицательно заряженными, они отталкиваются электрическим полем нижней части облака и притягиваются верхней, то есть поднимаются. При этом они ударяются об атомы молекул воздуха, создавая гамма-излучение, и могут образоваться электронно-позитронные пары. Электроны продолжают подниматься вверх, тогда как позитрон с его положительным зарядом стремится вниз, притягиваемый полем нижней части облака. На своём пути он ударяется о всё новые атомы воздуха, выбивая новые электроны, и так далее. Возникает своего рода цепная реакция, которая распространяется по всей гряде грозовых облаков.

Получается что-то вроде природного лазера. В лазерах каскады фотонов движутся туда-сюда между зеркальными поверхностями, производя всё новые и новые фотоны, пока излучение не становятся настолько высокоэнергетическим, что не проходит сквозь одно из зеркал. В случае с грозами «зеркалами» служат верхняя и нижняя части облака, а вместо бегающих взад-вперёд фотонов в облаке вверх-вниз снуют электроны. К 2005 году эта гипотеза основательно укрепилась. Космический гамма-телескоп «Ферми» зафиксировал, что пучки заряженных частиц, производимых грозовыми облаками, могут перемещаться вдоль силовых линий магнитного поля Земли на сотни миль, причём в значительной части они состоят из позитронов.

Это открытие представило нам грозовые облака в совершенно новом свете. Оказывается, «молот Тора» не только искрит и грохочет, он ещё создаёт антиматерию. Открытие подобного рода просто невозможно совершить, подсовывая поверхностные сверхъестественные объяснения. Оно целиком основано на сомнении учёных в «общеизвестных» фактах.

Даже знакомые всем истоки могут по прошествии времени привести к новым историям. В поисках рационального объяснения чего-либо наука часто меняет свою парадигму в ответ на появление новых доказательств или идей. Хороший тому пример – история о происхождении Земли и Луны, претерпевшая ряд крутых виражей. Во время одного из таких поворотов была даже предпринята попытка отвергнуть новые доказательства, чтобы сохранить старую научную парадигму.

В тот раз проблемой стало не отсутствие доказательств, а напротив, слишком большое их количество. Ведь можно сколько угодно изучать строение Земли, исследовать срезы горных пород и летать на Луну за образцами камней. Однако в определённом смысле всё это богатство данных лишь усложняет проблему доказательства. Что значат все эти образцы? Мы пытаемся восстановить картину событий, случившихся 4,5 миллиарда лет назад. В то время Вселенная уже существовала около 9 миллиардов лет (это если доверять теории Большого взрыва, а согласно другим теориям, может быть, даже и дольше). Во всех космологических теориях строение Вселенной с возрастом усложняется, то есть со времени появления Солнечной системы в её окрестностях накопилось достаточно стройматериалов. Из того, что мы наблюдаем сегодня, можно сделать логический вывод о том, как именно весь этот космический хлам мог соединиться в систему Земля-Луна. В эти данные входят наблюдения за астероидами, Солнцем, другими планетами, а также подробная информация о строении Земли и Луны. (Мы говорим «Луна», хотя согласно последней гипотезе спутников у нашей планеты изначально могло быть больше.) Очевидно, были времена, когда Земли не существовало, а потом она возникла. Луна появилась на несколько сотен миллионов лет позже. Их происхождение взаимосвязано, и нельзя объяснить происхождение одной, игнорируя другую.

Главная проблема генезиса Луны и Земли в том, что лунная порода по химическому составу очень похожа на земную мантию. Мантия – это толстый слой породы, залегающий под континентальной и океанической корой и над железным ядром. В частности, пропорции различных изотопов некоторых элементов совпадают как на Луне, так и на Земле. Подобное совпадение слишком невероятно, чтобы соответствовать ранним теориям происхождения Луны, например, что два небесных тела образовались независимо друг от друга из первичного газопылевого облака, вращающегося вокруг Солнца, или что гравитационное поле Земли «поймало» Луну, когда та случайно пролетала мимо. Один из сыновей Чарльза Дарвина, Джордж, полагал, что Луна была вытолкнута из быстро вращающейся Земли, но механика этого процесса, в частности энергия и угловые моменты вращения, не соответствует действительности. Более того, Земля и Луна не просто сконденсировались из космической пыли. Астрофизики и геофизики считают, что Земля сформировалась из многих мелких планетизималей, которые были частью огромного диска, в центре которого находилось Солнце. Современные телескопы позволяют рассмотреть подобные диски вокруг молодых звёзд в соседних звёздных системах: их было найдено уже довольно много, так что вполне вероятно, что теория подтверждается.

Между 2000-м и серединой 2012 года некоторые астрофизики и геофизики пришли к обоюдному соглашению, что Луна – это результат грандиозного столкновения между молодой тогда Землёй и объектом, сравнимым по размерам с Марсом. Они назвали его Тейей, по имени одной из сестёр-титанид, матери Селены – древнегреческой богини Луны. В результате столкновения внушительная часть Земли перешла в газообразное состояние, а Тейя была практически разрушена. Большая часть паров конденсировалась на нынешней лунной орбите, сформировав Луну; остальное стало земной мантией, что и объясняет сходство состава. В этой гипотезе нашёл своё объяснение и довольно большой угловой момент системы Земля-Луна, что является её плюсом.

