Знаете, я всегда скептически отношусь к работам, которые претендуют на то, чтобы перевернуть всё с ног на голову в вопросе происхождения жизни. Слишком уж часто приходилось наблюдать, как красивые гипотезы разлетаются в пух и прах при столкновении с суровой реальностью лабораторных экспериментов.
Но вот свежее исследование Роберта Эндреса из Имперского колледжа заставило меня задуматься. Не о том, что абиогенез вообще невозможен — нет, не такой я пессимист. А скорее о том, насколько наши нынешние модели этого процесса соответствуют тому, что реально происходило четыре миллиарда лет назад.
Эндрес взял и применил математический аппарат информационной теории к вопросу сложности протоклетки. Результаты получились... ну, скажем так, заставляющими пересмотреть кое-какие упрощённые представления.
Что на самом деле изучает современная наука о происхождении жизни
Сразу хочу развеять одно досадное заблуждение, которое до сих пор кочует по интернету. Современные теории абиогенеза уже давным-давно не строятся на идее "случайной сборки" живой клетки из молекулярного хаоса. Это, извините за резкость, полная чушь — карикатура, которая почему-то живёт своей жизнью в популярных изданиях.
Настоящая наука изучает совершенно другие механизмы.
Возьмём, например, самоорганизацию. Это процесс, при котором молекулы с определёнными физико-химическими свойствами сами собираются в упорядоченные структуры. Никто их не заставляет — они просто следуют законам физики. Амфифильные липиды в водной среде автоматически формируют мицеллы и бислойные мембраны. Красиво, элегантно и без всякой случайности.
Или вот автокаталитические циклы — штука довольно любопытная. Представьте себе набор химических реакций, где продукты одной становятся катализаторами для другой. Получается самоподдерживающаяся система, которая может даже усложняться без внешнего вмешательства. Недавние работы показывают, что такие циклы вполне могли возникать в условиях ранней Земли.
А ещё есть химическая селекция — когда более стабильные молекулярные комплексы попросту "выживают" дольше менее стабильных. Это не дарвиновский отбор в полном смысле слова, конечно, но принцип схожий — только на химическом уровне.
Где заканчивается физика и начинается биология
Теперь к самой работе Эндреса. Он рассматривает живую систему как информационную структуру и пытается оценить, насколько сложно создать такую штуку из того, что было доступно на ранней Земле.
Вот тут важный момент: Эндрес вовсе не опровергает абиогенез как таковой. Он показывает математические ограничения конкретных моделей — тех, которые не учитывают всю сложность процессов самоорганизации.
Видите ли, информационный подход отлично работает для анализа уже существующих биологических систем. Но может быть совершенно неадекватен для описания того, как эти системы возникали. Живая клетка действительно представляет собой невероятно сложную информационную машину — но это не означает, что она сразу возникла как информационная машина.
Вполне возможно, что первичные самовоспроизводящиеся структуры были гораздо проще. И базировались на совсем иных принципах организации. А вся эта информационная сложность современного типа — результат миллиардов лет постепенной эволюции.
Энергия, энтропия и почему снежинки не нарушают законы физики
Кстати, раз уж речь зашла о термодинамике. Постоянно приходится слышать, что второй закон термодинамики якобы запрещает самопроизвольное усложнение материи. Серьёзное заблуждение, надо сказать.
Второй закон в его классической формулировке работает только для изолированных систем. А Земля четыре миллиарда лет назад (да и сейчас, если на то пошло) была открытой системой. Она непрерывно получала и получает колоссальное количество энергии от Солнца.
И эта энергия вполне способна обеспечить локальное уменьшение энтропии — то есть создание упорядоченных структур.
Снежинка — замечательный пример такой самоорганизации. Неживая материя спонтанно создаёт сложные, красивые структуры. Кристаллы, конвективные ячейки, химические волны — вокруг нас полно примеров того, как порядок возникает из хаоса при наличии энергетических потоков.
Конечно, жизнь на порядки сложнее любой снежинки. Но принцип остаётся тем же — внешняя энергия позволяет создавать и поддерживать сложные структуры в открытых системах.
Что на самом деле показывает математика Эндреса
Возвращаясь к исследованию — его ценность совсем не в том, что оно якобы "опровергает" абиогенез. Наука так не работает, честное слово. Одна статья, даже очень хорошая, это всего лишь кирпичик в здании знаний, а не окончательный приговор целой области.
Работа Эндреса демонстрирует несостоятельность упрощённых моделей, основанных на чисто случайных процессах. Но для специалистов это не новость — они и так понимают ограниченность подобных подходов.
Гораздо интереснее другое: математика может помочь выявить "узкие места" в наших теориях. Если некоторые этапы перехода от химии к биологии действительно требуют преодоления высоких информационных барьеров, значит, нужно искать специфические механизмы, которые делают этот переход возможным.
Возможно, ключевую роль играли особые геохимические условия ранней Земли — гидротермальные источники, минеральные поверхности, специфические концентрации металлов . А может быть, нам просто нужно лучше понимать физику систем, далёких от равновесия.
Панспермия как псевдорешение (и почему Крик тут ни при чём)
Эндрес мимоходом упоминает гипотезу управляемой панспермии — мол, жизнь была занесена на Землю извне. И тут же всплывают имена Фрэнсиса Крика и Лесли Оргела, которые когда-то эту идею обсуждали.
Но давайте без манипуляций с авторитетами, ладно?
Во-первых, панспермия вообще не решает проблему происхождения жизни. Она просто перекладывает её на другую планету. Где-то во Вселенной жизнь всё равно должна была возникнуть впервые. И как — большой вопрос.
Во-вторых, эта гипотеза остаётся крайне маргинальной в научном сообществе. И не потому что учёные зашорены или боятся новых идей, а потому что никаких убедительных свидетельств в её пользу попросту нет.
В-третьих, она банально нарушает принцип методологической экономности. Зачем изобретать внеземных инженеров-биологов, если можно объяснить возникновение жизни естественными процессами?
Да, Крик был нобелевским лауреатом. Но даже гении иногда высказывают сомнительные идеи — особенно когда выходят за пределы своей основной области компетенции.
Честность как научный принцип
Знаете, что меня действительно подкупает в работе Эндреса? Готовность задавать неудобные вопросы. В науке о происхождении жизни действительно многовато спекуляций и маловато строгих количественных оценок.
Мы многого не знаем о том, как именно возникла жизнь. Это факт. Современные теории абиогенеза — набор правдоподобных сценариев, а не окончательно доказанные истины. И математический анализ вроде того, что провёл Эндрес, помогает выявить слабые места в этих сценариях.
Но это же не повод бросаться в объятия сверхъестественного или впадать в отчаяние! Наоборот — повод для поиска новых подходов, более изощрённых экспериментов, более точных моделей.
Наука развивается именно так — через честное признание ограниченности текущих знаний. А потом через упорную работу по преодолению этих ограничений.
В конце концов, мы пытаемся понять события, произошедшие четыре миллиарда лет назад в условиях, кардинально отличавшихся от всего, что мы можем наблюдать сегодня. Удивительно не то, что у нас пока нет исчерпывающего понимания этих процессов. Удивительно то, что мы вообще можем о них что-то осмысленное сказать.
