3. Очень краткая история времени, или Все, что вы всегда хотели узнать о вселенной, но боялись спросить
3. Очень краткая история времени, или Все, что вы всегда хотели узнать о вселенной, но боялись спросить
«Для того чтобы овладеть какой-либо отраслью знания, надо овладеть теми отраслями, что находятся по соседству; таким образом, чтобы знать что-нибудь, надлежит знать все».
Оливер Уэнделл Холмс
«И предал я сердце мое тому, чтоб исследовать и испытать мудростию все, что делается под небом».
Екклесиаст 1:13
«Можешь ли ты исследованием найти Бога?»
Книга Иова 11:7
И я ринулся вперед во весь опор, стараясь отыскать в многочисленных научных фолиантах… Бога. Физика, химия, биология, физиология, психология, геология, астрономия и космология — вот далеко не полный перечень этих наук, каждая из которых имела свою школу.
Однако чем больше я изучал разные науки, тем отчетливее понимал, насколько они взаимосвязаны. Казалось, ученые допустили ошибку, разделив общую историю всей материальной вселенной на несколько обособленных эпох или категорий, так и не сообразив, что они связаны друг с другом самым фундаментальным образом. И чем больше я занимался, тем лучше сознавал, что наука — просто изучение истории всей материальной вселенной начиная с древнейших времен.
Приступая к недавно задуманным поискам научной интерпретации Бога, я решил начать с физики, имеющей дело с самыми фундаментальными принципами природы. От физиков я узнал, как возникла вселенная примерно 14 миллиардов лет назад, как вся материя во вселенной сконденсировалась, стянулась в одну-единственную точку чистой энергии. Давление в этой точке было, видимо, настолько велико, что последовал колоссальный взрыв, в котором вся энергия вселенной вырвалась наружу, в обширное пространство, — это явление ученые назвали Большим взрывом.
Как учил Эйнштейн, энергия и масса (вещества) взаимосвязаны: Е=МС2. Энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света (примерно 300 000 километров в секунду). По сути дела, это означает следующее: если масса (материя) развивает достаточно большую скорость, то становится энергией. И наоборот: если энергия замедляет скорость, то превращается в материю. Именно так, по прошествии одной миллионной доли секунды после первичного взрыва вселенной, энергия начала преобразовываться в первые частицы материи. Прошла одна десятитысячная доля секунды после Большого взрыва, и силы, свойственные первым бесконечно малым частицам, побудили их сцепиться друг с другом и образовать бесконечно малые частицы уже несколько большего размера. Через три минуты после формирования первые субатомные частицы образовали первые стабильные материальные объекты, называемые «атомами», а точнее — атомы лития, дейтерия и водорода.
В первые четыреста миллионов лет после первоначального взрыва Вселенная существовала в виде расширяющегося облака, состоящего в основном из атомов водорода, которые благодаря силе Большого взрыва распространялись все дальше в обширном пространстве.
Закон всемирного тяготения гласит, что каждые две частицы материи взаимно притягивают друг друга. Сила, присущая атомам водорода, побудила их притягиваться друг к другу и скапливаться в огромные газовые облака.
Теперь на атомы водорода одновременно действовало уже две силы: одна толкала их вперед, в пространство, а другая — вбок, к соседним атомам. Эта вторая сила продолжала воздействовать на атомы водорода до тех пор, пока облака, образованные ими, не стали чудовищно огромными. Так как сила гравитации всегда направлена к центру объекта, тяжесть всего этого водорода, который сплющивал сам себя, создавала огромное давление в центре облаков. Когда давление в центре стало таким большим, что атомы водорода не могли выдержать его, они начали сливаться один с другим. В результате этого процесса слияния четыре атома водорода смыкались, сжимались и образовывали более тяжелый атом гелия, следующую стабильную форму материи, или элемент, появившийся во вселенной. Когда из четырех атомов водорода образовывался один атом гелия, в нем сохранялась далеко не вся масса исходных атомов. Часть массы водорода терялась как энергия, исходящая от него в виде тепла и света. Как только в одном из водородных облаков начинается реакция слияния, мы называем это облако звездой: идеальный пример — наше Солнце.
Через миллионы лет после рождения типичной звезды, уже после слияния подавляющего большинства атомов водорода, начинается слияние атомов более тяжелого элемента, гелия. Из атомов гелия образуется еще более тяжелый элемент — углерод. Процесс продолжается, в центре звезды появляются новые, все более тяжелые атомы или элементы. После того как звезда истощит большую часть своего материала, пригодного для реакций слияния, она становится нестабильной и в результате гигантского взрыва превращается в сверхновую звезду. При взрыве сверхновой все элементы, содержавшиеся в звезде, рассеиваются по непрестанно расширяющейся Вселенной.
Я заметил, что этим моментом обычно заканчиваются тексты в учебниках физики и начинаются тексты в учебниках химии. По-видимому, с началом взаимодействия только что созданных элементов друг с другом в истории Вселенной появляется совершенно новая сфера исследований, как будто эту историю почти произвольно разбили на отдельные главы. Дочитав «Физику», я закончил первую главу космической саги. Пора было переходить к следующему эпизоду истории Вселенной — ко второй главе, «Химия».