Однако шло время, и у теории Тейи начали возникать проблемы. Подобная коллизия настолько сильно разогрела бы поверхность планеты, что вся вода просто выкипела бы, а это опровергается самим фактом существования океанов. Для того чтобы сохранить на плаву гипотезу Тейи, потребовался ряд дополнительных допущений: может, на молодую планету упал ледяной астероид, вернув воду на место? Или, может быть, испарившаяся вода заскучала и вернулась обратно? Как бы там ни было, древние породы, найденные в Австралии, свидетельствуют, что четыре миллиарда лет назад, то есть вскоре после образования Луны, воды на Земле было хоть залейся.

Мы знакомили вас с гипотезой Тейи в «Науке Плоского мира» издания 1999 года, однако уже к переизданию 2002 года гипотеза выглядела не столь убедительно. Самым страшным ударом по Тейе явилась новейшая компьютерная модель предполагаемого столкновения. Самые первые подобные модели представляли нам, как вырванный из Земли здоровенный «ломоть» распадается на части. Из осколков одной формируется Луна, а вторая падает назад, образуя земную мантию. Породы разрушившейся Тейи перемешиваются с обеими частями в более или менее схожих пропорциях, чем и объясняется одинаковый состав мантии и Луны.

Правда, в то время моделирование занимало слишком много компьютерного времени, поэтому были проанализированы лишь некоторые сценарии предполагаемого инцидента. Когда компьютеры стали быстрее, даже усложнившиеся математические модели стало возможным обрабатывать гораздо быстрее и проще. Тогда-то и выяснилось, что большинство осколков Тейи образовали бы как раз Луну, а на земную мантию их не хватило бы. Но как же в таком случае нам быть с одинаковым их составом?

До 2012 года принималось допущение, что по своему химическому составу Тейя была похожа на земную мантию. Но как же вышло, что мантия и Тейя имели практически одинаковый состав? На решение этой проблемы были брошены все силы сторонников теории. Если ответить: «Ну, так вот уж получилось» – такой же ответ можно дать и на вопрос о Луне, причём не прибегая ни к какой дополнительной сущности в виде Тейи. Таким образом, теория Тейи зиждется на том же поразительном совпадении, которое и пытались объяснить с её помощью.

Во втором издании «Науки Плоского мира» мы охарактеризовали эту ситуацию как «потерю нити», а Йен продублировал подобное мнение в своей «Математике жизни». Очевидно, то же самое пришло в голову и Андреасу Ройферу, исследовавшему с коллегами сходный сценарий в июле 2012 года. Однако новая гипотеза имела одно отличие. Учёные предположили, что импактор был намного крупнее Тейи (или Марса) и двигался с бо́льшей скоростью. Это вовсе не было столкновением лоб в лоб. «Злодей» лишь вскользь задел Землю и, как говорится, смылся с места преступления. Большая часть выброшенного вещества, таким образом, принадлежала Земле, в то время как импактор потерял совсем немножко. Новая теория также согласуется с расчётами угловых моментов и предполагает, что состав Луны и мантии должен быть даже более похожим, чем принято считать. Для подобного утверждения имеется ряд доказательств. Цзюньцзюнь Чжан с командой провели повторный анализ образцов лунного грунта, доставленных «Аполлонами». Оказалось, что соотношение изотопов титана-50 (⁵⁰Ti) и изотопов титана-47 (⁴⁷Ti) на Луне «идентично их соотношению на Земле с точностью до 0,000004».

Впрочем, это только одна из возможных альтернатив. Матийя Чук и его коллеги продемонстрировали, что подобный химический состав лунного грунта мог возникнуть, если во время столкновения Земля вращалась с большей скоростью, нежели сейчас: один оборот за несколько часов. От скорости вращения зависит количество выброшенного вещества. Впоследствии, по их мнению, гравитация Солнца и Луны могла замедлить вращение Земли до ее нынешнего 24-часового цикла. Робин Кануп получил аналогичные результаты, использовав модель, в которой Земля вращалась лишь чуть быстрее, чем теперь, зато импактор был намного крупнее Марса.

Это тот самый случай, когда pan narrans был до того увлечён историей, что запамятовал, зачем она была придумана. Совпадение, которое она, по идее, должна была объяснить, совершенно исчезло из поля зрения интерпретаторов, чьи новые версии захватили всю сцену, оставив пресловутое совпадение за кулисами. Однако как раз сейчас наша обезьяна-сказочник переосмысливает эту историю, на сей раз не забывая уделять должное внимание сюжету.

В философском смысле главным вопросом является вопрос об истоках нашей Вселенной. Мы займёмся им в главе 18. Впрочем, самый загадочный и куда более близкий нам вопрос – это происхождение жизни на Земле.

