Книга Воображаемая жизнь. Путешествие в поисках разумных инопланетян, ледяных существ и супергравитационных животных - Майкл Саммерс

же атома, излучение которого мы сейчас регистрируем в нашей лаборатории. Законы физики и химии, действующие сегодня, действовали миллиарды лет назад, действовали всегда. Снова точка.

Итак, как говорилось в предыдущей главе, мы уже много знаем об условиях на экзопланетах. Мы знаем, что краткий список законов, перечисленных выше, работает на всевозможных экзопланетах точно так же, как и на Земле. Эта информация позволит нам, с одной стороны, сделать некоторые выводы о свойствах гипотетических форм жизни, возможных на этих экзопланетах, а с другой стороны, наложить некоторые ограничения на наше воображение. Скажем, придуманный нами летающий дракон, о котором мы уже говорили раньше, вполне может существовать – ведь он не противоречит ньютоновским законам движения, а уж насколько экзотически он выглядит, дело второстепенное. Иначе говоря, возможны будут только такие формы жизни, которые могут быть описаны известными нам законами. А теперь, вооружившись этим знанием и сохраняя его в памяти, поговорим о законах, управляющих живыми системами.

3

Жизнь – что это вообще такое?

Все мы уверены, что прекрасно знаем, что такое «жизнь», и даже не сомневаемся, что непременно распознаем ее, как только увидим, – но объяснить, что же это такое, всегда оказывается дьявольски трудно. Что именно определяет явление, которое мы называем жизнью? Главная проблема состоит, прежде всего, в том, что жизнь на Земле (единственная, о которой мы знаем) невероятно сложна и разнообразна. Вдобавок, между живым и неживым зияет пропасть – и для этой пропасти тоже должны найтись и описание, и объяснение в любом определении жизни.

Нетрудно догадаться, что размышления о том, что же такое жизнь и как это объяснить, имеют многовековую историю. Аристотель, например, утверждал, что все живое должно обладать как материальным телом, так и некоей нематериальной сущностью – «душой». Это представление позже развилось в идею о том, что живое отличается от неживого именно наличием этой нематериальной жизненной силы. Витализм – учение о том, что существование жизни требует присутствия некоей таинственной силы, – был развенчан и отвергнут только с появлением в XIX и XX столетиях клеточной и молекулярной биологии. Сейчас мы понимаем, что на молекулярном уровне живые системы функционируют в соответствии все с теми же законами химии, которые действуют во всей Вселенной, – просто в этом случае все обычно устроено намного сложнее.

Тем не менее огромное разнообразие форм жизни на Земле делает поиски простого определения для этого термина крайне сложными – и многие современные ученые считают, что простое определение жизни дать в принципе невозможно. Для наших целей нам в целом достаточно будет знания о том, что на сегодняшний день существует три основных подхода к решению этого вопроса: определения жизни, основанные на перечислении ее свойств; определения, основанные на описании жизни как процесса, и определения, сформулированные на основе законов термодинамики. Посмотрим же на каждую из этих групп определений по отдельности.

Определения на основе перечисления свойств жизни

Те, кто формулирует определения жизни в рамках этого подхода, составляют списки качеств, свойственных живым объектам, и затем все обладающее всеми этими свойствами (или хотя бы их большей частью) объявляют живым. И наоборот, все, что не имеет всех (или по крайней мере большей части) качеств живого объекта, живым быть не может. Такой список – его можно найти в любом типичном учебнике биологии – обычно гласит, что живая система должна обладать следующими свойствами и способностями:

1. Адаптивность: способность изменяться в ответ на долговременные изменения внешних условий.

2. Рост и развитие: способность изменяться и развиваться с течением времени.

3. Саморегуляция: способность сохранять устойчивое внутреннее состояние (например, температуру тела).

4. Обмен веществ: способность усваивать и перерабатывать внешние ресурсы (например, переваривать пищу).

5. Клеточное строение: структура, состоящая из одной или более клеток.

6. Самовоспроизводство: способность к воспроизведению себе подобных.

7. Раздражимость: способность реагировать на кратковременные изменения окружающих условий.

Конечно, при составлении таких списков всегда возникает одна и та же проблема: как только мы составляем исчерпывающий список необходимых свойств жизни, мы тут же находим тот или иной пример существа несомненно живого, но не обладающего одним или даже несколькими из этих качеств. Например, мул – помесь лошади и осла – несомненно, живое существо, но способностью к воспроизводству не обладает. Физик Дэниел Кошленд привел еще более забавный пример: один кролик неспособен к воспроизводству и, стало быть, согласно приведенному нами списку, живым не является, зато кролик с крольчихой вполне с этой задачей справляются, и значит, вместе они живые. Таким образом, с включением способности к воспроизводству в наш список еще предстоит разбираться.

Один из способов обойти эту трудность – принять тезис о том, что нечто является живым, если удовлетворяет большинству критериев списка, но может не соответствовать списку целиком, то есть, по сути, принять юридический стандарт «перевеса доказательств». Но в этом случае, конечно, вы тут же оказываетесь лицом к лицу с новой трудностью: вам придется решить, какими пунктами вашего списка можно пренебречь, а какими – ни в коем случае нельзя.

Ярким примером того, какие трудности могут ждать нас при применении принципа «перевеса доказательств», служат поиски жизни на Марсе. Когда посадочные модули миссии Viking в 1976 году опустились на поверхность Красной планеты, надежд на то, что они найдут там следы существования жизни, было очень много. Программы работы спускаемых аппаратов включали не менее четырех экспериментов, нацеленных на поиски в марсианской окружающей среде химических следов жизнедеятельности земного типа. Мы подробно поговорим об этих экспериментах чуть позже, а сейчас просто отметим, что базовая логика программы «Викингов» строилась на определении жизни в соответствии со «списком свойств», состоявшим из единственного элемента – обмена веществ земного типа. Как только начали поступать данные, многие ученые обнаружили, что запланированные эксперименты могут давать положительные результаты даже в тех случаях, когда анализу подвергаются заведомо неживые объекты – например, когда происходят определенные химические реакции в марсианской почве. Как утверждают многие ученые, растянувшиеся на несколько десятилетий споры вокруг результатов, полученных посадочными модулями «Викингов», были, по крайней мере отчасти, связаны именно с ограниченным определением жизни, использовавшимся при планировании экспериментов.

Ярко иллюстрирует недостатки «списочного» подхода к определению понятия жизни эпизод из сериала «Звездный путь: Следующее поколение», в котором робот‐андроид по имени Дэйта утверждает, что огонь вполне можно считать живым существом. В конце концов, почему бы и нет – огонь потребляет вещества из окружающей среды, перерабатывает их и производит отходы. Он способен расти, самовоспроизводиться и отвечать на изменения внешних условий. То есть огонь удовлетворяет большинству критериев нашего списка (за исключением, разве что, саморегуляции) – и все-таки мало кто готов признать его живым.

Недавно возникшая наука экология указывает нам иной способ применения списков для определения того, что такое жизнь. Вместо того чтобы