Ф.П.ФИЛАТОВ

КЛЕЙМО СОЗДАТЕЛЯ

МОСКВА 2011

КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ

Книга доктора биологических наук Феликса Петровича Филатова "КЛЕЙМО СОЗДАТЕЛЯ" (все буквы прописные) посвящена одной из версий происхождения жизни на Земле, аргументированной весьма любопытными формальными особенностями молекулярной организации одного из ее ключевых феноменов - генетического кода, на которые обращается незаслуженно мало внимания. Одновременно эта версия может оказаться решением известного парадокса Ферми, в основе которого лежит вопрос о существовании разумной жизни за пределами нашей звездной системы и о возможности общения и встречи с инопланетными цивилизациями. Книга (ее откорректированное издание выложено в Сети; бумажную версию можно приобрести у автора) располагает к фундаментальным размышлениям и ее с интересом прочтут биологи, биофизики и биохимики, математики, философы, а также те, кто интересуется космологией вообще.

СОДЕРЖАНИЕ

ВСТУПЛЕНИЕ - Немного лирики и мемуара

ВСТУПЛЕНИЕ

НЕМНОГО ЛИРИКИ И НЕМНОГО МЕМУАРА

Глава 69.

ТЕМНЫЙ ОПТИМИЗМ И СВЕТЛЫЕ БЛАГОДАРНОСТИ (I)

Автора этой небольшой книжки мало заботит нумерация ее глав; он предпочитает более или менее связный рассказ, и поэтому номер вступительной главы выбран без обычного соответствия натуральному ряду, который начинается, кажется, с единицы. Точно с единицы? Или с нуля? Да с чего бы он ни начинался! Некоторые главы и вовсе обозначены буквами и даже другими знаками. Автор обещает все это объяснять по ходу дела. Таким способом - клин клином! - он рассчитывает выбить почву из-под ног торопливого критика, готового, по недомыслию, конечно, упрекнуть его в нумерологии, в каббалистике, в эзотерике, а то и в склонности к столоверчению. Для непривычных к такой нумерации дан в скобках порядковый номер очередной главы "допотопными" (об этом позже) римскими цифрами. Арабское же число, которым обозначено вступление - это всего лишь знак Зодиака Автора ?, чуть повернутый против часовой стрелки. Но и тут - какой бы Черной ни была Луна в восьмом Доме и как бы квадрат Меркурия ни доминировал в тригоне - и даже в секстиле - Миранды, Юноны и Энцелада - Автор и это не склонен связывать с тем, что произошло с ним на той неделе - или произойдет на следующей. Астрология для него, особенно та, которую любители этого дела называют профессиональной - не более, чем прикладная психология, густо усеянная фальшивыми бриллиантами величиной с кулак. Многим нравится.

Одновременно знак ? - символ несовместимого с малодушием диагноза, благодаря которому у Автора на несколько месяцев появился океан свободного времени. Ему, человеку, привыкшему к обычному писюку, этого времени должно, как он ожидает, хватить, чтобы подружиться с нотбуком МакИнтош. Как сразу же заметит Читатель, чувствительный слух Автора протестует против принятой русской транскрипции слова notebook. Следовало бы тогда писать также "блокноут", "ноутоносец", "вербальная ноута" и "боутик Петра". Нет, довольно с нас и "дредноутов". Кстати, русскому слову "дредноут" уже больше ста лет - почему бы не утвердить на столь уважаемой основе словечко "дредноутбук", обозначив им, к примеру, какой-нибудь допотопный лаптоп Тенди 1400LT или очередной неуклюжий виджет--гаджет? Всё лучше, чем тошнотворные для нормального русского уха вау и ауч, а также "олбанские" фторнег (второй рабочий день недели) или ацкие пицот минут (его продолжительность). Но вот такие словечки, как фича, патч, инфа и несколько подобных, почему-то не режут Автору слух. Они даже не кажутся ему американизмами. Занятно, правда?

Число 69 - это еще и мой возраст, из которого, конечно же, вытекает печальная завышенность упомянутых ожиданий. Но пришло время, монитор моего писюка-нотбука сгорел, и необходимость освоить подаренный Олегом Эппл МакИнтош, долгое время откладываемая, стала неотвратимой. Несколько раз я пробовал сделать это и прежде, но неизменно отступал: недаром говорят, что если бы "Эппл" (яблоко) оставался только фруктом, жизнь на Земле была бы намного проще. Теперь отступать некуда: впереди соблазнительная задача поразмышлять о высоком, и да поможет мне Пог! Пусть случится такое чудо. И, конечно же, пусть вдохновит меня мой черный оптимизм, приобретенный как бы типа по жизни, то есть, с течением времени.

Быстро привыкаешь к улыбкам собеседников - от Читы до Чикаго и от Монако до Москвы, - которым приходится отвечать на вопрос об отношении к миру ссылкой на свой черный оптимизм. И всё же я не сразу нашелся, когда в Обнинске, в клинике Института медицинской радиологии мой доктор попросил определить этот оксюморон. "Не фатализм ли это?" - спросил он: понятно же, что всякие парадоксы в устах больного настораживают врача и вводят его в соблазн уточнить диагноз. "Что это у вас, у мужчин, за робость такая в членах: один говорит про гильотину, когда у него кровь берут из пальца, вы вот - про какие-то десять тысяч вольт?" Я и вправду попытался глупо сострить, сравнив кушетку, на которую меня уложили (прилаживая концы ЭКГ-прибора к этим самым членам), с электрическим стулом в какой-нибудь Алабаме; между прочим, на этот раз острить я и не думаю, так что если кому-то чудятся тут сомнительные каламбуры, ему просто противопоказан Comedy Club. "Нет чтобы про лютики думали - или еще про что, столь же прекрасное!" Так говорила мне в ИМРе одна терапевт. "Но, - резонно отвечал я вопросом, - разве лютик в моей голове не потребовал бы, скорее, энцефало-, нежели кардио-граммы, - и перевода совсем в другую клинику?" Правду сказать, я не смог бы сейчас даже вспомнить, как выглядят эти самые лютики. На ум приходят только медведи да Бальзаминовы.

Когда Соммерсету Моэму исполнилось шестьдесят, он написал замечательную вещь "Подводя итоги", книгу, о которой я много лет думал как о той, которую взял бы на необитаемый остров (когда-то высшая читательская оценка). Он прожил еще тридцать и в конце жизни на вопрос "Как вы себя чувствуете?" отвечал: "Недурно - если учесть альтернативу". Когда шестьдесят исполнилось мне, было не до итогов. Да и альтернатива не просматривалась. Я тогда только-только (с сорокалетней задержкой, к сожалению) дорвался до юношеской мечты и выучился поднимать в воздух ЯК-52, выполняя в тренировочной зоне простые пилотажные фигуры - всякие виражи, горки, пике, развороты, восьмерки и прочее, а вернувшись на точку, аккуратно сажать самолет - порой, при выполнении конвейера, многократно: приземление-взлёт-коробочка-приземление-взлет-коробочка и т.д. - шесть-восемь раз подряд. Работа! И слова инструктора Димы "Вашим крайним полетом я доволен" вновь уносили меня на седьмое небо. А всякие петли, бочки-полубочки, иммельманы, штопоры, пикирование до высоты меньше ста и немедленно - почти вертикальная спираль сквозь облака на две тысячи - в ослепительно блистающий солнечный мир, - всё, чем пару раз, когда надоедал ему мой "низший пилотаж", Дима заканчивал урок, - вот это было даже не седьмым - двадцать седьмым небом. На всю оставшуюся... - если, конечно, она пройдет в штатном эшелоне, завершившись - как и положено - короткой глиссадой. Какие итоги, когда такой восторг, такое направление ветра, такая облачность, такое - во всех смыслах - давление и такая точка росы! И ощущение, что я тоже могу по-моэмовски не угадать возраст их подведения. Да и кому интересны чужие итоги - в своих бы молча разобраться! Собственные литературные таланты я оцениваю не слишком высоко, приключений на мою долю выпадало не слишком много, а всякие знаменитости, рассказы о которых обычно живо интересуют публику, попадались на моем пути не слишком часто. Соблазн же делиться с Читателем десятком трюизмов, к которым, в конечном счете, сводится так называемый житейский опыт, меня и вовсе не увлекает: все это давно описано в Книге Исход. Или у того же Моэма. Или у Конфуция. Или у какого угодно сочинителя с куда более резвым пером.

Человек не слишком изменился после Кро-Маньон (другое дело, как он менялся до). Зато очень изменился мир в его представлении. Этот мир больше не покоится на трех китах, черепахах или слонах. Он не покоится ни на чем. Он вообще не покоится. Остановить мгновение, задержать его стремительный изотропный разлет может лишь моментальный снимок, который немедленно приобретает исторический, через мгновение археологический, и тут же - почти палеонтологический интерес: так быстро в прошлое уносится в наши дни память об уносящейся в будущее жизни. Песком забвения ее засыпает нарастающая лавина новых событий - неизбежное, хотя и непрямое, следствие закона Мура. Перед Читателем такой снимок.

Страсть популяризаторов науки вновь и вновь рисовать картину происхождения мира естественна, но у Автора вряд ли возникло бы желание дополнить длинный список их книг своей - и вряд ли вообще хватило бы терпения написать на эту бесконечную тему нечто конечное - если бы, вглядываясь в завораживающий молекулярный узор жизни, как в детский калейдоскоп, он не обнаруживал в нем неожиданные комбинации, пытаться как-то объяснить которые немыслимо без игры воображения, чего строгая научная литература - вполне резонно - старается избегать. Сам узор, невозможный, как чудо, и стройный, как Тадж-Махал, впервые изумил Автора четверть века назад на лекции, которая была им организована в лабораторной комнате 240 Института вирусологии Ивановского в Москве для физика, который направлялся из Алма-Аты в Прагу на Конференцию по поиску внеземной жизни (как-то так она там называлась). Дело было в августе, и собрать удалось только шесть научных сотрудников - двух старших и четырех младших. Свои иллюстрации лектор раскладывал на полу (доски в комнате не было), отчего та - уже легендарная - лекция и получила позднее свое фривольное название. Автор был совершенно сражен рассказом докладчика - но также и тем, что из шести слушателей его чувства разделил лишь один, а пять ушли, так ничего и не почувствовав. Этот со-чувствующий заявил, что построит модель генетического кода в виде тетраэдра, что казалось ему делом не особенно сложным; потом он остыл. Автор тоже подумал о тетраэдре и довел-таки дело до определенного результата, обнаруживая попутно и новые "красоты", и новых людей, которые, в свою очередь, обнаруживали в теме что-то новое. Инертность остальных мэ-нэ-эсов он объяснил подростковой неразвитостью слуха, не различившего в Музыке Сфер сольного рефрена ударных, зарифмованного математикой. Того, что сумбур и брызги для одних, а для других - гармония Вселенной, ничтожных сил суммарный результат. Много позже первые уже напевали:

Не люблю я точные науки -

Точно сам не знаю, почему...