Наша собственная неспособность создать жизнь с нуля или на худой конец понять, как этого достичь, заставляет нас воображать, будто природе для создания жизни понадобилось нечто из ряда вон выходящее. Может быть, это и так, а может, и нет, ведь сложный мир никогда не стремился быть понятым людьми. Не исключено, что возникновение жизни было предопределено с того момента, когда система жизнеобразующих элементов усложняется до определённого уровня. И нет никакой сокровенной тайны, которая могла бы озарить нам путь. Тем не менее для объяснения природных феноменов хочется какой-нибудь убедительной истории, понятной на человеческом уровне. Ведь с точки зрения pan narrans именно это и есть «объяснение», в то время как наука толкует о происхождении жизни обескураживающе сложно и запутанно, постоянно вдаваясь в нюансы. Похоже на то, что подобный подход вообще не может сложиться в связную историю. Кто знает, может быть, даже если бы мы сумели вернуться назад и своими глазами увидеть, что там к чему, мы всё равно ничего бы не поняли.

Тем не менее, хорошенько поискав, мы можем раскопать истории, в которых будут содержаться вожделенные подсказки.

Большинство научных гипотез о происхождении жизни сводят процесс к двум этапам: абиогенный и биогенный. Зачастую проблему упрощают ещё более, сводя рассмотрение к процессам неорганической химии до появления жизни и органической – после. Иначе говоря, к двум основным разделам химии. Органическая химия изучает большие, сложные молекулы, образованные с участием атомов углерода, а неорганическая – всё остальное. Органическая химия напрямую связана с формой жизни, существующей в Круглом мире. Однако было бы непростительной ошибкой думать, что проблема происхождения жизни ограничивается этой простой, но вполне случайной парой категорий. Органические молекулы, вернее всего, существовали и до того, как их начали использовать организмы. Поэтому попытка представить возникновение жизни как внезапный скачок от неорганической химии к органической в принципе неверна и путает божий дар с яичницей.

Да, были времена, когда жизни не существовало, и наступило время, когда она возникла. Но произошло это отнюдь не нежданно-негаданно: раз! – и вот она, жизнь. Был долгий, возможно, даже очень долгий переходный период так называемого мезабиоза, то есть промежуточного состояния, занявшего миллионы лет, в ходе которых химия, как органическая, так и неорганическая, создавала жизнь. Это был длительный процесс, без отправных и конечных точек.

Было предложено немало альтернативных путей, по которым могла возникнуть жизнь. Ещё в 80-е годы Джек насчитал 35 различных правдоподобных, по его мнению, гипотез. Сейчас их количество, наверное, приближается к нескольким сотням. Осознание того, что в результате мы можем так никогда и не узнать, как именно жизнь возникла, действует отрезвляюще. А ведь это вполне вероятно. Вернее всего, путь, который она избрала, был одним из тысяч, до которых мы пока не додумались. Некоторым из нас достаточно просто знать, что всё началось с химии и закончилось биохимией; другим, прежде чем они поверят, что стоят на правильном пути, нужно увидеть жизненные формы на уровне бактерий, созданные в лабораторных условиях. А кое-кто, даже увидев живого слона, синтезированного в пробирке, будет настаивать, что его дурачат.

Многие из вас уверены, будто живое настолько отличается от неживого или даже от только что бывшего живым, что никакая более или менее непрерывная цепочка шагов, ведущая от одного к другому, не укладывается у вас в голове. Отчасти подобная предубеждённость берёт начало в нашей нейрофизиологии: для того чтобы думать о живых и неживых объектах, например мышах и булыжниках, мы используем различные участки мозга. Поэтому нам сложно построить мысленную цепочку, ведущую от камня к мыши или даже от пробирки с химическим веществом – к микробам. Взамен мы предлагаем туманные доктрины, вроде так называемой «души», демонстрирующие чёткое разделение между тем, как мы думаем о живом существе и о мертвом теле.

Сейчас мы коротко изложим основные тезисы некоторых логичных концепций происхождения жизни, чтобы вы смогли оценить предлагаемые идеи и различные подходы к решению данной проблемы. Мы уже неоднократно писали о происхождении жизни на страницах книг «Наука Плоского мира», поэтому сейчас попытаемся подойти к задаче несколько с другой стороны. Например, о тех же вирусах мы ещё с вами не говорили. В начале нового тысячелетия история происхождения вирусов скромно держалась в тени, пока в 2009 году не вышел обзорный доклад Гаральда Брюссоу, открывшего дискуссию на эту тему. Однако чтобы понять контекст, нам совершенно необходимо больше узнать о предыдущих гипотезах.

Из ранних экспериментов наибольший интерес представляет опыт Стэнли Миллера, работавшего в 50-х годах XX века в лаборатории Гарольда Юри. Он смоделировал эффект удара молнии в атмосфере молодой Земли (в разумном приближении состоящей из аммиака, двуокиси углерода, метана и водяного пара). Он получил смесь токсичных газов типа цианида и формальдегида, что вселило в Миллера определённые надежды. Ведь «токсичность» – это отнюдь не объективное свойство вещества, а всего лишь эффект, который оно оказывает на живой организм. Большинство газов вообще жизнь не жалуют. В ходе дальнейших экспериментов были получены аминокислоты, то есть химические вещества, наиболее важные для живых организмов, поскольку они в принципе могут агрегировать в белки. В итоге ему удалось получить даже небольшие органические молекулы.