…
Учебник физики — это первая глава грандиозной космической саги
Физика в общих чертах рассказывает о фундаментальных силах природы, присущих всей материи. Когда речь идет о том, как эти силы воздействуют на мельчайшие частицы материи, соответствующую науку называют квантовой физикой, атомной физикой или физикой частиц. Если имеется в виду влияние этих сил на взаимодействие значительно более крупных объектов, таких как планеты или звезды, эту науку называют астрономией. А когда перед нами предстает широкомасштабная панорама всей энергии и материи, существующих в материальной Вселенной, мы имеем дело с космологией.
После того как физика дала мне объяснения насчет различных атомных сил, а также насчет образования различных элементов, физическая химия постаралась растолковать динамику взаимодействий между различными атомами. Поскольку каждый новый элемент в пылающих звездах содержит разное количество электронов (отрицательно заряженных субатомных частиц), каждый атом имеет электрический заряд, несколько отличающийся от зарядов всех прочих атомов. В зависимости от своих зарядов, некоторые атомы начали образовывать связи друг с другом, создавать более стабильные частицы — соединения или молекулы. Химия изучает уникальные совокупности свойств, которыми обладает каждая из новых комбинаций атомов, а также взаимодействие атомов друг с другом. К примеру, один атом натрия и один атом хлора склонны соединяться, образуя такое соединение, как хлорид натрия, более известный под названием соли. Когда все эти новые разнообразные атомы распространились по Вселенной, начало появляться изобилие новых молекулярных соединений. После скромного начала, когда вселенная состояла практически из одного только водорода, в ней постепенно развивалась сложная система физических веществ.
В зависимости от таких переменных, как давление или температура, любое соединение может существовать в одной из трех форм: твердой, жидкой или газообразной. Многие соединения, существующие в твердой форме, называют минералами. В результате притяжения электромагнитных и гравитационных сил эти минералы начали скапливаться, возникали все более крупные образования.
Краткий экскурс в астрономию: почти пять миллиардов лет тому назад и примерно через девять миллиардов лет после Большого взрыва наше Солнце образовалось из гигантского газового облака. Хотя эта вращающаяся облачная масса состояла преимущественно из водорода, в ней присутствовали и другие, более тяжелые, элементы. По мере того как ядро этой массы газов твердело и превращалось в звезду, некоторые тяжелые элементы, рассеянные по периферии облака, начали сливаться, становиться крупными скоплениями минералов.
Когда какое-нибудь из этих периферийных скоплений минералов опасно приближалось к звезде, то попадало в гигантское поле притяжения звезды, которая поглощала скопление. Если же инерция скопления превосходила силу притяжения звезды, то скопление минералов улетало в дальний космос. В тех редких случаях, когда сила инерции скопления оказывалась равной силе гравитационного притяжения звезды, скопление попадало в поле ее притяжения и начинало двигаться вокруг звезды по эллиптической траектории. Мы называем эту траекторию орбитой. Когда довольно крупное скопление минералов движется по орбите вокруг звезды, мы называем такое скопление планетой. Мы живем на Земле, третьей планете от нашей звезды — Солнца.
Иногда небольшие образования из минералов попадают в поле притяжения планеты и начинают движение по ее орбите. Скопление минералов на орбите какой-нибудь планеты мы называем луной, или спутником этой планеты. Звезду вместе со всеми планетами, движущимися по орбитам вокруг нее, называют Солнечной системой. Наша Солнечная система состоит из звезды (Солнца) и девяти планет (Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона) на орбитах вокруг нее. Если рассматривать более масштабное явление, то скопление Солнечных систем называется галактикой. Все галактики в обширном пространстве образуют Вселенную.
Но вернемся к вращающемуся вокруг звезды спутнику, к планете Земля. Наступает очередь науки геологии. Приблизительно 4,6 миллиарда лет назад сформировалась Земля. В тот момент Земля была не чем иным, как гигантской глыбой расплавленного камня. У нее еще не было атмосферы, защищающей поверхность от падения обломков небесных тел, на Землю постоянно обрушивались отклонившиеся от траектории скопления минералов — метеориты. Они продолжали сыпаться на Землю, при этом ее масса и размеры росли.
Мало того, когда все эти метеориты ударялись о Землю, с каждым мощным ударом высвобождалась тепловая энергия, от которой метеориты плавились. В итоге газы, прежде заключенные внутри метеоритов, выбрасывались в зачаточную атмосферу Земли.
…
Приблизительно 4,6 миллиарда лет назад сформировалась Земля. В тот момент Земля была не чем иным, как гигантской глыбой расплавленного камня
Газы легкие и летучие, поэтому им свойственно удаляться от планеты и рассеиваться в космосе. К примеру, планета Меркурий настолько мала, что ей не хватает силы притяжения, чтобы удержать легкие и летучие частицы, поэтому у нее нет атмосферы. Некоторые планеты, например Юпитер, так велики, что сила их притяжения настолько крепко держит газообразные элементы на поверхности планеты, что они превращаются в жидкость, следовательно, и этим планетам недостает атмосферы, пригодной для жизни.