Вторые же - как чувствовали: не к добру эти песни. Спустя десять лет суммарный результат возни ничтожных сил обратил и без того увечные российские науки в бизнес-пыль, а пресловутая серьезность (или солидность) обрела статус эквивалента уголовных денег. Теперь плюет она на гармонию Вселенной. Ну, и Вселенная, для которой она - не более, чем возня мышей в сыре, отвечает ей тем же - в своей несуетной, неспешной манере; результат впереди.

Более опытные ученые отнеслись к теме как к "арифметике" Санкхья-Карики, которая утверждает, что "есть восемь граней неизвестности и столько же - у заблуждения; у крайнего заблуждения - десять граней, у мрака их восемнадцать, столько же у совершеннейшей тьмы". Немногих трогала такая геометрия. Они принимали тему за мираж, случайность, совпадения, за болезненный самообман, просто обман, мистификацию, шутку или за рассуждения о квадратном корне из результата умножения помидоров на паровозы, выраженном в килограммах. И за легкомысленную попытку браться за проблемы, для которых не придумано ещё научных инструментов. Их угнетала излишняя впечатлительность тех, кого все это впечатляло. Они скучали. И правда: при фантастических достижениях экспериментальной молекулярной биологии и нарастающем множестве вопросов, которые она ставит и которые необходимо решить для понимания ключевых явлений жизни, человек смежной области науки, предлагающий в качестве ответов какой-то умозрительный формализм без внятной молекулярно-биологической трактовки, напоминает непричастного к науке провинциала, полуграмотного и претенциозного. Отдавая себе трезвый отчет, что в такой оценке, возможно, что-то и есть, Автор, профессиональный молекулярный биолог, все-таки отваживается предложить вниманию Читателя поразительный рисунок одного из узловых феноменов жизни - генетического кода, вновь и вновь сомневаясь, что это только мираж и самообман. Этот рисунок выглядит как почерк Создателя, кто бы им ни был. LА, tout n'est qu'ordre et beautИ. И то, что написано этим почерком, не менее интересно, нежели химический состав чернил небесной авторучки или биомеханика ее движения.

Умножение - как и сложение, вычитание и деление, то есть базовые элементы арифметического синтаксиса, - все эти действия вряд ли присущи косной материи, хотя непостижимая эффективность математики должна, как будто, противоречить такому взгляду, да и Бога за Великого Математика держали еще Ньютон и Лейбниц. Но в искусственном, интеллектуальном, присущем только цивилизации и культуре, характере представления числа на основе сознательно (или исторически) выбранных позиционных систем счисления с использованием знака "0" (ноль) вряд ли кто-нибудь усомнится. Мы поговорим и об этом. Конечно, попытка как-то объяснить удивительную организацию генетического кода выходит, на первый взгляд, за привычные рамки физики или химии. Но и попытку уйти от ее обсуждения приходится списывать на слепоту и осторожность, граничащую либо с самоуверенностью тех, для кого все живое - не больше, чем физика или химия, - либо с пугливостью тех, для кого мнение большинства и господствующая точка зрения - больше, чем физика или химия.

Название книги набрано прописными буквами, чтобы не обманывать Читателя. Для верующих, которые познакомятся с тем, что в ней написано, Автор - конечно же, еретик. Они никогда не согласятся с его взглядом на существующие религии, которые - вслед за Спинозой - он считает, скорее, слабостью, нежели силой, духовной подпоркой стойкости и покоя, без чего думающий человек вполне может обойтись. Понимая христианскую метафору по-своему, он считает, что именно человек на шестой день творения создал Бога, а не наоборот, - да и то к вечеру, примерно тогда, когда часы Ясперса прозвонили Осевое Время, и языческое многобожие стало уступать "рационалистическим" религиям новой эры. К событиям предшествующих пяти дней библейский Бог не имел никакого отношения. Одно из "достоинств" обывательской веры - возможность не требующего серьезных умственных усилий объяснения ошеломляюще сложного и гармоничного мироустройства. Объяснения, доступного каждому - насколько каждому доступны постижение и озарение. Верующий не задает себе вопросов, если его детство прошло в тени колокольни. Для него чудо - чудо и есть, о чем тут спрашивать? И если вокруг - создания (с чем трудно не согласиться), то должен же быть и Создатель (далеко не единственный в этом мире логический курьез). Массовое мышление - это мышление тех, у кого на любой вопрос заранее готов ответ - что не составляет труда и вполне их устраивает. То, что для специалистов по нелинейной динамике - принципиальная непредсказуемость поведения сложных систем, для верующего - судьба и принципиальная предначертанность. Ну, а в строке не бывает атеистов в окопах под огнем больше всё-таки суеверия и надежды - бесшабашной и отчаянной, - нежели веры. И не способность уверовать отмечает созревание ума, а напротив, понимание таинственной и захватывающей дух глубины свободного от мифов мироздания. Создатель в нем, возможно, где-то и прячется, но он - нечто совершенно не то, что воображает себе человек, пришедший в Храм - пусть даже бахаистский, не ограниченный, как будто, никакой обрядовой традицией. Путь к Вере прям, короток и прост. У атамана Кудеяра Господь пробудил совесть вдруг. Простые пастухи быстро пришли к новорожденному Иисусу: знали, куда; искушенные волхвы проделали путь к нему за год (или даже за два): дорога к Истине извилиста, мучительна и долга, да и кто знает, что есть истина?

Две тысячи лет назад четырнадцатого числа весеннего месяца нисана этот вопрос был задан самому Помазаннику, но задававший не получил внятного ответа. Имя его не сохранила история, только "фамилию" - Пилат, что значит дротик, копье. И был он хоть и не из простых, но также не из благородных, не из патрициев - всего-навсего всадник, чьи предки лишь пару поколений назад спустились с Понтийских гор. Зато должность его - императорский наместник, так сказать, полномочный представитель - вполне, как мы в России теперь хорошо понимаем, позволяла озолотить всё его семейство. Его и называли Золотое Копьё. "Что есть истина?" Полторы тысячи лет спустя ответ на этот вопрос по-прежнему оставался мутным. Немногие пытались найти истину, те, кто пытался, дорого платили за это. Кто из современников не поёживался, узнав, что написал этот Коперник? А кто из собравшихся не вздыхал с облегчением, когда затихали крики Джордано, Яна Гуса - и подобных? Да и сам Леонардо, увидевший, как дама, восхищенная новым блюдом, потеряла сознание, узнав его рецепт, заметил, что истина для людей невыносима. Пятьсот лет после Да Винчи великие правоведы из всяких басманных судов истину эту уже благоразумно имитировали - в промежутках между молитвами Спасителю. Чего уж нам, простым, которые и с парадоксами-то не дружат? А между тем истина всегда парадоксальна и потому - как и парадокс - не вечна. Когда Энгельс заметил, что свобода - это осознанная необходимость, его слова звучали парадоксом. Сто лет спустя советские школьники, когда их спрашивали о свободе, вспоминали только Энгельса, и уныние этой многократно повторяемой истины заставляло в ней сомневаться. Еще пол-столетия спустя ее окончательно затер тот, кто заявил, что свобода лучше, чем несвобода. Когда-то, еще во времена Ромула, мысль о том, что кратчайший путь к сердцу мужчины лежит через его желудок, была, возможно, очень свежей и будила интерес к анатомии. В наши дни она стала настолько общим местом, что девиз американских феминисток The shortest way to man's heart is through his chest! выглядит парадоксом, лишний раз освежая справедливость первого постулата Эвклида и пробуждая интерес теперь уже к геометрии: Кратчайший путь к сердцу мужчины - сквозь его ребра!

Многие считают - и Автор готов с этим согласиться, - что следующим, столь же масштабным, как Осевое время и возникновение монотеизма, этапом созревания цивилизации Homo, если она сумеет себя сохранить, будет переход к мировоззрению, основой которого станет свободное от поклонения выдуманным идолам уважение и бережное отношение к миру. Это - вслед за Джилл Тартер - можно назвать и универсальной религией, ...которая согласуется с наукой. Будучи серьезным ученым, профессор Тартер (известный американский астрофизик, одна из руководителей программы SETI по поиску внеземного Разума) полагает, "что такая религия с очевидностью представляется возможной... Долгоживущая (десятки миллионов лет) технологическая цивилизация, - считает она, - или обязательно сформирует единственную религию - или будет свободна от религии вообще". Конечно, - согласимся мы, - никакая цивилизация не может так долго существовать без гармонии научной картины мира с его этической потребностью.

Сегодня представить себе это почти невозможно, но ведь и в пещере КроМаньон никто не представлял себе ни технологического, ни интеллектуального взлета нового времени. Все главные современные религии содержат зерно эволюции к универсализму. Но если это зерно упало на каменистую почву, придется признать межрелигиозную нетерпимость, смешную, с точки зрения атеиста (и, думаю, самого Бога, если бы он существовал), имманентной сознанию Человека "разумного" - и ожидать гибели цивилизации Homo задолго до того, как Солнце раздуется до размеров красного гиганта. А ведь неизбежность этого события, до которого остается еще 5-6 миллиардов лет, уже сейчас повергает многих в уныние. Представление о Боге, как об этической потребности мира, несовместимо с такой судьбой. Следовательно, придется либо смириться с ней, признав первородный грех несмываемым, либо назвать подобные предсказания ложными (то есть назвать науку ересью), либо - найти выход из затруднения. Выход этот потребует весьма серьезной научной и практической работы, длительность которой и может привести к универсальной религии - или перечеркнуть всякую; ни один атеист не станет возражать против такого хода событий. Атеист - не тот, кто жжет иконы, рушит храмы и режет людей за шаржи на пророков. Этим занимаются как раз другие. И грех, как известно, не в том, что Адам и Ева приобщились к знаниям. Он в том, во-первых, что ни к каким знаниям они как раз-то и не приобщились. Кто, кроме девиц на выданье, думает, что достаточно съесть пару яблок (apple), чтобы блистать потом не только фигурой, но и "парой образований" в качестве приданого? Нет, яблоко - это вам не Эппл (МакИнтош)! Грех, во-вторых, в том, что они приобщились ко лжи: Адам, оправдываясь, ссылался на Еву, Ева - на Змея, а со Змея и спроса нет. Изгнание из рая - это взросление и понимание, что никто, кроме тебя. И теперь стать Богом становится тем же, что и вернуться к Богу. Св. Ириней Лионский (II век) выразил это так:

Слово Господа нашего Иисуса Христа

От безграничной любви своей

Стало тем, чем являемся мы,

Чтобы мы стали тем, чем является Он.

Разница между настоящим верующим и серьезным атеистом - не более, чем разница их вкусов. Автор время от времени готов - с трубкой в зубах (знаком дьявола, между прочим!) - пораскинуть мозгами над мыслью Иринея, но не в силах ни освоить предлагаемую им лексику, ни отделаться от ощущения, что его теория, если это теория, или модель мира, если это модель, - одна из множества. К последнему случаю вполне применимы слова Манфреда Эйгена: Теория может быть корректной или нет; модель имеет третью возможность - оставаясь корректной, совершенно не относиться к делу. Правда, у модели есть и достоинство: представляя явление в неожиданном ракурсе, она часто заставляет задуматься. И хотя ракурс Иринея давно не нов и не неожидан, полезно бывает подержать трубку в зубах. Минздрав перетопчется.