Разобраться, как именно возникли эти молекулы, непросто, однако эксперимент Миллера показал, что природа вполне могла самостоятельно достичь подобных результатов. Нет никаких оснований полагать, что в описанном ранее эксперименте Бенфорда задействовано нечто, не относящееся к стандартной химии, подчиняющейся обычным физическим и химическим законам. Мы можем рассказать вам непротиворечивую, с химической точки зрения историю о том, как соединяются и изменяются атомы и молекулы. Это происходит постоянно, благодаря чему и существует такая наука, как химия. Одним из ключевых моментов является то, что любая достаточно обстоятельная модель призвана охватить все основные этапы, однако реальность намного сложнее любых мыслимых моделей. То, что кажется трудным для нас, непроизвольно происходит в природе.

Исследователи, повторившие эксперимент во всевозможных модификациях земной атмосферы того периода, получили и другие органические соединения, в частности сахара и даже основания, соединения которых ведут к формированию ДНК и РНК – основополагающих молекул земной жизни. Мы уже упоминали о ДНК и её двойной спирали, в любом случае сегодня она всем хорошо известна. Рибонуклеиновая кислота (РНК) популярна гораздо меньше. Она, в общем-то, похожа на ДНК, только попроще устроена. За редкими исключениями РНК образует одну цепочку вместо двух. Определённые виды РНК весьма существенны для живых организмов.

Мы считаем, что обе эти молекулы могли легко образоваться на юной Земле. Даже более того, их появление было совершенно неизбежным. К тому же, как нам сейчас известно, многие метеориты несут на себе компоненты этих простых органических соединений – значит, последние могут образовываться в открытом космосе. Таким образом, метеориты являются вторым надёжным источником органической химии. Короче говоря, небольшие органические молекулы на молодой Земле имелись в изобилии. Дело только в том, что с живыми организмами они не имеют ничего общего.

Многообещающих на первый взгляд простых химических процессов недостаточно. Ведь ключевые молекулы живых организмов намного сложнее и включают в себя значительно больше атомов, расположенных довольно заковыристым образом. Грэм Кернс-Смит предположил, что молекулы глины могли бы быть идеальным катализатором для превращения простых органических соединений в полимеры, аналогичные имеющимся у живых организмов. При этом аминокислоты соединялись бы в пептиды и белки, а нуклеотидные основания, возможно, связывались бы с фосфором и сахарами, образуя короткие цепочки нуклеиновых кислот, в том числе РНК и ДНК. Как видите, для достижения цели снова не требуется ничего, кроме простой химии, никаких инопланетян. Напротив, было бы даже странно, если бы первобытные моря не кишели бы полимерами, ведь с их возникновением нет проблем. Может быть, проблемы с макромолекулами и возникнут у нас, у природы их не будет: она просто следует собственным правилам, неизбежным следствием которых является определённая сложность.

Однако макромолекулы – это ещё не жизнь. Они не размножаются, даже не реплицируются, разве что в особых ситуациях. (Под репликацией понимается создание точных копий; под размножением – создание копий не точных, но способных к дальнейшему размножению. Второй способ более гибкий, но и более сложный для понимания.) В любом случае и репликация, и размножение требуют не просто сложности, но сложности упорядоченной, а откуда берётся порядок, понять трудно. Тем не менее подобные ситуации могут возникать совершенно естественно в некоторых глинах, таких, которые сами по себе обладают способностью репликации. Во влажной среде небольшие слойки глины могут самостоятельно образовывать пачки почти одинаковых копий.

С конца 90-х годов поменялось многое. В предыдущих книгах «Науки Плоского мира» мы уделили особое внимание идеям Гюнтера Вахтершаузера. Он предложил идею, отличную от общепринятой теории первичного бульона Миллера-Юри, в котором предполагалась спонтанная репликация нуклеиновых кислот, а первичным проявлением жизни считалась наследственность. Взамен Вахтершаузер выдвинул гипотезу первичности метаболизма, то есть биохимического процесса. По его мнению, это могло случиться там, где много серы, оксида и сульфида железа, а также имеется источник тепла для поддержания химических реакций. Одним из возможных объектов, обладающих данными характеристиками, являются гидротермальные источники срединно-океанических хребтов, известные как «чёрные курильщики». Они располагаются в местах выхода расплавленных пород мантии на поверхность через разломы в расходящемся морском дне. Другими, чуть менее впечатляющими объектами являются подводные вулканы. Используя эту железо-кислородо-серную химию, Вахтершаузер придумал набор реакций, довольно точно имитирующих цикл Кребса, – основу биохимии почти всех живых организмов. В лабораторных экспериментах его задумка вроде бы работала, пусть и неидеально. Короче говоря, его теория возникновения жизни заменила первобытный «суп» первобытной «пиццей»: молекулы, вместо того чтобы резвиться в морских глубинах, плавают на поверхности. Тогда, в 1999 году, идея Вахтершаузера нам понравилась, поскольку она была альтернативой системе первичности наследственности. Мы не понимаем, зачем подобным структурам заниматься реплицированием, это совершенно не в их привычках. Кроме того, Вахтершаузер не только биохимик, но и юрист, а хорошие научные идеи, предложенные юристами, – чрезвычайная редкость.