А Земля и не настолько мала, чтобы не удержать частицы газа, и не так велика, чтобы прижать их к своей поверхности. Она не слишком близка к Солнцу (тепло которого влияет на летучесть газов), поэтому газы не устремляются от нее в космос, но и не так далека от Солнца, чтобы газы замерзли и перешли в твердое состояние. Условия на Земле оказались как раз такими, что все высвобождающиеся газы задерживались достаточно близко к ее поверхности и со временем образовали газовую оболочку планеты. Мы называем эту оболочку атмосферой. После образования атмосферы на любой метеорит, попавший в поле гравитационного притяжения Земли, действовала также сила трения со стороны частиц атмосферных газов, в итоге падающий метеорит сгорал прежде, чем достигал поверхности Земли. Перестав быть уязвимой для столкновений с падающими метеоритами, сопровождающихся выбросами тепла, Земля начала остывать.
В падающих метеоритах чаще всего содержались два газа — водород и кислород. Поэтому в атмосфере Земли в огромном количестве начали накапливаться именно эти два элемента. Благодаря потенциальным валентностям или электрическим зарядам кислород и водород начали образовывать связи друг с другом, в итоге получилась всем известная молекула воды. Накапливаясь в атмосфере Земли, молекулы воды стали собираться в плотный пар, который в конце концов поддавался влиянию силы притяжения планеты и возвращался на ее поверхность в виде капель, которые мы называем дождем. Когда на Землю выпали первые дожди, расплавленная поверхность планеты остыла еще сильнее, что, в свою очередь, вновь вызвало высвобождение содержащихся в ней газов, приобретающих форму пара. Чем больше пара, тем чаще шли дожди, в итоге планета продолжала остывать.
Этот процесс продолжался почти миллиард лет, в результате почти две трети поверхности Земли оказались под водой, а последнюю треть покрывала затвердевшая оболочка из минералов. Океаны представляли собой питательную среду, содержащую аммиак, метан, воду, двуокись серы и водород.
В 1953 г. исследователь Стэнли Миллер применил эти сведения при проведении чрезвычайно важного опыта:
Миллер собрал герметичную экспериментальную установку, в которой сквозь четыре (изначальных первичных) газа пропускали с помощью вольфрамовых электродов электрические разряды (по образцу первичных земных гроз). Таким образом газы циркулировали в установке неделю, после чего ученый проанализировал ее содержимое. Оказалось, что за это время было синтезировано поразительное количество разнообразных органических соединений. Среди них были играющие важнейшую роль в биологии аминокислоты, и вдобавок такие вещества, как мочевина, цианистый водород, уксусная и молочная кислоты{1}.
Миллер смоделировал химическую эволюцию Земли в условиях своей лаборатории. Он синтезировал аминокислоты — строительный материал всей органической материи, квинтэссенцию самой жизни. Таким образом Миллер достиг того, что ранее считалось привилегией исключительно богов. И тем не менее органическая эволюция произошла в отсутствие Бога, для нее понадобился только Стэнли Миллер с его герметичной установкой и химическими веществами в ней, огонь и электричество.
…
Органическая эволюция произошла в отсутствие Бога, для нее понадобился только Стэнли Миллер с его герметичной установкой и химическими веществами в ней, огонь и электричество
Начавшись с соединений, состоящих почти исключительно из водорода, вселенная развивалась на протяжении десяти миллиардов лет после зачатия и достигла момента появления в ней сложных цепочек макромолекул. Макромолекулы, содержащие углерод, обладали настолько уникальными свойствами, что в моих учебниках по химии вдруг наметилось отклонение в сторону совершенно новой науки — органической химии или биохимии. И мне пришлось покупать новый комплект учебников, речь в которых шла о сложных соединениях на основе углерода, подобных тем, которые Миллер получил у себя в лаборатории.
Вернемся к Земле: следующий миллиард лет эти сложные органические (на углеродной основе) соединения варились и взбивались в первичном океане Земли, в нем возникали триллионы различных комбинаций молекул, каждая обладала уникальным набором физических и химических свойств. Многие из образовавшихся комбинаций молекул были настолько сложными, что присущая им нестабильность в конце концов вызвала распад на произвольные части.
Пока эти крупные и сложные молекулы продолжали бурлить в морях Земли, образование новых комбинаций неуклонно продолжалось, и каждая из них слегка отличалась от последующих. Среди этих «органических» молекул появились и такие, которые обладали способностью впитывать рассеянное тепловое и световое излучение Земли и Солнца. Благодаря этой новообретенной способности в остальном нестабильные молекулы смогли пользоваться внешними источниками энергии как средствами для поддержания стабильности.
Но несмотря на новые способности ни одна из этих поглощающих энергию макромолекул не действовала настолько эффективно, чтобы полностью преодолеть присущую ей нестабильность. Умение пользоваться солнечной энергией всего лишь позволило этим сложным молекулярным цепочкам сохранять свою структурную целостность в течение более длительного времени. Однако рано или поздно молекулы становились жертвами внутренней нестабильности и произвольно распадались на свои составляющие.
Эти новые разновидности энергопоглощающих углеродных молекул продолжали кипеть в первичных морях Земли, пока в конце концов не обретали новую способность воспроизводить свои копии, прежде чем распасться. Они позаботились о сохранении своей физической идентичности, продолжая существование в виде собственных копий. Но ввиду разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца далеко не все эти копии оказались идентичными «родителям» — молекулам, от которых они произошли. Большинство незначительных отклонений наносило вред «дочерним молекулам» и работало против их сохранения. Тем не менее некоторые разновидности получились более энергоэффективными, чем их «родители», и в этом случае новая структура зачастую вытесняла прежнюю. Чем дольше продолжался процесс, тем больше появлялось энергоэффективных молекулярных комбинаций.