Как ни парадоксально, но для большинства людей вопрос, есть ли Бог - и вовсе не основной в жизни. Одни скажут, что Он есть, другие - что Его нет, третьи - дочитав до этого места, задумаются на мгновение и, объявив Автора сумасшедшим, пустятся вдогонку за первыми и вторыми. Большинство из них не более, чем просто суеверны. В устремленном к небу персте и в "глубокомысленном" там что-то есть столько же веры, сколько науки и смысла в знаменитом "конкресциирование абстрактных идей в сфере пластики представляет собой ту фазу самоищущего духа, в которой он, опреледяясь для себя, потенциируется из естественной имманентности в сферу образного сознания красоты". Инструменты науки не годятся для аргументации в пользу Бога, инструменты религии не годятся в качестве научной аргументации. Спорить не о чем. Иначе нас - с нашим особым путем и сомнительным аршином - навсегда оставят позади те, которые сумеют справиться с задачей формирования универсальной религии (если она религией и останется). Человек - одна из миллионов веточек зеленого дерева жизни. Во Вселенной таких деревьев - лес безбрежный. И для проигравших победители так и останутся богами, лубочным адресатом молитв, бессмысленных и бесполезных.

С точки зрения атеистов советской закваски, Автор - безусловно, ренегат и отступник - судя по тому, что он уже написал. Он благоговеет перед Храмом, как перед архитектурным воплощением Нравственной Идеи. Он способен слушать, слышать верующего, понимать его речи и уважать его взгляд. Автор с трепетом душевным слушает Генделя под Рождество и Баха под Пасху. Но всё (кроме Генделя и Баха, конечно) радикально меняется, когда какой-нибудь не особо умудренный властитель православных дум вдруг объявляет, скажем, Маркса или Бродского ненавистниками России, а убийство царя Николая с семьей - жидомасонским ритуальным действом. Тогда отношение Автора к тому, что этот властитель представляет, подвергается чрезвычайному испытанию и приближается к тому, что он думает о тех клоунах, которые, шмыгая соплями в бороды, таскают хоругви по городским улицам - с разрешения городской администрации, когда она подобным образом пытается убедить себя и горожан в своем надзвездном крышевании. Не менее оголтелые - советские - атеисты с порога отвергнут Антропные Принципы любой силы, опасаясь в них целеполагания, имманентной черты мышления верующего. Оголтелость вообще - не из области разума. Все эти "Самодержавие, православие, народность", "За веру, царя и Отечество!", "За Сталина!", "Держава, Родина, Коммунизм!", судорогой сводящие российский ум из века в век и от события к событию - появляются в ненормальные времена - будь то война, революция, выборная кампания или то, что происходит сейчас в России. Автор же готов вполне серьезно относиться к весьма подозрительным, с точки зрения воинствующих, философским идеям эвереттики и Многомирия, наиболее интересным космологическим теориям наших дней, в которых позиция физического Наблюдателя - уже не квантовая помеха, но креативный фактор. Между прочим, выдающемуся русскому ученому Георгию Антоновичу Гамову эти воинствующие запретили в свое время говорить даже о принципе неопределенности Гейзенберга, объявив - от своего большого ума - упомянутый принцип угрозой диалектическому материализму.

От агностиков, позицию которых некоторые полагают компромиссом между религией и безбожием, отрицанием того и другого, недоверием к тому и другому или просто осторожностью, Автор также далек, поскольку в бесконечном, параболическом приближении к истине (асимптоте) ее недоступность занимает его гораздо меньше, нежели сама возможность такого приближения. Себя же он считает атеистом и в основном разделяет взгляды Бертрана Рассела, но готов совмещать их с подходом другого нобелевского лауреата - бельгийца Ильи Пригожина ("Порядок из хаоса"): Наша Вселенная обладает плюралистическим, сложным характером. Структуры могут исчезать, но также они могут и появляться... Однажды мы, возможно, поймем самоорганизующиеся процессы Вселенной, которая не определяется слепым выбором начальных условий, но обладает способностью к частичному самообусловливанию.

Однако, мысль о самостоятельном Творческом Начале Вселенной, хорошо просматриваемая в этих словах, настораживает Автора, и он не может относиться к ней иначе, как к метафоре. Бог больше не архивариус, разворачивающий бесконечный свиток текста, созданного им раз и навсегда. Он продолжает труд творения сквозь времена. Дело в том, что творческое начало (плюс целеполагание) человек обычно связывает с разумом (попса отдыхает). Но настороженность Автора исчезает без остатка, если развести Бога с разумом, оставив Ему только функцию Творца. Протесты верующих, которые немедленно сочтут это кощунством, вполне можно рассматривать как юридически ничтожные, поскольку творить можно и без головы: мастера не мудрствуют! Да и попса, называющая места своей деятельности творческими лабораториями, несомненно имеет определенный умственный дефект, какой отличает любого, кто к месту и не к месту эксплуатирует самое это слово - "творчество" - и называет, скажем, Африку не иначе, как Черным Континентом, Австралию - Зеленым, вертолет - винтокрылой машиной, а это уродливое российское недогосударство - обязательно государством российским. Правда, Создателю, в отличие от всех этих, не откажешь во вкусе. А иконографически он точно передан жрецами Древнего Египта, которые своё Верховное Существо изображали с человеческим телом и птичьей головой. Сознание возникло во Вселенной с появлением Разума, на шестой библейский день, и Разум создал Бога - по своему образу и подобию. Жрецов, видимо, смутило описанное выше противоречие, и они попросту уменьшили голову своего Ра до не вызывающих вопроса птичьих размеров, увенчав ее солнечным диском, в котором - при желании - можно увидеть и символ Большого Взрыва. При желании же можно услышать и речь Верховного, обращенную к Homo с его самомнением и с его белыми одеждами (которые в данном случае - не более, чем рубашка конторского босса, манжеты члена СФФСРФ или халат деревенского фельдшера): "Внемлите мне вы, что носите на себе белый папирус, на котором не начертано ничего - дабы изобличить младенческую невинность мозгов ваших!"

Автор - человек обыкновенный и свободный, насколько возможна свобода вообще; человек, для которого кажущаяся антиномия мышления, смесь науки и веры в Творца в холодной голове ученого - вариант нормы, а не лукавство. "Экзотика" этой нормы определяется очень неспешной проклевкой нового мышления из яйца двумерной цивилизации уходящего времени. Артур Пикок, например, профессор физической биохимии и декан кембриджского Колледжа святой Клары, рассматривает богословие и естественные науки как области культуры, которые развиваются по аналогичным законам. Он рассматривает богословское и научное описание природы, Бога и человека и приходит к выводу об отсутствии фундаментального разрыва между этими моделями.

Автор - человек, которого не отличают ни самоуверенность, ни пугливость; человек вполне простой за рамками своей профессии. В этой книжке его свобода выражается всякими отступлениями, намеками, аллюзиями и т.п. Ее жанр - не популяризация науки; она просто адресована тем, кого всё это занимает. С другой стороны, это не научный манускрипт, который потребовал бы определенной густоты ссылок на специальные работы. Здесь Автор полагается на кругозор тех, кто знаком с темой дольше двух недель; в любом случае, он не припишет себе чужого. А если кому-то покажется, что не обо всех причастных авторитетах Автор вспомнил, - что ж, он заранее просит прощения у тех, кого задел своим невниманием или возрастными провалами памяти.

Вне человека непригожинский Бог, Бог верующих, Автору настолько же неинтересен, насколько скучна была бы Вселенная с Ним в центре, во главе и повсюду. Скучнее она могла бы быть только для Него самого, все знающего наперед и в деталях. Жанна д`Арк бросила своим палачам: Вы угрожаете мне одиночеством? ...Да что значит мое одиночество перед одиночеством моей родины и моего Господа? (ее чрезвычайно эмоциональные слова, произнесенные вслед за этим, полны праведного огня, но не имеют отношения к науке). Знаменитое стихотворение Державина не оставляет равнодушным и Автора, но он не может принять поэзию, даже первоклассную, в качестве основы мировоззрения. Для него оба утверждения - "Бога нет" и "Бог - всё" - имеют равную силу. Автор с удовольствием пользуется фигурами речи, которую тысячелетиями развивали люди верующие (других и не было):

Господи, Владыко животов наших! Слава Богу, что Тебя нет, но если Ты, паче чаяния, все-таки существуешь, не позволяй рабам Твоим, уверовать в Тебя настолько, чтобы картина мира упростилась до сказок и баллад. Уйди в тень, Господи, прижмись к асимптоте, стань ею, в конце концов, но не мешай нам, грешным, проникать в Твой Замысел с помощью самого убедительного и самого увлекательного для нас средства - науки, в которой Тебе нет места. Так уж мы созданы. Тобою же.

Нет различия между верующим и атеистом. Есть различие между умом и посредственностью (не слишком большое, если кому-то придет в голову чем-то тут задаваться). И хотя искусство вряд ли может служить основой мировоззрения, именно первоклассная поэзия, первоклассная музыка и архитектура, первоклассная живопись и скульптура, первоклассный театр и т.п. - вновь и вновь возвращают разум (душу) к этической потребности мира. Рассуждения о вере и атеизме потребовались здесь, чтобы исключить подозрения в религиозной подоплеке основной идеи этой книжки, что немедленно исключило бы из читательской аудитории тех, для кого все это и написано.

Краткая и потому неполная сводка приведенного далее материала о происхождении Вселенной указывает, конечно, на личные вкусы и приоритеты Автора, первой научной страстью которого была астрономия. Ему кажется, тем не менее, что сводка, пусть и такая, все-таки нужна - и для того, чтобы самому упорядочить прочитанное, и для того, чтобы попытаться понять, как известную нам физику Вселенной можно было бы - и можно ли - сопоставить с необычными формальными особенностями жизни. Весьма скромный собственный вклад Автора в тему основан на идеях, которые описаны далее; его трактовка может, тем не менее, отличаться от взглядов авторов этих идей. Уважаемый Читатель уже заметил, что и себя Автор тоже пишет с прописной буквы. Это, разумеется, не следствие излишнего самомнения и не намек на прописную букву имени Того, Кто. Это для того только, чтобы высказывания, за которые он несет полную ответственность, не потерялись среди теорий, гипотез и предположений тех, "стоя на плечах которых", он обретает уверенность в своих силах, рассуждая о предмете, не сопоставимом с его скромными возможностями. Прописная буква в слове Автор - не более, чем аналог определенного артикля европейских языков. О себе же он всегда скажет: наверняка слабоголос, исключено, что груб. То, что голос разума обычно негромок, не имеет никакого отношения к завышенной самооценке.

Иногда Автор называет себя не только "я", но даже "мы" - и рассчитывает на понимание. Он не будет делать из читателя дурака и рассказывать ему о предмете в духе журнала "Мурзилка", который в начале 70-ых давал на полях нечто вроде квантовой механики для дошкольников, назидательную повесть-сказку об античастице Жоре, протоне Диме и других невинных субатомных младенцах, которых этот злокачественный Жора пытался нравственно искалечить, подвергая всяческим соблазнам и навязывая им отрицательный заряд. Само собой, когда вся эта галиматья надоела даже авторам, Добро одержало верх, и упоенные победой нейтроны веселились, совершенно забывая физику:

Был я несознательный, был неуважительный,

Был я отрицательный, а стал я - положительный!!!