Однако с тех пор набрала популярность другая идея: гипотеза Мира РНК. РНК и ДНК – нуклеиновые кислоты, названные так потому, что они находятся в ядрах (лат. nucleus) клеток. Помимо ДНК и РНК существуют другие нуклеиновые кислоты; некоторые проще, иные много сложнее. Обе макромолекулы представляют собой длинные цепочки, образованные четырьмя фрагментами – нуклеотидами, являющимися, в свою очередь, комбинациями оснований, то есть особенных молекул, похожих на сложные аминокислоты, связанные воедино сахарами и фосфатами. Ну как? Вам полегчало? Сомневаемся. За подробностями вы можете обратиться к другим источникам, а сейчас нам надо было всего лишь договориться о терминологии, относящейся к тому, что мы обсуждаем.

Нуклеиновые кислоты научились извлекать выгоду из своей замечательной способности образовывать двойные цепочки: каждая половина кодирует одну и ту же информацию взаимозависимым образом. Четыре основания, обозначенные буквенными кодами, образуют две связанные пары, а последовательность оснований одной цепочки комплиментарна по отношению к основаниям другой. Это делает возможной главную особенность этих пар: одна цепочка определяет происходящее во второй. Вот они расходятся, каждая половинка обзаводится новым «партнёром», прикрепляясь к комплиментарным основаниям, и… О, чудо! Только что у нас была одна двойная цепочка, а теперь их две, причём абсолютно идентичных. При наличии достаточного количества свободных оснований молекула реплицируется, и остановить её непросто.

У РНК другие «козыри». Она может функционировать как энзим, биологический катализатор, причём являться катализатором для собственной репликации. (Катализатор – это молекула, которая ускоряет химическую реакцию, но сама в ней не участвует: она «подстёгивает» другие вещества, а затем «отходит в сторону».) Таким образом, РНК катализирует многие химические реакции, полезные живым организмам. Молекула РНК – это «ремонтник-универсал». Если бы удалось объяснить, как РНК появляется из неживой материи, это стало бы большим шагом от неорганической химии к примитивным живым формам. К сожалению, понять, как РНК могла самостоятельно возникнуть в первобытном «бульоне», очень трудно. На протяжении многих лет теории Мира РНК не хватало важнейшего звена.

Недавно этот недостаток было устранён. Найдено множество разнообразных решений проблемы, включая те, которые работают не только в теории, но и на практике. Вначале получаемые цепочки были короткими, ведь цепочку из 6 оснований создать легко. Теперь их длина может доходить до 50 и больше, а это уже близко к настоящим биологическим энзимам, имеющим обычно от 100 до 250 оснований. Появилась надежда, что длинные цепочки РНК имелись в первобытном «бульоне». Всё это выглядит ещё более правдоподобно, если учесть, что в условиях, максимально приближенных к предполагаемой обстановке молодой Земли, были синтезированы жировые мембраны, весьма напоминающие мембраны клеток. РНК вполне могут соединяться с ними. Недавно было высказано предположение, что под воздействием высоких температур «чёрных курильщиков» цепочки РНК могли неоднократно разделяться на части (расходиться), а затем соединяться в более холодных водах конвекционных течений. Эта идея нам симпатична, ведь точно таким же образом мультиплицируют ДНК в полимеразной цепной реакции при анализе последовательности молекулы: чередованием высоких и низких температур заставляют цепочки ДНК расходиться и выстраивать новые комплиментарные связи, многократно удваивая число копий. Благодаря подобному естественному физико-химическому процессу вполне могла бы воспроизводиться и РНК.

Не только по этой, но и по многим другим причинам гипотеза Мира РНК для ранних стадий развития жизни на Земле смотрится сегодня довольно сносно. Неизвестно, конечно, как всё было на самом деле, но предлагаемый сценарий кажется нам правдоподобным. И даже если жизнь возникла каким-либо другим способом, данная гипотеза доказывает, что никакого сверхъестественного вмешательства для этого не требуется. В первобытных морях, может быть, близ «чёрных курильщиков», может быть, на прибрежных пляжах, где вода хорошо прогревалась, получала много солнечной радиации и разбавлялась приливами, а возможно, под воздействием вулканов или землетрясений, так или иначе, но цепочки РНК росли и размножались.

Процесс копирования не всегда проходил абсолютно точно, однако это стало несомненным преимуществом, поскольку безо всякого потустороннего вмешательства вело к разнообразию. Если случайная вариация сопровождалась неким механизмом отбора, поощряющим определённые параметры, тогда РНК могла (и должна была) эволюционировать. Отбор – вовсе не проблема, скорее проблемой станет его предотвращение. Едва появляются некие особенные последовательности со специфическими свойствами, конкуренция между ними за свободные нуклеотиды при взаимодействии с отдельными жировыми мембранами сметёт с дороги одни виды таких последовательностей, тогда как другие будут процветать. Это прямой путь к удлинению цепочек и возникновению у них ещё большего количества особенных свойств.