Со временем у этих сложных углеродных макромолекул развились и другие способности, которые довели до максимума их потенциальную стабильность. К числу этих способностей, развившихся у макромолекул, относятся питание (способность поглощать энергию), пищеварение (способность усваивать энергию, служащую пищей), выведение отходов (способность макромолекулы избавляться от вредных побочных продуктов переваривания энергии) и передвижение (способность перемещаться из одного места или одного положения в другое). Эти самовоспроизводящиеся и потребляющие энергию макромолекулы продолжали развиваться, а я заметил, что из моих учебников органической химии выросла новая наука — биология.
Как и во всех прочих науках, в биологии сложилась своя терминология. К примеру, в биологии молекулы, способные совершать функции, перечисленные выше, назывались «живыми». Когда молекула создавала свою копию, этот процесс теперь назывался «рождением». А когда одна из таких молекул в конце концов распадалась, это явление называлось «смертью».
Первые из существующих формы жизни размножались неполовым способом: это значило, что им требовалась всего одна материнская (родительская) клетка, чтобы разделиться на две обособленных дочерних клетки. Опять-таки ввиду разрушающего действия солнечного излучения у потомства наблюдались незначительные мутации, в результате которых оно несколько отличалось по структуре от своих предшественников. Более энергоэффективные разновидности выживали с большей вероятностью. У выживших было больше всего шансов воспроизвестись и, следовательно, передать дальше характеристики (черты), дающие им преимущества. С другой стороны, наименее энергоэффективные разновидности с большей вероятностью прекращали воспроизводиться и погибали. В моих учебниках биологии приводился конкретный термин для этого процесса «прополки» или «отбраковки» организмов — естественный отбор. Благодаря процессу естественного отбора органическая материя — жизнь — продолжала эволюционировать.
Для того чтобы вести учет постоянно изменяющимся «живым» материальным структурам, биологи подразделили их на несколько категорий в зависимости от присущих характеристик. Первые формы жизни, появившиеся на Земле, в своем развитии образовали две отдельных ветви. Представителям одной из них источником энергии служил земной кислород, представителям другой — углекислый газ. Биологи ввели для этих первых двух форм жизни две отдельных ступени классификации — царства. Формы жизни, которые снабжал энергией углекислый газ, были отнесены к царству растений, а те, которые использовали кислород, — к царству животных. Со временем эти два царства продолжали развиваться и становились все более обособленными, в каждом появилась обширная группа уникальных форм — видов. В последующие три миллиарда лет мириады видов расселились по планете, окутав поверхность Земли тонкой органической оболочкой.
Через три миллиарда лет после начала эволюции моря уже были наполнены разнообразными формами растительной и животной жизни. Примерно в это же время у одного из морских животных развился позвоночник — защитный чехол, окружающий часть нервной системы организма и помогающий распределять нервные клетки по всей длине тела. Так в классификации появилась новая категория животных, которых биологи относят к подтипу позвоночных. По мере появления у позвоночных новых различий биологи помещали их в отдельные подкатегории — классы. Первым из позвоночных выделился класс (надкласс) рыб.
Примерно через сто миллионов лет у некоторых из этих рыб развилась способность передвигаться не только в воде, но и по суше. Биологи называют их амфибиями, или земноводными. Еще через сто миллионов лет из амфибий развился еще более новый класс позвоночных, живущих только на суше. Их назвали пресмыкающимися, или рептилиями.
На протяжении следующих пятидесяти миллионов лет некоторые рептилии эволюционировали таким образом, что их чешуя заменилась перьями, кости стали полыми, появилась способность летать. Так возникли птицы. Прошло еще примерно сорок миллионов лет, и из рептилий развились другие сухопутные существа — млекопитающие. Млекопитающие отличались от своих предшественников, рептилий, тем, что их эмбрионы развивались внутри организма матери, а не в яйце, находящемся во внешнем мире. Млекопитающие вырабатывали молоко, которым кормили детенышей, были покрыты шерстью, обладали таким свойством, как гомойотермность (теплокровность) и, что самое важное, имели значительно большие размеры мозга, что позволяло им демонстрировать в ответ на внешние раздражители гораздо более сложные реакции, чем проявляли другие формы жизни на Земле.
В классе млекопитающих различают шестнадцать подклассов, называемых отрядами. В качестве примеров отрядов можно назвать грызунов (крысы, мыши, белки и пр.), плотоядных, или хищников (кошки, собаки, медведи и пр.), китообразных (дельфины, киты, морские свиньи), парнокопытных (коровы, овцы, козы, олени и пр.). Примерно через сто миллионов лет после первого появления млекопитающих, и, вероятно, пятьдесят миллионов лет назад, развился еще один отряд млекопитающих — приматы. Приматы отличались от других млекопитающих тем, что в процессе эволюции обрели такие адаптивные свойства, как стереоскопическое зрение, повышенная подвижность пальцев, дополненная противопоставленным большим пальцем, и большие размеры головного мозга, особенно коры больших полушарий (той части мозга, где хранятся воспоминания и преимущественно происходит когнитивный процесс).