Ожидалось, наверное, что дошкольники увлекутся этой "физикой" настолько, что выберут ее делом своей жизни. Маловменяемые жертвы того коварного Жоры и его идиотского микромира оперируют сегодня такими терминами, как биополя, энергетические вампиры, гималайские генофонды и разнообразные чакры в русской версии. Невменяемые же пишут на православных интернетовских форумах "не верю я в эти кислотные последовательности!" - как будто верующему прилично быть настолько нескромным и бравировать дремучим невежеством. Это не эпатаж. Это убожество.

Многое из написанного здесь быстро станет анахронизмом. Я не буду слишком заморачиваться насчет публикации того, что, в конце концов, выйдет. Слава Богу (вновь фигура речи!), есть Интернет, место, где - лет двести спустя - кто-нибудь, наткнувшись на мои околохудожественные фиоритуры, подивится допотопным взглядам моих современников - и моим, конечно. А пока живы мы, нам этому миру и изумляться: Не меньше, нежели в пучине тяжкий кит, нас малый червь частей сложением дивит! И в восемнадцатом веке, и в двадцать первом.

Что до черного оптимизма, с ним дело простое: рисунок из советского еженедельника "За рубежом" иллюстрирует правило, исключения из которого греют хронический рецидивирующий оптимизм героя, а редкость таких исключений лишает его оптимизм радужных разводов.

Так что, черный оптимист - это все же оптимист, просто черного цвета. После шестидесяти он - известное дело - отмечает день рождения трижды: первый раз по паспорту, потом - девять и сорок дней спустя. А если прибавить сюда по старому стилю, жизнь станет просто праздником! Особенно если он, как и Автор, родился ранним утром на Дальнем Востоке, когда в Москве, где он теперь живет, был еще вчерашний день, который теперь тоже день рождения. Да, в шестьдесят все только начинается! Между прочим, как показывает авторский опыт, в семьдесят - тоже. И, наверное, в восемьдесят. Черный оптимист всегда держит в памяти шотландскую поговорку: Не теряйте мужества: худшее впереди! И фатализм тут совершенно ни при чем. Да и улыбка у фаталиста какая-то не та - сардоническая. Но когда черный оптимист читает пресловутое объявление "Два гроба б/у в хорошем состоянии; недорого", впечатляет его не столько оптимистическая оценка товара, сколько мрачное предчувствие, что на вечность двух - да ещё подержанных - может и не хватить. Стоит ли добавлять, что черный оптимист недолюбливает рыбную кулинарию, которая белому внушает надежду поумнеть за счет ее фосфора? Вот почему, на взгляд черного оптимиста, белый - это кистеперый идиот с рыбьими мозгами или премудрый пескарь с цинизмом вместо мозгов; то и другое невыносимо дольше двух минут.

Есть и еще одно отличие черного оптимиста от прочих: он по-прежнему полагает, что звезда - это результат локальной аккреции материи, светимость которой - за счет превращения четырех атомов водорода в атом гелия - обеспечивается углеродным циклом Бёте-Вайцзекера. Для современного же общества российского, с его удручающим вектором развития, звезда - это, в первую очередь, гламурный пузырь, радужный блеск которого - за счет аромата коммерческой телерекламы - обеспечивается тараканьей прытью продюсера. Писатель Максим Горький, живи он в наши дни, непременно воскликнул бы: "Любите телевизор, источник знания!" Телевизор и про великую тайну воды наплетет, и про Второй Рим, да и про Третий тоже (слава Богу, Четвертому не бывать), и про ГМО слукавит со ссылкой на британских ученых, и про модернизацию с инновацией, технопарками, нанотехнологиями и прочей дребеденью. Люди, которые способны без содрогания и не замечая костей, хавать всю эту рыбью кухню, глотая ее кусками с картонной тарелочки, - не с моей грядки. Слух этих людей неразвит, и он не срезонирует на слова водителя, о которых вспомнил журналист: МКАД стоит, я съехал на Рублёвку.

Между прочим, в цикле Бёте-Вайцзекера - или в CNO-цикле - участвуют не только водород и гелий, но также углерод, азот и кислород. Другими словами, все основные элементы, из которых построена известная нам жизнь, существуют уже в обычной звезде определенной массы - задолго до ее эффектной гибели, сопровождаемой ядерными синтезами, которые приводят к образованию более и более тяжелых атомов. На миг звезда становится Сверхновой, и ее грандиозный безмолвный взрыв виден далеко за пределами ее галактики. "Звезда в шоке", - вот все, что придет при этом в голову рядовому телезрителю, чей карман отягощен двумя свидетельствами о высших образованиях (одно из которых - менеджмент, а второе - какая-то, не помню, прости Господи! пруденция), в то время как голова - ничем.

Еще раз хочу поблагодарить врачей и персонал Медицинского Радиологического научного Центра Российской Академии медицинских наук в Обнинске, где я провел семь недель, и Гематологического научного Центра той же Академии в Москве, где вслед за этим я провел еще три недели, овеваемый ламинарными струями сухого стерильного воздуха индивидуальной палаты, - за необычайное внимание и королевские условия для размышлений о природе жизни на Земле. Не хватало, пожалуй, только ангельского хора, но, Господи, прости меня, я с этим обожду!

Отсутствие хора легко возмещало воображение, в котором строчки

Блаженные Младенцы

Поют под сенью струй

быстро обрастали махровыми полотенцами и другими сомнительными рифмованными продолжениями, вызывающими у родственников и знакомых Кролика растущую уверенность в его скором выздоровлении. В то же время ему было твердо указано: "Настоящим выздоравливающим можно стать только тогда, когда обогатишь свою память знанием всего того, о чем и не догадывается твой лечащий врач". Эти - практически ленинские - слова неизвестные нынешнему поколению, требовали определенной работы; ее результат перед вами. Ощущение неловкости и благодарность людям, окружавшим меня, переполняли сердце; я помню их всех. Что до черного оптимизма, у меня вышло не слишком ясное его описание. Той же нечеткостью грешит и любая попытка дать определение основной теме этой книжки - жизни. Утверждают, что к этому как-то причастна теорема Гёделя о неполноте - но к чему только она ни причастна! Пока мы живы, нам не дано строго определить то, частью чего мы являемся (при несоблюдении этого условия мы, разумеется, и вовсе лишены способности определять что бы то ни было). Так, грубо говоря, выглядит формулировка знаменитой теоремы в применении к тому, о чем мы будем здесь размышлять. Лучшего и не надо.

Глава 111.

О ЧЕМ ЭТА КНИГА (II)

Френсис Крик сомневался, что когда-либо стал бы заниматься проблемой возникновения жизни, если бы не его долгая дружба с доктором Лесли Оргеллом. Не проводя нескромных параллелей с великим Криком и ужасным Оргеллом (здесь великий и ужасный - также не более, чем фигура речи, которая в профессиональной среде эквивалентна беспредельному уважению), сомневаюсь, чтобы и я когда-нибудь стал заниматься проблемой возникновения жизни (вернее, писать о ней), если бы не упомянутая слабость к небу и не долгая дружба с доктором Владимиром Щербаком, выпускником Ленинградского Университета и учеником Бруно Понтекорво, работающим сейчас в Институте проблем горения Казахской Академии наук в Алма-Ате (на фотографии мы с ним в Алма-Ате):

Именно его лекцию я вспомнил в предыдущей главе. Что до неба, оно для меня - место, населенное звездами, планетами, кометами, пульсарами, квазарами, магнетарами, а также летательной и прочей...

- Аппаратурой, - подсказывает любезный Фагот.

- Совершенно верно, благодарю! А херувимы всякие, серафимы, ангелы, архангелы, господства, силы и, не к ночи будь помянуты, власти - помилуй Бог!

Идея варианта направленной панспермии, которая лежит в основе этой книжки, существенно модифицирована именно щербаковскими взглядами. Доктор Щербак давно занимается весьма любопытным аспектом формальной структуры генетического кода, и время от времени наша переписка с ним приобретает характер непрерывного диалога. По существу эта книжка - большое письмо моему другу. С его взглядами я знаком в течение почти всех этих лет - постепенно понимая и принимая их, несмотря на отсутствие серьезного математического образования. Это письмо и многим другим моим друзьям, включая тех, с кем не случилось договорить - Володе Карелину, например, Мише Гараеву, Леше Бобкову (Институт Ивановского Академии меднаук), рано ушедшим из жизни, Пете Посохову (Хабаровский мединститут), ушедшему совсем недавно - но тоже, конечно, рано, - всем, у кого я в долгу. У своего однокурсника Пети Посохова я в предвыпускном 1964 году взял почитать учебник генетики М.Е.Лобашева; этот учебник произвел на меня настолько сильное впечатление, что сориентировал при выборе профессии. Лет десять назад я встречался с Петей в Хабаровске и сфотографировал этот учебник (тот самый экземпляр! - в котором сохранились еще мои карандашные пометки) из-за спины д-ра П.С.Посохова, который стал заведующим кафедрой общей биологии в Хабаровском мединституте (теперь Университете, кажется):

Это письмо и моим родителям - папе, который часто говорил о своем интересе к тому, как работает клетка - хотя профессионально был очень далек от этого, и маме, у которой был необычайно широкий кругозор, хотя она, дочь холодного сапожника, рано осиротела и получила только одно высшее образование. Я не сумел вовремя ответить на ее вопрос, почему не пришел к Богу. Этот вопрос меня поразил. Отец знал Евгения Онегина наизусть, сам я не смог осилить даже Графа Нулина (который мне страшно нравился в исполнении Сергея Юрского), неизменно спотыкаясь перед окном (возникшей дракой козла с дворовою собакой). Книг у нас дома было очень много, больше я не видел в детстве ни у кого.

Лет шесть-семь назад нормальное финансирование российской науки (с точки зрения профессионалов, а не властей или других сил небесных), практически обнулилось, и для работы остались только карандаш, бумага и воображение, а для оптимизма - лукавый сколковский Ренессанс, базарное (в обоих смыслах) российское Ананербе, невидимый наукоград:

Они считают, что российскую науку

Поднимет Сколково - такая вука-вука.

Кто "они"? Да эти - высшего звена "менеджеры по продажам". У них по "два-три образования" - Ньютону не снилось с Ломоносовым, но занимаются они только тем, чем могут - продажами. Они продают все - от цыплят до углеводородов. Завет великого Учителя (который и сам был "эффективным менеджером") они понимают истово: Если наука не продается - ее уничтожают. Излучая светлый оптимизм, они поют о бюджетной штопке каких-то дыр, прорех и прорывов. Они верят только в примитивный дарвинизм - в экономические рычаги и в классическую формулу товар-деньги-навар, в которой каждый последующий член крупнее предыдущего. Об этической потребности мира они не слыхали и в библейском завете "возлюби ближнего, как себя самого" нонпарель выводят за скобки. Их профнепригодность - если они на государственной службе - бросается в глаза.