Как только начинается естественный отбор, вся система становится живой.

С этой точки зрения эволюция путём естественного отбора не только объясняет разнообразие жизни, она является неотъемлемым элементом того, что и породило саму жизни. В условиях достаточного разнообразия копирование возможных ошибок, если они не возникают слишком часто, может играть созидательную роль.

Но Мир РНК – не единственная возможная альтернатива. Последняя из выдвинутых гипотез происхождения жизни предполагает определяющую роль вирусов в этом процессе. Вирусы – это такие длинные цепочки ДНК или РНК, как правило, окружённые белковой оболочкой, позволяющей им внедряться в другие организмы, как например, в бактерии, в животные или растительные клетки. Для размножения большинство вирусов полагаются на ДНК/РНК систему копирования инфицированного организма. Когда клетка или организм гибнет, новые копии вирусов распространяются в окружающей среде.

Со времени опубликования в 1977 году работы Карла Вёзе таксономы (учёные, занимающиеся классификацией бесчисленных форм жизни) признали наличие трёх фундаментальных доменов – крупнейших и старейших ветвей на Древе жизни: бактерий, архей и эукариотов. Существа первых двух доменов, являясь микроорганизмами, внешне похожи, но история их эволюции различна. Вероятно, археи – самый древний из трёх доменов. Его представители обитают в странных и неожиданных местах: в очень солёных, в очень жарких или, напротив, в очень холодных. О бактериях вы уже знаете. Оба типа организмов – прокариоты, то есть их генетический материал не упакован в ядре клетки, а прикрепляется к плазматической мембране или плавает в цитоплазме в виде замкнутых в кольцо молекул, так называемых плазмид.

Третий домен – эукариоты – отличается наличием ядерных клеток. Сюда входят и сложные «многоклеточные» организмы, от насекомых и червей до слонов и китов. Ну и, конечно же, мы с вами. Кроме того, этому домену принадлежит множество одноклеточных организмов. Последовательность РНК указывает, что первый большой раскол Древа жизни произошёл, когда бактерии отделились от своих предков-архей. Затем ветвь расщепилась на архей и эукариотов. Таким образом, мы приходимся куда более близкими родственниками археям, нежели бактериям.

Вирусы не включены в эту систему, поскольку до сих пор неясно, можно ли их считать живыми, ведь большинство из них не могут самостоятельно размножаться. Раньше считалось, что существовало два пути возникновения вирусов. Некоторые их них – это аллель дикого типа, покинувшая свой геном и начавшая паразитировать на других существах, присваивая их генно-копировальную технику. Другие – это безнадёжно измельчавшие бактерии или археи. Они настолько погрязли в своём паразитическом существовании, что потеряли всё, кроме своих генов. Время от времени кто-нибудь из дилетантов, физиков или биологов-бунтарей (которым следовало быть более осмотрительными) предлагают идею, что, раз вирусы настолько просты, они наверняка реликты седой старины, дожившие до наших дней. Эта, безусловно, ошибочная точка зрения берёт своё начало в не менее ошибочном принципе, что и причисление амёбы к предкам только потому, что она простая. В действительности же существует множество видов амёб, некоторые из которых обладают клеточными структурами, несущими гены, и имеют по 240 хромосом, тогда как у нас с вами едва набирается 46. В каком-то смысле амёбы сложнее людей. Зачем им так много хромосом? А вот зачем: чтобы нормально функционировать, амёбе требуется уместить всю свою организацию в крошечное пространство.

В 2009 году Брюссоу написал статью, озаглавленную «Мнимая универсальность Древа жизни, или Место вирусов в живой природе», в которой он указывает, что прекрасное и ставшее уже знаковым дарвиновское Древо жизни, взятое из иллюстрации к «Происхождению видов», у корней выглядит довольно беспорядочным из-за так называемого горизонтального переноса генов. Бактерии, археи и вирусы не просто с заразительным энтузиазмом обмениваются генами, они ещё умудряются встраивать их в геномы высших животных или, напротив, удалять. Таким образом, ген одной бактерии может происходить от другой бактерии или археи, или даже от животного либо растения.

Основные агенты такого обмена – вирусы, которых на нашей планете огромное множество, вероятно, раз в десять больше, чем всех других форм жизни вместе взятых. Может показаться, что за всем этим коловращеньем генов «родословную» отдельно взятой бактерии проследить практически невозможно. И уж тем более не представляется возможным проследить «родословную» вирусов. Как ни странно, это не так. Вернее, не совсем так. Подсказки кроются в определённом порядке, в котором выстроены гены вирусов, а также в видах организмов, на которых они паразитируют. Некоторые паразитируют как на бактериях, так и на археях, поэтому можно с уверенностью сказать, что такое положение дел возникло ещё до разделения этих групп. Более того, у подобных вирусов имеется РНК-геном. Брюссоу довольно убедительно доказывает, что эти особенные вирусы могут являться реликтами Мира РНК. И именно заражение древних организмов ДНК-содержащими вирусами могло встроить ДНК в наследственность всех известных нам существ, вокруг геномов которых сейчас столько суеты. Так что изредка оказываются правы даже бунтари и физики, пусть и исходившие из ложных предпосылок.