…
Сто тысяч лет назад появился новый вид: Homo sapiens, то есть «человек разумный»
Время шло, приматы продолжали развиваться, становясь все более разнообразными, пока среди них не появилось семейство гоминидов. В отличие от предков, передвигающихся на четырех конечностях, гоминиды могли подниматься на две. Благодаря новой адаптации эти животные получили возможность пользоваться двумя высвободившимися конечностями, чтобы удерживать предметы, переносить их, манипулировать ими и в то же время продолжать идти. Развитие гоминидов продолжалось до тех пор, пока сто тысяч лет назад не достигло кульминации с появлением нового вида — Homo sapiens, то есть «человека разумного», более известного как просто человек (люди). У этого животного развились голосовые связки, позволяющие издавать разнообразные звуки, в итоге процесс коммуникации между людьми стал более совершенным. Мало того, в мозге человека сформировались структуры, позволяющие объединять звуки таким образом, чтобы придумывать и произносить слова — сочетания звуков, обозначающие объекты. С помощью слов люди смогли точнее выражать свои мысли. Это свойство в сочетании с развитой способностью накапливать и обрабатывать информацию сделало Homo sapiens самым могущественным существом на Земле.
Прежде чем продолжить перечисление свойств, имеющихся исключительно у человека как животного, мне хотелось бы кое-что прояснить. Всего на нескольких страницах я перескочил от происхождения первой органической материи к возникновению человечества. Но каким образом произошла эта эволюция? Как получилось, что всего за три с половиной миллиарда лет простая клеточная оболочка превратилась в плоть, вакуоль — в сложную систему пищеварения, а из ядра клетки образовался головной мозг? Как чешуя рептилий преобразилась в перья, а их лапы стали крыльями? Какая понадобилась органическая алхимия или молекулярное колдовство, чтобы превратить одни существа в другие? В качестве примера возьмем человека.
Две клетки, сперматозоид и яйцеклетка, встретились. Эти две клетки отличаются от всех прочих клеток человеческого тела тем, что каждая содержит половину набора хромосом организма-хозяина. В ядре сперматозоида заключена половина отцовских хромосом, в яйцеклетке — половина материнских. Когда две клетки с неполными наборами хромосом встречаются, когда происходит оплодотворение яйцеклетки, два неполных набора хромосом объединяются и рекомбинируются, образуя одну уникальную клетку с полным набором хромосом.
Этот полный набор хромосом внутри свежеоплодотворенной клетки — нечто вроде программы, содержащей все материалы, необходимые для создания полностью развитого человеческого существа. Сами хромосомы состоят из генов. В каждом гене содержится информация об одной или нескольких потенциальных физических особенностях индивида. К примеру, один ген может нести информацию, определяющую пол человека, другой обусловить его цвет кожи, третий — рост, цвет волос и т.?п. Этот список физических характеристик можно продолжать для всей анатомии, от формы головы до подошв, и все эти параметры будут храниться в генах.
А что же такое гены? По словам биолога Уильяма Китона, ген — это «единица наследственности, часть молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты)»{2}. Вот техническое описание этой молекулы, составленное Китоном:
Молекула имеет лестничную структуру, где две вертикальных части состоят из чередующихся фосфатных групп и сахара, а поперечины — из парных азотистых оснований. Каждую поперечину образуют одно пуриновое основание (любое из нескольких двухкольцевых азотистых оснований) и одно пиримидиновое (любое из нескольких однокольцевых азотистых оснований). Если в качестве пурина выступает гуанин, тогда парный ему пиримидин — всегда цитозин; если пуриновое основание — аденин, тогда пиримидиновое — тимин. Аденин и тимин соединены двумя водородными связями, гуанин и цитозин — тремя{3}.
Итак, гены состоят из ДНК, макромолекулы, образованной комбинацией молекул сахара, фосфатов и молекул с азотистыми основаниями, и все они имеют форму витой лестницы, или так называемой двойной спирали. В сущности, гены состоят из молекул. А что такое молекулы? Это структуры из двух и более атомов. К примеру, молекула сахара вроде тех, которые входят в состав ДНК, образована сочетанием атомов углерода, кислорода и водорода.
Атомы углерода, кислорода и водорода, азотистые основания, фосфаты — все это необходимые ингредиенты для создания человеческого существа. В определенном расположении этих атомов зашифрована вся информация, необходимая для образования физического облика человека, собранная еще до того, как он станет полностью сформировавшимся эмбрионом и задолго до того, как он родится. Пол человека, цвет глаз и кожи, рост, зрение, слух, предрасположенность к психическим или физическим заболеваниям — астме, диабету, шизофрении, болезни Альцгеймера и аллергии, а также такие черты личности, как склонность к застенчивости, агрессивности, любопытству, депрессии, занятиям спортом, способности к музыке и математике, общительность, не говоря уже о многих других примерах, — все это присутствует в первой оплодотворенной яйцеклетке, как квинтэссенция нашей физической и психологической жизненной истории, изложенная в момент нашего зачатия.