Многолетнее унижение российской науки этими насекомыми вызывает гнев. Для них она - Педагогическая Провинция, манеж с опилками для игры в бисер на спинах трёх китов - всяких алюминиевых титанов, всяких "миннаук" того же пошиба и всяких телевизионных шъмънъв (все равно - шоуменов или шаманов). По-английски-то они - "лет ми спик фром ол май харт" (и даже "тханк ю вери мух"), а что будет по-китайски - с их двумя-тремя "высшими"? А ведь они - с их курсом - обязательно допрыгаются до нужды изучать китайский. Хотя вряд ли это им поможет.

- Господи, о чём это ты, Автор? Куда тебя несёт?

- Да так, увлекся. Впомнил стихотворение Тао Юань-мина:

Ученый Чжунвэй любил свой нищенский дом...

...............................................................................

Жил сам по себе, спокойно, без перемен -

И радость искал не в благах, не в нищете!

В житейских делах беспомощный был простак.

Не прочь бы и я всегда подражать ему!

Так вот, взявши эти самые бумагу и карандаш, я с головой погрузился в идеи Щербака. Несколькими собственными находками, которые показались мне интересными, я обязан научному сотруднику Вычислительного Центра Российской Академии наук доктору Владимиру Гаранже и своему младшему сыну Петру. Я опубликовал в arXiv'е свои наблюдения, не выдвигая гипотез для их объяснения, поскольку это могло вывести размышления за рамки привычной молекулярно-биологической аксиоматики. А потом пришло время попрактиковаться на родном языке. Сложность и насыщенность краткого (в формате статьи) текста, который навсегда озадачил редакцию российского журнала Природа, заставил меня подумать о более пространном повествовании, куда я смог бы вложить гипотезу, "стесненную" только логикой.

Небольшая книжка Френсиса Крика "Жизнь, как она есть" начинается так: "Итальянский физик Энрико Ферми обладал выдающимися талантами. Его жена считала, что он был гением, и с ней согласились бы многие ученые". Говорят, все люди на Земле знакомы друг с другом "через два-три рукопожатия". В Университете Чикаго, где мне несколько лет посчастливилось работать в Лаборатории Бернарда Ройзмана (Ковлеровские Лаборатории онковирусологии), я познакомился с профессором emeritus Фрумой Лазаревной Гатчок (Gottschalk). Она была старше меня не меньше, чем лет на сорок, то есть практически годилась в бабки (я никогда не знал собственной), оказалась в Штатах еще в 30-ых, была бесконечно гостеприимна и могла так же бесконечно рассказывать о друзьях и гостях своего дома и о тех временах, когда был жив ее муж, известный ученый-историк Луис Рейхенталь Гатчок, увлекавшийся личностью и судьбой генерала Лафайета. С Фрумой на вечере Андрея Вознесенского в ноябре 77-го меня познакомила дочка одного из участников Металлургического Проекта (преобразованного потом в известный Проект Манхеттен) Леночка Платцман. Фрума родилась в Самаре, и ее русский был очень хорош. Когда ей сравнялось 22, она одна (времена НЭПа!) отправилась из Москвы в Европу искать хорошего учителя музыки и нашла его в Кельне. Я со своим русским оказался для нее - по ее же словам - благодатной аудиторией и с изумительным чувством причастности "через одно рукопожатие" слушал рассказы про ее друзей и гостей ее дома - Александра Керенского, Федора Шаляпина, Иегуди Менухина (тетушка Фрума была первоклассной пианисткой), Сола Беллоу, которого я люблю (то есть, его романы), а она - нет (то есть, его "романы"), поскольку считала, что он непорядочно обходился со своими женами (одна из которых была ее подругой), выводя их в своих книгах без должного уважения, - и про множество других знаменитостей. Среди них были и наши "посвежее" - Юрий Яковлев, о котором она говорила с придыханием, и Олег Даль, вдове которого она очень сочувствовала, зная ее лично. Ну, и неизбежные Евтушенко с Вознесенским. Для недоверчивых: ни Рахманинов со Стравинским, ни Сциллард с Комптоном (оба работали тут же, в Университете), ни любимые ею Баланчин с Барышниковым не бывали у нее в гостях. Зато друзьями ее дома и ее семьи были, как вы, наверное, догадались, Энрико и Лаура Ферми. Они жили здесь же, в Гайд-Парке, и Энрико тоже работал в Университете Чикаго.

Мне было 5 месяцев, и год моего рождения еще продолжался, когда в Металлургической Лаборатории Университета была проведена первая управляемая ядерная реакция. Теперь это место - рядом с теннисным кортом - отмечает бронзовый памятный знак в виде оплавленного взрывом атомного ядра - очень похожий на то, каким я сам воображаю себе оплавленное атомное ядро (фотография из Интернета):

В 1977 я пытался найти в нем хоть какую-нибудь трещинку - оставить осколок сломавшегося зуба "на счастье", чтобы вернуться сюда еще: работать в хорошей (не во всякой) американской лаборатории - редкое удовольствие! Я не нашел ни щёлки и просто дал осколку скатиться по склону ядра. Сработало! Правда, только через 10 лет: СССР! Фрума была еще жива и здорова и по-прежнему занималась на рояле по два часа ежедневно. Она была совершенно сражена тем, что я так долго ее помнил: Америка! Мы тогда очень привязались друг к другу. И опять: "Они были замечательной парой - мои друзья Энрико и Лаура!".

Между прочим, в Чикаго - с десяток университетов. Два из них имеют близкие названия: это всемирно известный Университет Чикаго (the University of Chicago, частный, рокфеллеровский, "мой") и небольшой Чикагский Университет (the Chicago State University) - разница! Называть Университет Чикаго просто Чикагским Университетом - почти то же, что знаменитый Университет Джонса Хопкинса в Балтиморе называть именем какого-то "Джона Хопкинса"; это делается сплошь и рядом: небрежная работа неряшливого переводчика. Не говоря уже о том, что, вообще-то, все университеты в Чикаго - чикагские. И такие монстры как Северо-Западный, Иллинойский, Лойолы, и другие, поменьше.

Не припомню, чтобы Фрума рассказывала о Ферми, как об ученом. Да и саму ее вряд ли интересовал парадокс, который приписывают Ферми, и о котором писал Френсис Крик примерно так: "Если во Вселенной неисчислимое количество галактик, и если самой Вселенной почти полтора десятка миллиардов лет, а это значит смену, по крайней мере, трех поколений звезд, взрывы множества сверхновых, синтез атомов тяжелых элементов из которых были сформированы сгустки вещества, образовавшие планетные системы вокруг центральных светил, а часть планет (их во Вселенной все равно гигантское число) должна относиться к земному типу и иметь условия для возникновения жизни и время, достаточное для появления цивилизаций, которые никак не могли оставаться навечно привязанными к родным планетам и за четыре миллиарда земных лет должны были непременно до нас добраться, - если все это верно, ТАК ГДЕ ЖЕ ОНИ?!?" Полный чувства юмора ответ Лео Сцилларда, американца венгерского происхождения и друга (а иногда - оппонента) Ферми, с которым они строили первый ядерный реактор, звучал так: "ОНИ среди нас. Но ОНИ называют себя венграми".

Каждая шутка оборачивается истиной в лоне вечности, отметил как-то Бернард Шоу устами своего героя. Изложенный в этой книге вариант направленной панспермии (воспринимаемый именно так) - на основе идей Щербака и, отчасти, моих скромных размышлений, - может показаться, по словам Френсиса Крика, "довольно нехудожественной разновидностью научной фантастики". Но допустив его, легко представить, что Сциллард - будь он согласен с Криком - нисколько не поступился бы чувством юмора, если бы ответил: "ОНИ? Да ОНИ вокруг нас - все, кроме венгров! Венгры, впрочем, тоже - если уж на то пошло".

Я, конечно, отдаю себе отчет в том, что изложенная здесь гипотеза - не столько результат суммы сегодняшних знаний о жизни, о ее происхождении, эволюции и условиях, которые позволили ей возникнуть на нашей планете - или где бы то ни было, - сколько следствие гигантских прорех в этих знаниях, которые более или менее удачно можно заполнить так или иначе аргументированными умозрительными вариантами. Задача этой книги - показать, что, по крайней мере, один из таких вариантов не настолько умозрителен, как то может показаться на первый взгляд - еще одна причина, по какой я посвящаю ему книжку. Мне говорили, что интерес к этому варианту, с точки зрения серьезных людей, по меньшей мере, несерьезен. Поскольку вероятное объяснение отсутствия такого интереса (см. выше) кроется, на мой взгляд, исключительно в различии вкусов серьезных и не слишком людей, с грустью отмечаю, что - несмотря на известную поговорку - с особым ожесточением в этой жизни спорят именно о вкусах: вспомним хотя бы Спор двух древних греческих философов об изящном. Так что с серьезными людьми пусть разговаривает Маленький Принц в своей чудесной манере. В свое время Энгельс - человек, как было хорошо известно в СССР, вполне серьезный - с удовольствием цитировал древнего грека: "Ни к чему не относись слишком серьезно!" Да и Оскар Уайльд сказал однажды: Жизнь - слишком сложная вещь, чтобы говорить о ней серьезно. Кроме того, тема, которой посвящена эта книжка, ориентирована не на "узких и чистых" математиков или физиков или биологов, но на тех из них, чье ухо чувствительно к красоте и способно различать ее в рёве и визге той самой Музыки Сфер, даже если эта музыка записана неумелой рукой какого-нибудь Левия Матвея на коряво разлинованном ноутоносце. Автор и сам мог бы сгодиться на его роль, если бы для этого нужно было только неумение. Но, как известно, не всякий Берлиоз - композитор.

Весной 1994 года (я вновь работал тогда в Университете Чикаго, занимаясь герпесвирусами) мне посчастливилось слушать лекцию Курта Воннегута. Воннегут прошел здесь когда-то курс антропологии, подготовив к концу его магистерскую диссертацию, которую единодушно "задробил" весь состав кафедры. Этот провал он не забыл. 24 года спустя та же кафедра присудила ему искомую когда-то степень за роман "Колыбель для кошки". Еще 24 года спустя он от души поквитался с Университетом под хохот аудитории - и больше сюда, насколько мне известно, уже не приезжал. Этот хохот и сохранился в моей памяти.

Рассказывая о себе, он вспомнил, что однажды его русская переводчица Рита Райт дала ему почитать советский журнал "Работница", чтобы скоротать время. Углубившись (с помощью Р.Р.) в какой-то рассказ, Воннегут вдруг понял, что его формальное образование легко позволяет ему представить этот рассказ графически. Он взял мел и изобразил на доске абсциссу (время) и ординату (судьбу и состояние души). У левого конца абсциссы он поставил букву В, сказавши: тут будет Beginning, или Big Bang, у правого - Е (End, или Entropy). У нижнего конца ординаты он снова поставил В (Bad), у верхнего - Е (Exciting, или Excellent). Тогда график рассказа из "Работницы" (типичный, как он сказал, советский) стал выглядеть как экспоненциальный подъем с небольшой щербинкой в начале. Герой просыпается утром; солнце, весна, молодость - все чудесно. Потом звонит его девушка, возникает недоразумение, обычное между влюбленными. Но герой идет на родной завод, выполняет двадцать дневных норм и награждается грамотой на общем собрании. Кривая ползет вверх. После работы его встречает любимая, они целуются (там, где их никто не видит) и устремляются - вместе с кривой - в светлое будущее. Марш энтузиастов.