Похоже, нам нужно по-новому взглянуть на роль РНК в жизни современных организмов. Согласно общепринятой истории, которая не менялась вот уже некоторое время, РНК служит скромным курьером, передающим наиважнейшее послание от последовательности ДНК рибосомам – крупным молекулярным структурам, синтезирующим белок. Имеются также короткие РНК, передающие рибосомам необходимые для синтеза аминокислоты. Рибосомы состоят, в свою очередь, из нескольких видов РНК. Некоторые исследователи считают их центральным элементом клеточного белкового «производства».

Тем не менее описанная история вскоре может измениться.

В последние десять лет произошла настоящая революция в биологии нуклеиновых кислот, и почти все новации касались РНК. Матричная и транспортная РНК выполняют всего лишь самые прозаические работы для клеток. Однако у них есть куда более интересная (прежде мы употребили слово «прозаическая», а теперь, наверное, надо сказать «поэтическая») роль. Прежде ДНК считалась главнейшей молекулой в клетке, а синтез белка – основной её функцией (в некоторых учебниках так утверждается до сих пор). Нити ДНК, занимающиеся синтезом белка при помощи транскрипции матричной РНК, назывались генами. Нити ДНК, расположенные по соседству, но не задействованные в синтезе, считались «мусорными генами», бесполезными для организма. Они якобы просто занимали место, являясь случайным, побочным продуктом прошлого, но поскольку воспроизвести их ничего не стоило, эволюция и не стала от них избавляться.

И на самом деле существует огромное количество остатков старых генов, множество последовательностей, сохранившихся от древних вирусных атак, которые действительно могут быть «мусором». Тем не менее оказалось, что, даже если какие-то отрезки ДНК не участвуют в создании белков, почти вся ДНК, расположенная в промежутках между генами, транскрибируется в молекулы РНК. Именно эти молекулы образуют главную систему управления клетки: следят за тем, когда и какие гены нужно активировать, и определяют сроки существования различных матричных РНК. У бактерий они также контролируют гены, однако, кроме того, их субпопуляция защищает клетки бактерий от нападения вирусов, образуя примитивную иммунную систему. Если ДНК – это «первая скрипка», то РНК – весь остальной «оркестр».

С лёгкостью разобравшись во всё этом, мы можем переходить к рибосомам – молекулярным фабрикам, «собирающим» белки. Рибосомы – небольшие частицы, в основном образованные из РНК. У бактерий, архей, животных, растений и грибов каждая клетка имеет свой собственный комплект рибосом. На протяжении всей их жизни там сохраняются одни и те же РНК, пусть и окружённые различными белками.

Ведущим представителем относительно новой науки, биосемиотики, изучающей молекулярные коды жизни, является Марчелло Барбьери. Вероятно, вы слышали о генетическом коде, то есть о пути, по которому рибосомы превращают тринуклеотиды ДНК в различные аминокислоты, из которых состоят белки. Барбьери обратил внимание на то, что существуют сотни подобных кодов: от инсулина, связанного с рецепторами на поверхности клетки и оказывающего на неё различные воздействия, до запахов, таких как феромон в моче самца мыши, влияющий на эстральный цикл самки. Всё это – следствие перевода языка химии (разных гормонов и феромонов) на язык физиологических процессов. Таким образом, генетический код далеко не единственный. В биологии коды встречаются повсеместно. С этой точки зрения ключевым элементом в синтезе белков является не ДНК, устанавливающая правила, и не матричная РНК, передающая рецепт по эстафете, – нет, ключевым элементом оказывается рибосома, которую, продолжая аналогию, можно сравнить с фармацевтом, составляющим рецепт.

Кажется очевидным, что это одна из наиболее древних частей механизма, находящегося в центре всех жизненных функций и возникшего, вероятно, ещё до разделения бактерий и архей, придя к нам прямиком из Мира РНК. Наверное, что-то когда-то сформировало эти отношения – трансляцию в белок из нуклеиновой кислоты. Предки современных рибосом, которые, возможно, не слишком отличались от нынешнего диапазона РНК-структур, изобрели этот трюк. Таким образом, уже в самом начале процесса зарождения жизни мы находим перевод с одного языка химии на другой, совершённый структурами, дошедшими до нас практически без изменений.

До рибосом существовала одна химия. Очень сложная, будьте уверены, но всего лишь химия – сложность сама по себе значит мало. Однако для нас важно, что сложность в данном контексте означает организованное усложнение. Каждый повар знает, что если нагреть две простые химические субстанции – сахар и масло, то получится карамель. На химическом уровне карамель – неизмеримо сложная штука. Она состоит из несметного числа молекул, каждая из которых содержит тысячи атомов. Молекулярная структура карамели куда более сложна, чем большая часть молекул, использованных вами для прочтения этого текста. Но толку от карамели немного, разве что она приятна на вкус. То есть одного усложнения недостаточно, если мы хотим, чтобы на выходе получилось что-нибудь интересное. Подобным же образом, смешав слабые растворы аминокислот, сахаров, щелочей и прочего с особым сортом глины, вы получите длинные и очень сложные полимеры. Однако, как и в карамели, в них для нас нет ничего любопытного. Тем не менее, как только благодаря древнейшим рибосомам начались взаимоотношения между молекулами, сложность одержала верх над простым усложнением.