Итак, сперматозоид и яйцеклетка встречаются и образуют одну оплодотворенную яйцеклетку, насыщенную информацией. В этой первой клетке заложены инструкции о делении. Как только оно происходит, начинается существование будущего человека в виде двух клеток, и каждая содержит всю необходимую информацию для полного развития человеческого существа. Затем каждая из этих двух клеток воспроизводит сама себя, и так далее, до тех пор пока не образуется скопление клеток. Внутри каждой хромосомы в этих клетках хранится информация, которая теперь даст клеткам сигнал продолжать воспроизводство специализированных клеток — нервных, кровяных, мышечных. С появлением этих специализированных клеток эмбрион будет продолжать расти и приобретать характерные особенности до тех пор, пока через девять месяцев не будет готов покинуть материнское чрево.
Следовательно, по большому счету, все наши черты предопределены с момента нашего зачатия. Но что подразумевается под чертами? Характеристики, отличающие не только один вид от другого, но и отдельных представителей одного вида друг от друга. Откуда же берутся эти черты? Происходят от информации, хранящейся в генах, того самого уникального расположения атомов, которое образует хромосомы организма.
…
Все наши личностные черты предопределены с момента зачатия
К примеру, тот факт, что у всех рыб есть жабры, подразумевает, что где-то в хромосомах рыбы есть ген или группа генов, приказывающих эмбриону рыбы на стадии развития обзавестись жабрами. И это справедливо не только для рыбьих жабр, но и для всех физических характеристик, которыми обладает рыба. Поскольку ни одна черта не развивается по своему хотению, это означает, что для каждой черты, имеющейся у рыбы, должен быть соответствующий ген или группа генов, ответственных за ее возникновение. Если только мы не верим, что у всех рыб есть жабры в результате какой-то невероятной случайности или совпадения, нам остается принять генетическое, эволюционное объяснение этого явления. Если у рыбы есть жабры, значит, должны существовать и «жаберные гены». Если у рыбы имеются плавники, значит, должны существовать «плавниковые гены», и т.?д., и т.?п., пока не будут перечислены все до единой физиологические характеристики рыбы. В этом отношении развитая особь представляет собой совокупность черт, которые соответствуют информации, заложенной в генах этой особи, а эта информация была определена еще в момент зачатия особи.
Поскольку у каждого вида свой уникальный набор характеристик, значит, каждый вид должен обладать собственным уникальным набором генов. Тот факт, что у рыбы есть жабры, означает, что молекулярная структура ее генов должна отличаться от структуры существа, у которого нет жабер. Поскольку жабры есть у всех рыб (разумеется, кроме тех видов, которые в результате мутаций стали исключением из этого правила), значит, «жаберные гены» должны присутствовать в ДНК всех рыб.
Поскольку каждая особь развивается из воспроизведенного половым путем организма, образованного уникальным сочетанием хромосом двух родителей, особи в той или иной мере отличаются друг от друга. Так, несмотря на то что у всех рыб есть «жаберные гены», жабры одной рыбы будут несколько отличаться от жабер другой.
То же самое справедливо и для людей. Хотя все мы наделены генами, приказывающими нам развиваться с двумя глазами, глаза каждого человека немного отличаются от глаз других людей. Это относится ко всем характеристикам, которыми мы обладаем как вид. О чем бы мы ни говорили — о росте, слухе, строении скелета или лица, состоянии сердца, почек, иммунной системе, — все наши компоненты хоть чем-нибудь да отличаются от составляющих любого другого человека. В каком-то смысле каждая часть нашего организма, от каждой клетки до органа, уникальна, как и отпечатки наших пальцев: они есть у всех, но среди отпечатков не найти двух совершенно одинаковых.
Что касается этих небольших различий между особями, то в условиях постоянной конкуренции те из них, чьи отличия оказывались наиболее подходящими к окружению или адаптируемыми к нему, пользовались значительным преимуществом, следовательно, с большей вероятностью выживали. В свою очередь, у выживших вырастала вероятность воспроизводства. А те, у кого было больше шансов произвести себе подобных, имели также больше шансов передать будущему поколению свои гены вместе с чертами, обеспечивающими преимущество.
Как среди особей нет двух совершенно одинаковых, так и в двух поколениях одного вида не может быть абсолютно одинакового генофонда. Поскольку каждое поколение проходит сквозь очередной фильтр естественного отбора, каждое из них, вероятно, лучше приспособлено к своему окружению. В этом смысле жизнь — состояние вечного течения и движения, при этом любой вид постепенно обретает зрелость и развивается с каждым новым поколением.
Приведу гипотетический пример работы процесса естественного отбора. Представьте себе равнину с сочной травой и деревьями. По этой земле бродит похожее на лошадь гипотетическое существо ростом три фута (0,9 м), которое я назову неквусом. Самец и самка неквуса спариваются, у них появляются трое детенышей неквусов. Ввиду сочетания генов двух родителей неудивительно, что все три детеныша будут отличаться друг от друга. К примеру, возьмем рост потомства, определяемый законами генетической изменчивости: вполне возможно, что кто-нибудь из троих детенышей вырастет либо выше, либо ниже своих родителей. Но вернемся к равнине неквусов: представьте себе, что некое событие в мире геологии преобразило некогда цветущий уголок в засушливый. В новых условиях большая часть растительности погибла. И травоядным неквусам внезапно пришлось вести ожесточенную борьбу за быстро иссякающие источники пищи. Увы, среднестатистический неквус, рост которого всего три фута (0,9 м), сможет дотянуться только до нижних веток местных деревьев, которые практически все уже объедены.
