Александр Иванов – Кто мы? Голос из бездны (страница 9)

Главная проблема абиогенеза — это не создание строительных блоков. Это создание информации. Чтобы возникла простейшая самовоспроизводящаяся клетка, нужна молекула, способная хранить информацию и катализировать химические реакции. У современных организмов эти функции разделены: ДНК хранит информацию, белки выполняют работу. Но ДНК не может существовать без белков, а белки не могут существовать без ДНК. Это классическая проблема курицы и яйца.

Учёные предложили гипотезу «мира РНК». РНК — это молекула, похожая на ДНК, но способная не только хранить информацию, но и работать как фермент, катализирующий химические реакции. Возможно, первые живые системы состояли только из РНК, а ДНК и белки появились позже. Это элегантная гипотеза, и в лабораториях учёные добились определённых успехов в создании самореплицирующихся молекул РНК. Но даже если РНК и может выполнять обе функции, остаётся вопрос: как возникла сама РНК? Молекула РНК — это длинная цепочка нуклеотидов. В классическом эксперименте нуклеотиды образуются с трудом и в очень специфических условиях. Собрать их в длинную цепочку, да ещё и в правильном порядке, чтобы она могла самовоспроизводиться — задача невероятной сложности.

Фрэнсис Крик, один из открывателей структуры ДНК, был настолько впечатлён сложностью генетического кода, что предположил: жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Это называется «направленная панспермия». Идея состоит в том, что некая высокоразвитая цивилизация много миллиардов лет назад рассеяла «семена жизни» по галактике. Возможно, это были споры микроорганизмов, вмороженные в комету. Или даже закодированная генетическая информация, посланная в виде радиосигнала.

Конечно, панспермия не решает проблему происхождения жизни. Она просто переносит её в другое место и время. Но она заставляет задуматься: а что, если мы — не первые? Что, если жизнь во Вселенной существовала задолго до Земли? Что, если наш генетический код — это послание? Или проект? Или чей-то эксперимент?

Кто написал код?

Здесь мы подходим к самому краю. К тому месту, где наука встречается с философией, а философия — с тем, что некоторые называют «разумным замыслом», а другие — «инопланетным вмешательством».

Давайте на минуту допустим невозможное. Предположим, что генетический код не возник сам собой. Предположим, что он был создан. Кем? Зачем? Когда?

Ответ «Богом» — это не ответ, это остановка мышления. Сказать «так захотел Бог» — значит закрыть вопрос и перестать искать. Мы не будем этого делать. Мы будем искать дальше.

Может быть, код написали не боги, а другие люди? Или не люди, а другие разумные существа? Или не другие, а мы сами в далёком прошлом? Или код существовал всегда, будучи частью структуры Вселенной?

Современная физика предлагает неожиданные параллели. Некоторые учёные, включая известного физика Джона Арчибальда Уилера, предполагали, что информация является фундаментальной категорией реальности. Знаменитая фраза Уилера «it from bit» — «всё из бита» — означает, что материя и энергия в конечном счёте состоят из информации. Если это так, то появление генетического кода — не случайность, а проявление глубинной природы реальности. Вселенная буквально запрограммирована на создание жизни.

Другие исследователи обращают внимание на математические закономерности в генетическом коде. Например, количество возможных кодонов — триплетов нуклеотидов, кодирующих аминокислоты — равно шестидесяти четырём. Этого достаточно, чтобы закодировать двадцать аминокислот с запасом. Генетический код оказался оптимальным с точки зрения помехоустойчивости: наиболее частые мутации приводят к наименьшим изменениям в белке. Как будто код специально проектировался с учётом возможности ошибок. Случайность? Возможно. Но возможно и другое.

Тень инженера

Давайте поговорим ещё об одном феномене, который редко обсуждают в популярной литературе. О так называемых «законах формы», или «морфогенетических полях».

В начале двадцатого века русский биолог Александр Любищев и британский биолог Дарси Томпсон независимо друг от друга обратили внимание на странную вещь. Формы живых организмов не произвольны. Они подчиняются математическим законам. Раковины моллюсков закручены по логарифмической спирали. Расположение листьев на стебле соответствует ряду Фибоначчи. Пропорции тела многих животных описываются золотым сечением.

Дарси Томпсон в своей знаменитой книге «О росте и форме» показал: трансформации форм живых организмов можно описать математическими преобразованиями координат. Если взять контур одной рыбы и применить к нему простое математическое искажение, получится контур другой рыбы. Формы не случайны. Они словно подчиняются невидимой геометрии. Как будто в природе существует некий «архитектурный проект», набор возможных форм, и эволюция лишь выбирает из этого набора.