Типичный американский рассказ выглядел на графике Воннегута чуть иначе. Герой просыпается, все, разумеется, О.К. Потом ему звонит герл-френд, возникает естественное: "все мужчины - придурки, все женщины - психопатки", кривая проваливается, день не удается. Часа в два все меняется со вторым (неожиданным) звонком девушки: Пообедаешь со мной? - Конечно! Перспектива на вечер самая радужная, а завтра будет новый день. "Возьми меня отсюда на бейсбол". Кривая ползет вверх. Чистая "Оклахома" со знаком "!"

График "Золушки" оказался сложнее; здесь Автор не может отказать себе в удовольствии привести оригинальный вариант этого и следующего воннегутовских графиков, которые несложно отыскать в Интернете:

Сначала все плохо: тяжелый, грязный труд, мачеха, дочки ее, и все такое. Вдруг - фея. Недоумение, недоверие, надежда. Потом карета и - Дворец! Бал!! Принц!!! И бац! - полночь. Всё проваливается в какую-то выгребную яму. Но тут эти - с туфелькой. Подошла! Дворец!! Принц!!! Замуж!!!! Раньше всех!!!!! Правый обрез графика - бесконечное (?) счастье. Черный оптимист немедленно представляет себе жизнь в средневековой королевской семье, в доме без водопровода и канализации, среди дворцовых интриг и немытых безмозглых лоботрясов, дуреющих от своего тестостерона; женщины этого террариума вполне им соответствуют, так что читателю ясно, что упомянутое счастье барахтается в той же выгребной яме.

А вот график известной повести Франца Кафки как раз прост: герой просыпается, все плохо. Дальше все становится еще хуже. Бесконечно (?) хуже:

Ставлю исходную точку своего повествования в начало координат - и заранее соглашаюсь с теми, кому его график напомнит броуновское движение.

.....................

Номер этой главы автомобилисты называют "красивым", некоторые из них еще недавно доставали такие номера в ГИБДД за изрядные деньги. Теперь, говорят, будут покупать на аукционах, и каждый желающий - за гораздо большие.

Такой номер - хотя и свидетельствует о "дембельском" вкусе и подростковой эстетике автовладельца - все же выделяет его из общего траффика, показывая полиции и окружающим, что среди них за птица. В этом смысле "красивый номер" становится сигналом привлечения внимания. Повторяемость похожих номеров с однотипной функцией придает им свойство, называемое у программистов информационной сигнатурой.

Глава 7.

ТАКОЕ МНОГОЗНАЧНОЕ ЧИСЛО 69 И НЕМНОГО ВИРУСОЛОГИИ (III)

Эта глава - небольшое отступление от основной темы. Дело в том, что число 69 символизирует также единство женского и мужского начала - "инь-янь" и в телесном выражении - одну из поз Кама-Сутры, распространение которой в результате Великой Сексуальной Революции 60-ых заставило пессимистов опасаться межтиповой рекомбинации вирусов простого герпеса (ВПГ). Два типа ВПГ вызывают язвы на коже и слизистых: "выше пояса" первый тип (лабиальный герпес), "ниже пояса" - второй (генитальный герпес). Внутритиповая рекомбинация каждого из них - явление вполне обычное и в условиях эксперимента может даже приводить к образованию штаммов с очень высокой нейропатогенностью. В межтиповой - тоже нет ничего необыкновенного, поскольку геномы ВПГ1 и ВПГ2 совпадают почти наполовину. Оба типа разошлись в эволюции около 5 млн лет назад (существуют методы более или менее надежной оценки этого времени, биологические часы, основанные на естественном приросте случайных точечных мутаций), и это могло быть связано с появлением прямохождения у предков человека, которое развело слизистые на два уровня. Одновременно изменилось и сексуальное поведение, которое прежде определялось общим уровнем слизистых рта и половых органов. У некоторых видов африканских приматов поведение, ставшее одним из достижений Великой Революции Homo, сохраняется и в наше время, и герпесвирусный аналог двух человеческих у них один. Полвека, прошедших после этого замечательного события, действительно привели к более частому обнаружению двух типов ВПГ в "нетипичных" для каждого местах. Что до межтиповых рекомбинантов, они, хотя наверняка и возникают, но, видимо, не имеют селективных преимуществ и проигрывают классическим типам. И то сказать: 5 миллионов лет эволюции и 50 лет возможной обратной эволюции сравнивать трудно. Тут черный пессимизм начинает таять и обнажает под собой твердый оптимизм, сохраняющий, однако, исходный цвет. Герпес - не грипп, и его агрессивность не дает вирусу никакой выгоды, скорее, наоборот: за сотни миллионов лет (герпесвирусы обнаружены у множества позвоночных - и беспозвоночных тоже) он выработал способность сосуществовать со своим биологическим контекстом, то есть с клетками животных, в которых размножается, и распространяется (по преимуществу, прямым контактом с незараженными клетками). Выгода для него очевидна. Она, между прочим, не может быть односторонней, так что, вероятно, и хозяин (человек, например), в клетках которого вирус столь благополучно существует, имеет свою выгоду. О ней, однако, толком до сих пор ничего не известно, но - так или иначе - называть вирус "паразитом", то есть намекать на его "безнравственность", не совсем корректно. Вирус того же гриппа, напротив, распространяется стремительно и без конца рекомбинирует, давая варианты, способные к еще большей спешке. Чем шире он сумеет распространиться, выходя для этого даже за пределы облюбованного им вида, тем больше у него вероятность отыскать "тихое местечко", накопиться и дождаться возможности начать новую эпидемию. Но как при практически всякой острой инфекции, против гриппа (точнее, против того варианта, которым переболел хозяин) возникает довольно устойчивый иммунитет. И вирусу неизбежно приходится меняться, чтобы вызвать очередную вспышку - тем более, эпидемию, - и преуспеть. Год от года такие вспышки вызываются каждый раз несколько измененным вирусом. Для того, чтобы обеспечить необходимую вариабельность, у вируса гриппа есть много возможностей, среди которых наиболее эффективной является разделенный на 8 сегментов РНК-геном. В геномах вирусного потомства эти 8 сегментов могут "тасоваться" как угодно, обеспечивая множество комбинаций. А РНК-полимераза, которая ошибается при матричной репликации генома значительно чаще, чем ее ДНК-аналог, дополняет это разнообразие непредсказуемыми мутациями. ДНК-вирусы, к которым относятся герпесвирусы, - совсем другое дело. Их ДНК (двуцепочечная структура) стабильнее одноцепочечной РНК, а надежная вирусная ДНК-полимераза не дает особенно уклоняться от исходной матрицы. Иммунитет против герпесвирусной инфекции нестерилен: возникающие в ответ на вторжение вируса антитела не оказывают существенного влияния на инфекцию, поскольку - в отличие от того же вируса гриппа - вирусы герпеса распространяются от клетки к клетке, не попадая в кровяное русло, где антитела собственно и "плавают". Вирус ветрянки (тоже герпесвирус), хотя и похож в некотором отношении на вирус гриппа (распространяется воздушно-капельным путем и очень контагиозен), быстро получает стойкий отпор в виде пожизненного (как правило) иммунитета и "сидит" в депонирующих его клетках тише воды, хотя в позднем возрасте и может проявиться в виде опоясывающего лишая, зостера. Геном его несегментирован и состоит из линейной ДНК, как и у всех герпесвирусов.

Вот на какие размышления, не слишком, впрочем, связанные с основной темой, наводят простое число 69 и черный оптимизм Автора. Конечно, с точки зрения математика, это число вовсе не такое уж простое, это три простых слагаемых (23+23+23) или два простых сомножителя (3х23). Мы уже в следующем абзаце начнем говорить об этой арифметике, а пока скажу только, что хотя моя книжка не о вирусах, совсем без них, коль скоро они (и похожие на них мобильные генетические элементы, МГЭ) составляют почти половину генома даже у человека, и коль скоро они - простейшие организмы на Земле, начало жизни обойтись не могло. Словом, как говаривал Директор Института Ивановского академик Виктор Михайлович Жданов, вспоминая Козьму Пруткова, "Глядя на вируса, нельзя не удивляться!"

.....................

Номер этой главы дает возможность сказать два слова о системах счисления. Учебник (и Википедия) определяют систему счисления, как "совокупность наименования и записи чисел". В любой системе счисления для представления чисел выбираются некоторые символы (цифры), а остальные числа получаются в результате арифметических операций над цифрами данной системы. Система счисления называется позиционной, если значение каждой цифры зависит от ее позиции в последовательности цифр, изображающих это число.

Число единиц какого-либо разряда, объединяемых в единицу более старшего разряда, называют основанием позиционной системы счисления. Если количество используемых системой цифр равно P, то она называется P-ичной.

В обычной жизни люди нашей (современной) цивилизации используют десятичную - или децимальную - позиционную систему счисления (Р=10), которая содержит девять числовых символов плюс символ ноля. Это, однако, не более, чем культурная традиция. В вавилонской, например, культуре использовалась, шестидесятеричная система счисления (Р=60), в культуре майя - двадцатичная (вигинтимальная, Р=20); в других культурах могли использоваться алфавитные системы. Древние египтяне применяли десятичную непозиционную систему счисления. Основная система счисления, используемая в информатике, - двоичная (Р=2); она использует два символа (включая ноль). Первые десять десятичных чисел в двоичной системе записываются так:

Несложно заметить, что в той и другой системе числа - в соответствии с ее основанием - записаны поразрядно, то есть в соответствии с позицией: в крайнем правом разряде число единиц, в следующем налево - число десятков (в случае десятичной системы) или двоек (тоже записанных как десятки - в случае двоичной) и так далее. Несложно заметить и то, что число 7 (номер этой главы, выделенный в таблице курсивом) записывается в двоичной системе как 111 (красивый номер - см. выше). Такое число, регулярно повторяемое в определенном контексте, приобретает, как мы говорили, функцию информационной сигнатуры. Чтобы отличать написание десятичного числа от написания, например, двоичного, используют символ основания системы счисления, который ставят у такого числа справа внизу: 111₂. Основание системы десятичного числа записывать не принято. Таким образом, 7 = 111₂, и номер этой главы можно читать двояко.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ

Глава 0.

ТАК ГДЕ ЖЕ ОНИ (MULTIVERSE)?(IV)

Так где же ОНИ? - спросим мы вслед за Ферми. Где может возникнуть жизнь - если Акт ее Божественного Творения рассматривать как эпизод сверхестественный, то есть не рассматривать вовсе? А если Жизнь возникает там, где это оказывается возможным, то обязательно ли ее возникновение приведет к появлению Разума? А появление Разума - обязательно ли приведет к Технологическому Взрыву, без которого ни о каких контактах с разумными представителями высших цивилизаций (кроме тех, что имеют характер внушений сверху, описываемых Торой, свитками Мертвого моря, Библией - или любым, кто слышит голоса) не может быть и речи. Откуда ИХ ждать? И по каким признакам мы могли бы узнать об ИХ визите? Вопросов много; начнем с общего взгляда на мир, в котором существуем и МЫ и ОНИ.