Вернемся к потомству: поскольку самый рослый из троих детенышей в состоянии дотягиваться до листьев с верхних веток, чего не может большинство других голодающих видов, у самого рослого больше шансов дожить до появления потомства и, следовательно, передать свои гены будущим поколениям.
А теперь представим, что этот рослый неквус, в отличие от его низкорослых братьев и сестер, вероятность выживания которых ниже, действительно прожил настолько долго, что нашел себе пару и, следовательно, передал «гены рослости» своим потомкам. Как и у отца, у самых высоких детенышей больше шансов выжить, а значит, и передать гены роста своим потомкам. После того как эти события повторятся при жизни нескольких поколений, вполне вероятно, что средний рост неквуса станет выше, чем у его предшественников. Таким образом, каждый вид постоянно меняется, непрестанно модифицируется, чтобы как можно больше соответствовать требованиям постоянно меняющегося физического окружения. Иногда эти эволюционные флуктуации возникают медленно и постепенно, виды преображаются в течение длительного времени. Но бывают случаи, когда возникают благоприятные генетические мутации, настолько отличающиеся от предыдущих, что вид преображается буквально за несколько поколений (этот переработанный вариант дарвинизма был первоначально выдвинут Стивеном Дж. Гулдом в теории прерывистого равновесия, предполагающей, что возникновение новых видов иногда происходит быстрыми рывками, а не медленно и постепенно, а после этих рывков наступают длительные периоды стабильности).
Если в случае с воображаемыми неквусами засуха и нехватка пищи продолжатся, силы естественного отбора будут искоренять тех, кто наименее приспособлен к выживанию в таких условиях, и оберегать лучших. Возможно, по прошествии десяти миллионов лет такого естественного отбора (который будет продолжаться на протяжении жизни примерно ста тысяч поколений) средний рост неквуса может достичь 3 м, и в целом животное приобретет сходство скорее с жирафом, чем с лошадью. В сущности, то, что раньше было неквусом, станет совершенно новым видом с другими генами. По-видимому, необходимость — мать естественного отбора.
…
Необходимость — мать естественного отбора
Для того чтобы продемонстрировать на реальном примере, как давление со стороны окружающей среды может менять физиологию вида, обратимся к подлинному случаю с Biston betularia, более известной под названием березовой пяденицы. В первое десятилетие XIX в. было замечено, что в популяции некогда преобладавшей белой пяденицы за очень краткий период получила распространение более темная разновидность. Изначально более светлая разновидность пяденицы подолгу сидела на деревьях, оттенки коры которых напоминали пигментацию ее крыльев, в итоге хищникам было труднее заметить пяденицу. Этот механизм приспособления известен как маскировка. Но с началом промышленной революции копоть и дым ближайших заводов начали оседать в лесах, покрывать стволы, в итоге их поверхность темнела. Поскольку белую пяденицу, преобладавшую в этом виде, хищникам стало проще заметить, ее с большей вероятностью съедали. И наоборот, более темную разновидность пяденицы, ранее составлявшую меньшинство, теперь хищники замечали реже и, следовательно, съедали с меньшей вероятностью. Так как темные пяденицы реже оказывались съеденными, то у них повышались шансы дожить до того момента, как их гены будут переданы следующим поколениям. В результате внезапных изменений в окружающей среде состав популяции пяденицы быстро изменился и более темная разновидность, раньше составлявшая меньшинство, начала преобладать. Так, всего за несколько поколений в результате перемен в среде обитания видоизменилась целая популяция березовой пяденицы.
Еще один аспект, лежащий в основе сил эволюции, связан с процессом, получившим название генетического дрейфа. Для примера представим себе, что из-за перенаселенности некоторым представителям конкретного вида приходится мигрировать на новую территорию в поисках новых источников пищи. Допустим, десять вьюрков из десятитысячной популяции мигрировали в поисках пищи на ближайший остров. Поскольку эти десять вьюрков вряд ли представляют точное среднее генетическое значение своего вида, в случае размножения они создадут совершенно иной генофонд на основе присущего им набора генов. В каком-то смысле эти десять вьюрков станут «первопроходцами», основателями генетически иного подвида. Так как группа «первопроходцев» слегка отличается в генетическом отношении от средних показателей по исходной популяции, то новый подвид со временем может дать совершенно новый вид. В сущности, именно это явление и открыл Чарлз Дарвин, отправившись на Галапагосские острова изучать различные виды вьюрков, обитающих на отдельных островах архипелага. Дарвин заметил, что вьюрки каждого Галапагосского острова как будто представляют собой уникальный подвид. Эти наблюдения первыми подали Дарвину идею теории эволюции.
Вернемся к изучению Homo sapiens: с появлением человека возник и целый новый арсенал специфических наук о человеке, первой из которых стала антропология. Антропология занимается вопросами, касающимися социальной, поведенческой и физической эволюции развитых приматов, гоминидов, вплоть до того момента, когда примерно десять тысячелетий назад люди достигли так называемой неолитической стадии своего существования. Человека эпохи неолита отличало от биологически идентичных предшественников открытие земледелия. До неолитического периода (в эпоху палеолита уже после появления человека) более примитивные люди кочевали по земле племенами, постоянно переходили с места на место в поисках новых источников пищи.