Эта идея перекликается с более поздней и более спорной гипотезой Руперта Шелдрейка о «морфогенетических полях». Шелдрейк предположил, что помимо генетической информации, передающейся через ДНК, существует ещё и полевая информация, своего рода «память природы». Каждый вид имеет своё морфогенетическое поле, которое направляет развитие зародыша. Это поле формируется на основе предыдущего опыта всех особей данного вида. Идея дикая, недоказанная, отвергаемая мейнстримной наукой. Но она пытается ответить на вопрос, который мейнстрим игнорирует: почему из двух одинаковых наборов генов в разных условиях получаются совершенно разные организмы? Почему гусеница и бабочка, имея один и тот же геном, выглядят по-разному? Где хранится «план строения тела»?

Официальная наука отвечает: в регуляторных участках ДНК, в эпигенетике, в сложных каскадах экспрессии генов. Это правда. Но полнота объяснения всё ещё ускользает. Как из линейной последовательности нуклеотидов возникает трёхмерная форма? Как клетки «знают», где им находиться в теле, когда делиться, а когда умирать, какую форму принимать? Это называется проблемой морфогенеза, и она далека от полного решения.

Эпигенетика: второй слой инструкций

Долгое время считалось, что ДНК — это единственный носитель наследственной информации. Что гены — это чертежи, по которым строится организм. Но в последние десятилетия выяснилось, что есть ещё один уровень управления — эпигенетика. Это система, которая регулирует, какие гены включены, а какие выключены, не меняя саму последовательность ДНК.

Представьте себе оркестр. ДНК — это ноты. Но ноты сами по себе не звучат. Нужен дирижёр, который укажет, когда вступать скрипкам, когда молчать духовым, когда играть громко, а когда тихо. Эпигенетика — это дирижёр генома. Она решает, какие гены будут экспрессироваться, в каких тканях, в какое время, в каком количестве. И эти решения передаются по наследству, по крайней мере, на несколько поколений.

Эпигенетические метки — это химические модификации ДНК и белков-гистонов, на которые ДНК намотана. Метильные группы присоединяются к определённым участкам ДНК и «заглушают» гены. Ацетильные группы, наоборот, активируют. Эти метки могут меняться под воздействием окружающей среды — питания, стресса, токсинов, даже социального опыта.

Исследования показали удивительные вещи. Голландские дети, рождённые во время «голодной зимы» 1944-1945 годов, имели изменённые эпигенетические метки, которые влияли на их метаболизм всю жизнь. Причём эти изменения передались их детям и внукам. Стресс, пережитый родителями, может влиять на экспрессию генов у потомков. Травма, пережитая предками, оставляет след в геноме.

Это означает, что наследственность гораздо сложнее, чем просто последовательность нуклеотидов. Организм не просто считывает генетический код. Он активно им управляет. Он адаптируется к среде и передаёт эту адаптацию потомкам. Это напоминает ламаркизм — теорию наследования приобретённых признаков, которую дарвинизм, казалось, похоронил. Но эпигенетика показывает, что Ламарк был не так уж неправ. Приобретённые признаки могут наследоваться — не через изменение последовательности ДНК, а через изменение её упаковки и регуляции.

Для нашего разговора это важно вот почему. Эпигенетика добавляет ещё один уровень сложности, который должен был возникнуть в процессе эволюции. Как возникла сама система эпигенетической регуляции? Это не просто случайные мутации в ДНК. Это целая надстройка, которая интерпретирует генетический код и управляет им. Она должна была возникнуть одновременно с ДНК, потому что без регуляции генетический код бесполезен. Но как случайные мутации могли создать систему, которая осмысленно управляет другими случайными мутациями?

Проблема происхождения полового размножения

Давайте рассмотрим ещё одну загадку, которую редко обсуждают в популярной литературе. Это происхождение полового размножения.

С точки зрения естественного отбора, половое размножение — это катастрофически невыгодная стратегия. При бесполом размножении организм передаёт потомкам сто процентов своих генов. Каждая особь способна к размножению. Популяция растёт быстро. При половом размножении вы передаёте потомкам только половину генов. Вам нужен партнёр, которого надо найти, привлечь, возможно, за него конкурировать. Вы тратите колоссальные ресурсы на ухаживание, спаривание, вынашивание потомства. Половина популяции — самцы — вообще не производят потомства напрямую. С точки зрения эффективности, это безумие.