Подготовленные читатели знают, что Большой Взрыв - не последнее слово космологии, и что никакого начала Вселенной, согласно сегодняшним взглядам, скорее всего, не было, да и сама Вселенная нуждается теперь в уточнении "наша" - по крайней мере, для понимания графиков Воннегута - с их В и Е. Уже более полувека предложенное Хью Эвереттом и существенно преобразованное современными инфляционными моделями (в том числе так называемой "теорией суперструн") новое квантово-физическое представление о мире рассматривает наше местообитание как одну из множества Вселенных, один из бесчисленных пузырьковтак называемого "Мультиверса"(Multiverse- в противоположность Universe, Вселенной). Эти пузырьки постоянно образуются в "кипящем" и бесконечно существующем вакууме. Такой взгляд поддерживается сейчас большим кругом выдающихся ученых.

Число пузырьков, составляющих Мультиверс, по некоторым оценкам, чудовищно - не менее 10¹⁰⁰⁰, как о том сказал в своей московской лекции "Многоликая Вселенная" профессор Стэнфордского Университета Андрей Линде, один из разработчиков новой космологии. Напомню, что число ВСЕХ элементарных частиц в нашей Вселенной -примерно 10⁸⁷. Это не может не означать, что некоторые из пузырьков обитаемы, а часть последних настолько незначительно отличимы и даже практически НЕотличимы от нашего, что ответ на вопрос одни ли мы в этом Многомирии теряет смысл: Разумеется, НЕТ! "Соединяющие" различные Вселенные Мультиверса топологические туннели и переходы, называемые "кротовыми норами", "червячными ходами" и т.п., проявляются как "черные дыры" различной массы, скорее всего, принципиально непроходимые для наблюдателя, -да еще и нагруженного информацией,да еще и в обе стороны. Но если бы даже проходимость между мирами имела место (например, за счет разворачивания свернутых измерений 10- или 11-мерного, как полагают теоретики, Мультиверса), она была бы сильно ограничена совместимостью физики, о которой (имея в виду физику нашей Вселенной) сегодня нельзя даже сказать, сохранится ли она неизменной на протяжении следующих миллиардов лет. Что же касается возникновения жизни, то - по некоторым расчетам - существует определенный набор Вселенных с близкими, пусть и не совпадающими с нашими, физическими константами, в которых она могла бы, тем не менее, возникнуть. Более того, "обнулив" некоторые из этих констант (например, исключив слабое ядерное взаимодействие), можно ожидать, что остальные, тем не менее, теоретически могут сформировать Вселенную, пригодную для возникновения жизни. Теоретически же можно смодифицировать и некоторые физические законы - и получить Вселенную с атомами, ядра которых будут состоять не только из протонов и нейтронов, но также из других барионов, содержащих, например, странный кварк. И такая Вселенная также может оказаться местом, в котором возникнет жизнь.

Представление о структуре Многомирия, математически вполне строгое, имеет своим следствием столь фантастические и столь далеко идущие выводы, о которых сказать "дух захватывает" - значит вообще ничего не сказать. Один из таких выводов - решающая (а не просто вносящая помехи в расчеты) роль Наблюдателя при фиксации того или иного квантово-механического события. Вывод этот - несмотря на всю его метафизику - отнюдь не философский, но математически обоснованный. Вот что говорил на этот счет Андрей Линде в своей московской лекции: "Занимаясь... экспериментами, мы подходим к... моменту, где вопрос о сознании вылезает на первый план, хотя... большая часть нормальных физиков не считает, что это главное. Но... тогда возникает вопрос: сознание является просто функцией материи (или ее отражением), - или оно является условием существования всего мира, - или чем-нибудь еще? И вопросы эти даже на простом уровне достаточно нетривиальны". Между прочим, то обстоятельство, что человек в принципе не может "наблюдать" более 10^{10^16} (в соответствии с примерным числом синаптических связей в его мозгу) битов информации, немедленно ограничивает число возможных Вселенных Мультиверса именно этим значением.

Множество такой мощности представляет собой безбрежное поле для том, в каких Вселенных (и при какой физике) возникают условия для возникновения Жизни, и с какой частотой эта возможность реализует. И тут Антропные Принципы различной силы перестают отпугивать атеистов своими телеологическими (и даже теологическими) ароматами. Как писал Стив Вайнберг, "Множество струнных теорий легитимируют антропные рассуждения, как новое основание для физических теорий: любые ученые, которые изучают природу, должны жить в той части [струнного] ландшафта, где физические параметрыимеют значения, подходящие для появления жизни и ее развития вплоть до появления этих ученых".

Идеи Эвереттаи Мультиверса - не плод воображения, но вполне логичный результат эволюции взглядов основателей квантовой механики. Логика Вернера Гейзенберга вполне соответствует этим идеям: "Классическая физика основывалась на предположении - или, можно сказать, на иллюзии, - что можно описать мир или, по меньшей мере, часть мира, не говоря о нас самих... Следует помнить, что то, что мы наблюдаем, - это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов. Научная работа в физике состоит в том, чтобы ставить вопросы о природе на языке, которым мы пользуемся, и пытаться получить ответ в эксперименте, выполненном с помощью имеющихся у нас в распоряжении средств".

Я коротко остановился на современных космологических представлениях не для того, чтобы описывать их физическую - или даже метафизическую - суть, но только потому, что вопрос "Где же ОНИ?" заставляет пристально оглядеться вокруг. Что до самих этих представлений, кто знает, как они трансформируются завтра? Как пишет Юрий Лебедев (http://www.everettica.org/article.php3?ind=26), вспоминая М.Булгакова, "обращенные к голове Берлиоза слова Воланда "не менее справедливы, нежели теорема Пифагора или закон Архимеда: Факт - самая упрямая в мире вещь... Вы всегда были горячим проповедником той теории, что по отрезании головы жизнь в человеке прекращается, он превращается в золу и уходит в небытие. Мне приятно сообщить вам в присутствии моих гостей, хотя они служат доказательством совсем другой теории, о том, что ваша теория и солидна и остроумна. Впрочем, все теории стоят одна другой. Есть среди них и такая, согласно которой каждому будет дано по его вере. Да сбудется же это!"

Тот же Вайнберг рассказывал, что прочел однажды описание ученой дискуссии на конференции в Стэнфорде, в которой Мартин Рис (выдающийся современный астроном, Астроном Ее Величества - очень высокая научная должность! - и известный космолог)объявил, что уверен в реальности Мультиверса настолько, что готов держать за него пари на жизнь своей собаки, в то время как Андрей Линде возражал, что готов держать такое пари на свою собственную жизнь. Сам Вайнбергзаметил, что у него самого "достаточно веры в Мультиверс, чтобы держать пари и на жизнь собаки Мартина Риса, и на жизнь Андрея Линде вместе взятых".

Вера, о которой говорил Воланд (с его дьявольским умом), конечно же, не ограничена конфессиональными - и какими бы то ни было - рамками, и он несомненно подписался бы под знаменитыми словами Вайнберга: Только попытка понять Вселенную поднимает жизнь человека над уровнем фарса и придает ей благородство трагедии. А такая попытка всегда начинается с парадоксальной и привлекательной теории. Между прочим, и Михаил Булгаков одно время состоял в Московском Отделении секции научных работников.

С точки зрения интересующего нас - в контексте этой книги - существования внеземных цивилизаций, чудовищное число Вселенных Мультиверса указывает, что возраст этих цивилизаций может намного превышать возраст нашей собственной. И тогда мысль об успешном решении ИМИ технической проблемы перехода между Вселенными может показаться не слишком фантастической. Вопрос о мотивах такого перехода обсуждать бесполезно. Каких-то полвека назад фантасты Homo sapiens предлагали прорезать просеки в сибирской тайге в виде геометрического символа теоремы Пифагора - для демонстрации наличия Разума на нашей планете. Сегодня мы, скорее, пожелали бы скрыть от других то, в чем и сами-то сомневаемся, - во избежание нежелательных и непредсказуемых последствий. Мотивы изменились на противоположные за очень короткий срок - в рамках одного поколения и одной (европейской) цивилизации.

.....................

Но в различных цивилизациях (и примерно в одно и то же время) наука развивалась совершенно несхожими путями. Число 0, например (номер этой главы), придумали древние индийцы, практически современники Аристотеля, совершенно несклонные к тому, что интересовало тогда греческую науку - к естествознанию и к истории. Зато они интересовались, в первую очередь, математикой, лингвисткой и психологией. Известный философ, индолог и буддолог Александр Моисеевич Пятигорский рассказывал о том, как в начале прошлого века в Оксфорд приехал из Индии один лама, который быстро освоил английский и прочитал на этом языке сотни книг. Этот лама (впоследствии весьма известный, его звали Рамануджан; он стал выдающимся математиком), комментируя эволюционную теорию Дарвина, отметил, что его "теория неинтересна; Дарвин, конечно, был гений, но крайняя интеллектуальная неразвитость". Вот такой оксюморон! А об одном сильном математике, с которым его тогда познакомили, сказал: "Вот у этого человека с головой все в порядке". Индийцы придумали не только ноль, но также поразрядное (позиционное) представление числа. Если бы этого не случилось, вообразите себе, какой была бы наша бухгалтерия, основанная на сложении в столбик римских чисел! Впрочем, античные греки - как и мы - пользовались десятичной системой и умели хорошо считать, как-то обходясь без символа ноля; миф приписывает происхождение десятичной системы греков их особой симпатии к музыкальной квинте. Хотя - с точки зрения чисто математической - десятичная система не имеет специальных преимуществ перед другими.

И опять: когда отнюдь не бесчувственному и не бездушному брамину Рамануджану дали прочесть английский перевод Освальда Шпенглера, он - по словам того же Пятигорского - сказал: "Ну, джентльмены, это же чушь полная, это вообще неразвитым человеком писалось". При том, что Шпенглер был одним из первых эрудитов своего времени, и в его знаменитом труде "Закат Европы" - как раз и изложена философия числа, и описано "изобретение" индийскими математиками ноля и позиционного представления чисел, для чего - по выражению автора - потребовалась "чувствительная душа брамина". Рамануджан, кажется, не читал Шпенглера по-немецки, и еще неясно, что бы он при этом сказал.

Последний вопрос из небольшой серии, приведенной в начале этой главы, - это: По каким признакам мы могли бы узнать ИХ? Ясно, что каковы бы ни были ИХ мотивы, удивительное желание осуществить непрямой (не предусматривающий визита) контакт с нами должно выражаться в виде некоего несомненно искусственного сигнала. Можно представить себе три варианта такого сигнала:

И только при установленном контакте сигнал может уже иметь свойства письма, читаемого адресатом.