Однако они обладали развитым мозгом и со временем начали замечать закономерности в своем мире. В отличие от всех предшествующих животных люди обнаружили, к примеру, что там, где упало семечко растения, часто вырастает новое растение. Когда первые люди двенадцать тысяч лет назад впервые установили эту взаимосвязь, у них появилась возможность подражать природе, самостоятельно высаживая растения. С появлением земледелия человек начал создавать поселения (как правило, вблизи реки, постоянного источника воды и средства транспорта). Более того, выяснив, каким образом размножаются животные, люди научились собирать их в стада и пасти, чтобы распоряжаться своими источниками мяса и дополнять им рацион, состоящий из плодов и овощей. Сочетание этих двух событий называют земледельческой, или сельскохозяйственной, революцией. Термин «революция» выбран по причине значительного влияния, которое эти открытия оказали на наш вид. Впервые в истории вида люди смогли управлять своими пищевыми ресурсами. Им было уже незачем посвящать все свое время поискам пищи для очередного приема, в итоге люди могли позволить себе другие занятия в свободное время — досуг. Высвободив себе время, человеческие сообщества получили возможность направить энергию на самовыражение (искусства), игру (спорт), а также обретение мудрости и знаний (философию и науку).
С процветанием поселений земледельцев люди начали переселяться в них, надеясь воспользоваться преимуществами нового устройства. Со временем поселения разрослись и стали многолюдными. В этих первых городах начали собираться представители различных культур, чтобы обменяться не только товарами, но и идеями. Так в истории нашего вида начался период, называемый урбанистической (городской) революцией. По мере роста городов возникли первые цивилизации человечества.
Время шло, цивилизации достигали расцвета и рушились. Не углубляясь в историю всех существовавших цивилизаций, достаточно сказать, что этот процесс продолжался, пока мы не оказались на заре нынешнего, XXI века.
Нет, я не утверждаю, что наука способна объяснить что угодно. Да, в материальной вселенной есть вещи, которые более понятны нам, чем другие. Есть и целые сферы знания, которые во многих отношениях только зарождаются, следовательно, остаются теоретическими по своей сути. Да, предстоит еще немало ошибок, уточнения деталей и переосмысления. Но по большому счету научная интерпретация вселенной всегда оставалась верной своему методу, тому самому, благодаря которому у нас есть ядерная энергия, трансплантация органов, электрическое освещение и антибиотики — как всего несколько примеров, выбранных за их внушительные возможности. Это технологии, эффективность которых известна. Их создание потребовало углубленных научных исследований, точно таких же по типу и методологии, которые применялись при изложении вышеупомянутой истории всей материальной вселенной. По сути дела, правильность этих теорий подтверждают их продукты. Если научный метод, которым были созданы такие чудеса, как космические шаттлы, генная терапия, использование ядерной энергии и микроволновые печки, заслуживает доверия, тогда почему же нельзя воспользоваться им, чтобы объяснить происхождение и эволюцию всей материальной вселенной, а также всей жизни на Земле? Как еще наука могла успешно осваивать наш материальный мир и управлять им, если не с помощью понимания его сущности?
…
Наука дала объяснение четырнадцати миллиардам лет истории всей материальной вселенной от ее истоков до нынешних времен, и все это без помощи или содействия Бога!
Наука дала объяснение примерно четырнадцати миллиардам лет истории всей материальной вселенной от ее истоков до нынешних времен, и все это без помощи или содействия какой бы то ни было духовной сущности: космология без Бога! Точно так же наука сумела объяснить приблизительно три с половиной миллиарда лет органической эволюции, также без помощи или содействия трансцендентальной силы или сущности: происхождение и эволюция жизни без Бога! Ни жизнь, ни вселенная уже не обязаны своим существованием вмешательству некоего божества. Все это еще не означает, что Бога не существует, но, скажем так, подкрепляет такую возможность.
Мне уже незачем задавать вопросы вроде: «если Бога нет, как же тогда объяснить происхождение жизни?» Или: «откуда взялись Земля, Луна, Солнце и звезды, если Бога нет?» Незачем оглядывать свое тело и не понимать происхождение, эволюцию, природу и механику себя самого.
Все это для меня сделала наука. Сначала она спасла меня из когтей душевной болезни, а теперь сделала вселенную постижимой для меня. И все-таки мне по-прежнему не давало покоя неугасающее желание, гложущая потребность знать не просто как устроен я или остальная вселенная, но и зачем. Надо мной все так же нависала гнетущая, как всегда, и неумолимая проблема смысла моего существования. Зачем я здесь? Какова моя цель? Как всегда, в основании этого вопроса находилась неуловимая проблема Бога. Только знания о Боге могли бы дать ответ на важнейший вопрос моего существования. Но почему среди поразительного изобилия информации, собранной наукой, не нашлось ничего такого, что могло бы послужить мне объяснением природы существования Бога? Неужели Бог просто непостижим для нас? Или научное объяснение все-таки есть, но пока что его никто не открыл? Я не переставал гадать, какая закономерность в природе, какое эмпирическое наблюдение могло бы помочь человечеству разобраться в природе существования Бога. Опять-таки, даже если такое решение есть, неужели оно находится вне досягаемости для нас, а самой проблеме предназначено служить нам соблазном и мукой до конца времен?
Но независимо от того, имеет решение эта задача или нет, я понял одно: духовного удовлетворения мне еще только предстоит достичь. Поиск пришлось продолжить.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.