Под «сложностью» мы понимаем «организованную сложность». В сложных системах, таких как автомобиль, отдельные детали (тормоза, рулевое колесо, двигатель) вне системы ведут себя так же, как и находясь внутри неё. Главным образом, они просто торчат там, пока их не толкнут или не потянут, то есть не приведут каким-либо образом в движение. Но человек, муха или амёба – совсем другое дело. Ваши «детали» ведут себя различно в зависимости от того, являются ли они частью системы или существуют сами по себе. Части взаимодействуют более углублённо, меняя свою природу в зависимости от системы.

Например, мост, связывающий остров с материком, является такой сложной системой. Для того, чтобы мост выполнял свою работу, совершенно не важно, из чего он сделан. Это могут быть канаты, сталь или бетон. Он может даже состоять из ничего или из воздуха, если мы, например, говорим о туннеле. Важным свойством моста будет не материал, из которого он изготовлен, а то, насколько эффективно он связывает две точки. Именно эта связь и есть его эмерджентное свойство, изначально не присущее ни одному из вышеперечисленных материалов. Оно возникает из взаимоотношений частей и географического фактора. Более того, едва появившись, мост изменяет саму географию. Река, через которую он переброшен, перестаёт быть препятствием для транспортных средств, даже если они не умеют плавать, прыгать или передвигаться под водой. Заметьте, что вы не сможете понять, откуда взялись все эти новые свойства, если просто изучите материалы, из которых сооружён мост.

География местности меняется тогда и только тогда, когда мост связывает оба берега. Иначе говоря, сам мост возникает в тот самый миг, когда возникает связь. В некоторых случаях это происходит, когда через пропасть переброшена первая верёвка; в других – когда по мосту проедет первый автомобиль; в иных случаях – когда рядом заработает таможня.

Аналогичным образом рибосома, находящаяся в клетке, сильно отличается от свободной. Она исполняет конкретную, но в то же самое время почётную работу: читает послание, переданное через матричную РНК, и строит белки согласно утверждённому генетическому «плану». Интересно, не стало ли химическое взаимодействие, осуществлённое ранними рибосомами, тем самым «мостом», наведённым между различными типами химических процессов и поставляющим рибосомам энергию и материалы, необходимые для репликации? В конце концов, они сами состоят в основном из РНК.

Действительно, если бы нас попросили назвать единственное новшество, отличающее живое от неживого, мы бы сказали, что это рибосомы, Высший биопереводчик. Мы, как и Марчелло Барбьери, считаем, что рибосомы находятся во главе угла для всего живого. ДНК – это всего лишь скучная проза жизни, рибосома – чтец, а РНК – истинная поэзия. Как только появилась рибосома, будущее ожило, и именно этот шаг стал во многих отношениях истинным началом жизни.

Происхождение многих явлений связано с более тонкими формами эмерджентности: начало грозы, появление жёлудя из завязи на дубе, возникновение планеты Земля. Каждый из этих случаев – это переход количества в качество: эмерджентное событие, локализующее истинную исходную точку. Первая вспышка молнии, первые листочки, жар ядра внутри земной мантии – всё это эмерджентные события, отмечающие возникновение новых структур. Процесс становления делится на две части: до эмерджентности и после неё.

Если феномен эмерджентный, то он выходит за границы всего того, что было прежде. Он создаёт нечто новое, то, чего не было в отдельно взятых частях и деталях. Даже если начать их объединять друг с другом или с тем, что подвернётся под руку, что окажется потом лишним. Подобный подход – это лучшее, что можно назвать истоком. Эмерджентное событие зарождается не тогда, когда все его части соединяются вместе, оно зарождается тогда, когда возникает целое.

Возникновение первой молнии знаменует начало грозы. Деление клетки, выделяющее жёлудь из других почек, – появление дуба. Процессы деления и иные отношения, способствовавшие формированию яйцеклетки, позже ставшей вами, срежиссировали эмерджентное событие – ваше возникновение. Вселенная сложна именно потому, что эмерджентные события (при которых количественные изменения переходят в качественные) происходили очень часто. В итоге были построены «мосты»-рибосомы, а Луна кружится вокруг Земли.

Эти связи объединили отдельные события в причинно-следственную сеть, ставшую основной характеристикой окружающего нас мира. Однако как хотите, а история – это вам не сеть. Её структура линейна, поскольку говорить или писать можно лишь слово за словом. Даже используемый в Интернете гипертекст задаётся линейной программой, написанной на языке гипертекстовой разметки (HTML). Вот почему для человеческого нарративиума происхождение кажется сложным и путаным явлением и мы изо всех сил пытаемся отыскать простоту там, где её нет и быть не может.