Пример сигнала первого типа (со стороны земной цивилизации) - пластинки с рисунками и символикой, отправленные с аппаратами Пионер-10 и Вояджерв никуда: эти пластинки, скорее всего, никогда не достигнут адресата. Адресат - вообще тема отдельная. Очень образно ее описал Станислав Лем в своем "Голосе Неба": адресат (цивилизация) должен быть готовым прочесть Послание, если оно обращено к нему - а не через его голову. Иначе из отдельных фрагментов, которые он окажется способным-таки прочесть, ему никогда не сложить целое. Изделие само по себе - крайне неэффективный способ установить контакт.

Пример сигналавторого типа (с "нашей" же стороны) - Послание Аресибо(можно прочесть в Wiki) в направлении шарового звездного скопления М13 (25.000 световых лет от нас). Оно содержит информацию, свидетельствующую о том, что где-то во Вселенной существуем мы - цивилизация на определенной стадии развития науки. Это единственная функция послания. Оно не содержит информационных символов (которые имели бы характерный вид - или о которых следовало бы предварительно договориться), и прочесть его чужаку - непросто.

Пример сигналавторого типа (но уже с ИХ стороны) - это так называемый Wow-Сигнал (можно также прочесть в Wiki), происхождение которого осталось неясным, и который больше (с 1977 года) так и не повторился. Случайность? Впрочем, послание Аресибо в направлении шарового звездного скопления М13 тоже никто не повторял.

Между прочим, Лем описывал сигнал весьма продолжительной периодичности - так что принимающая сторона не сразу оказалась способной даже осознать его искусственную природу. А когда осознала, все что удалось установить - это его "биофильность". Биофильность сигнала описана и у Артура Кларка в "Одиссее 2001". Сигнал у него приходил не из глубокого космоса, как у Лема, а из источников (имеющих очевидное не-природное, технологическое, происхождение), размещенных ИМИ на нашей планете. Оба литературных примера, взятые из научной фантастики, отражают два обстоятельства: максимум фантазии, на который оказался способен интеллект наших современников (оба писателя - классики жанра), и единственное, как представлялось в ХХ веке даже людям с таким (можно сказать, профессиональным) воображением, осмысленное содержание ИХ возможного сигнала - его "биофильность", то есть способность обеспечить - или ускорить - формирование жизни или разума, что пролонгирует Антропный Принцип с довольно неожиданной стороны. Ненаправленная (изотропная) искусственная панспермия слишком затратна, естественная панспермия (то есть простая контаминация), весьма вероятная в рамках родной планетной системы, вряд ли имеет шансы выйти за эти рамки. И вновь: не стану рассуждать о мотивах направленной панспермии. Однако, вряд ли тех, кто эту панспермию "направлял", не интересовал результат их работы. А это значит, что такой результат должен быть промаркирован - как маркируют эксперименты биологи, физики или химики, чтобы его узнавали свои - или имели в виду чужие, способные разглядеть клеймо или отличить почерк. Что именно следует промаркировать - и как? Один вариант маркировки я уже упоминал: геометрический образ теоремы Пифагора. Любопытно, однако, достаточно ли убедителен этот образ? Например, так называемое золотое сечение - образ не слишком убедительный: известно, что многие соотношения не только в живой, но и в неживой природе имеют характер золотого сечения. Трудно сказать, почему это так. Но вот арифметика сама по себе уже вполне может рассматриваться как основа для метки эксперимента. Арифметика представляется безусловным артефактом, очевидным продуктом разума. Две простейшие операции с числами (сложение и умножение), составляющие базовый арифметический синтаксис, нетрудно пометить числами, имеющими вид информационных сигнатур в позиционных системах счисления. Мы уже говорили, что, например, число 111 - это не три палочки (как римская цифра III), а именно сто одиннадцать таких палочек, условно изображенных по строгим позиционным правилам десятичной системы счисления. Римское CXI (те же 111) - число, которое трудно различается среди других и которое вряд ли послужило бы информационной сигнатурой. Но числа, вроде 111 (в меньшей степени - 11), распределенные по тексту в соответствии с простым (например, симметричным) паттерном, вполне могли бы служить меткой, указывающей на искусственную природу меченого объекта.

Что касается "живого материала", на который такую сигнатуру следовало бы нанести, то его основными свойствами должны быть достаточная пластичность в исходном состоянии и невероятная прочность (стабильность) - в последующем. Предлагаю читателю самостоятельно подумать, что бы могло послужить таким материалом. К возможному ответу на этот вопрос мы вернемся позже.

Итак, жизнь на Земле могла произойти либо естественным путем, либо стать результатом направленной панспермии. Вариантом последней (случайной, невольной) могла быть неудачная попытка колонизации, в итоге чего на месте гибели группы астронавтов выжили только инопланетные одноклеточные, ИХ симбионты или паразиты. С тех пор ИХ визит, скорее всего, либо не повторялся, либо вовсе не имел (пока) места. Либо - напротив - ОНИ и сейчас среди нас, но тщательно шифруются. В последнем случае и вправду имеет смысл "внимательно присмотреться к венграм". Но все же любопытно, что ОНИ посчитали бы заслуживающими внимания всходами? Нашу сегодняшнюю цивилизацию? Готовы ли мы сами с этим согласиться, поставив себя на ИХ место? Если ИХ здесь нет, то следует ли ожидать ИХ визита - или мы так или иначе сами обнаружим себя - с течением времени? Что касается альтернативы всей этой, по словам Крика, "довольно нехудожественной разновидности научной фантастики", то в Мультиверсе наверняка найдется такой мир, в котором жизнь, подобная земной, возникнет и без всякой панспермии. Поэтому гораздо интереснее оглянуться вокруг в собственной Вселенной.

Глава 13.

ГДЕ ОНИ (UNIVERSE) И ПОЧЕМУ МОЛЧАТ?(V)

Так где же ОНИ? - повторим мы снова, оглядывая уже наш мир. Где тут могла возникнуть жизнь (и могла ли?), если - как мы договорились - Акт ее Божественного Творения считать гипотезой несерьезной. А если жизнь возникла там, где это оказалось возможным, то обязательно ли это привело к появлению Разума? А если привело - откуда ИХ ждать? И снова: по каким признакам мы могли бы узнать об ИХ визите?

В отличие от мира Мультиверс, где расстояниями (между Вселенными) и временем для их преодоления можно пренебречь - просто потому, что они не имеют там смысла, - наша Вселенная представляет собой мир столь гигантский и столь "ненаселенный" подходящими сгустками материи, что наш вариант жизни можно легко рассматривать либо как случайный, либо как "выращенный в пробирке". Если он имеет "естественное" происхождение, то упомянутый выше Антропный Принцип в необъятных просторах нашей Вселенной, скорее всего, реализовал его не один раз. Если же жизнь на Земле возникла в результате некоего разумного действия (например, направленной панспермии), то она должна быть каким-то образом, хотя бы временно, изолирована от цивилизации, которая "произвела посев", чтобы проследить его эффективность. Тогда изолирующими стенками "пробирки", в которой он осуществляется, вполне могут служить чудовищные расстояния до ближайших возможных объектов контаминации. Масштаб расстояний во Вселенной хорошо иллюстрируется в книжке Френсиса Крика ("Жизнь, как она есть") и во множестве других; не буду на этом долго останавливаться, достаточно следующего криковского образа. Расстояние до Солнца - одна астрономическая единица (150 млн км). Расстояние до центра Галактики - два миллиарда астрономических единиц. Расстояние до крайних, видимых с Земли галактик - в миллион раз больше, чем до центра нашей Галактики. Если это - предельно достижимое вооруженным глазом - расстояние уменьшить до одной астрономической единицы, то Солнечная система пропорционально съёжится до размера едва различимой глазом пылинки. Запущенные с ЗемлиПионеры и Вояджеры, вероятнее всего, НИКОГДА и ни с чем не встретятся - как об этом выше и сказано.

Все эти расстояния и число возможных цивилизаций, "определяемое"знаменитой формулой Дрейка (см. далее) и произвольными модификациями ее параметров, имеют отношение, скорее, к вероятности существования цивилизаций, способных послать нам сигнал, нанести визит или засеять "нашу грядку", но не к самой гипотезе о панспермии. Последняя, возможно, и отодвигает далеко в прошлое проблему происхождения жизни вообще, но не стоит упускать из виду, что для Вселенной она может иметь одно общее решение, а для Земли - другое и частное. Разведение этих двух решений во времени и в пространстве и составляет суть гипотезы панспермии. В конце концов, основные вопросы, которые люди задают себе, попав в этот мир, - это: Кто мы? Где мы? Откуда пришли? Куда идем?

Поиск высокоразвитых цивилизаций в нашей Вселенной интересует нас с точки зрения оценки вероятного расстояния от НИХ до Земли, то есть времени, чтобы преодолеть это расстояние и осуществить "посев жизни". Косвенно на этом основании можно судить об ИХ технологиях и о характере контакта. Обмен "текущими" посланиями с использованием сигнала в радиодиапазоне - с нашими технологиями - удручающе неэффективен, поскольку скорость его распространения ограничена скоростью света, а расстояния до ближайших его источников в лучшем случае измеряются годами его пролета с этой скоростью. Вот почему обмен такими посланиями целесообразен только между цивилизациями, в которых развитие технологий прошло этап стремительного роста (мы находимся именно на этом этапе) и вышло на "плато", достаточная протяженность которого может обеспечить их взаимопонимание, их взаимный интерес и даже их взаимную безопасность, сближая их логику и их мотивации. Доступ к такому обмену для развивающихся или "отсталых" цивилизаций должен быть надежно закрыт. Пресловутое Молчание Космоса - еще один признак нашей "неразвитости" - не столько технологической, сколько нравственной: агрессивность высокоразвитой цивилизации представляется абсурдом.

Что до "жизнетворного" сигнала, то и здесь - поиск подходящей для засева "грядки" и сама процедура направленной панспермии, учитывая плотность материи во Вселенной, выглядят чрезвычайно неэффективно; альтернативным решением (с отмеченными ограничениями) может оказаться дистанционное воздействие с целью оптимизации условий возникновения жизни (разума?). Если результат панспермии в узком смысле слова - это воспроизведение на новой планете жизни, молекулярные основы которой в основном повторяют исходный вариант, то более общая задача - организация условий для возникновения жизни - также может быть названа панспермией - вшироком смысле. В любом случае для контроля "всхожести" и качества "урожая"возникает необходимость изоляции от источника. Очевидна аналогия с экспериментом, чистота которого требует маркировки, служащей, в частности, дополнительным элементом изоляции. Таким образом, наша задача - если жизнь на Земле стала результатом подобного эксперимента - сводится к тому, чтобы отыскать его метку. Ее обнаружение, в свою очередь, может служить свидетельством направленной панспермии - какой бы технологией она ни осуществлялась. Но если радиосигнал от разумной цивилизации может быть промаркирован, например, последовательностью импульсов, соответствующей достаточно протяженному ряду простых чисел (как это предлагали еще полвека назад физики из Корнеллского Университета Джузеппе Коккони и Филипп Моррисон), то результат направленной панспермии целесообразно маркировать более короткой меткой, которую можно было бы быстро отыскать и идентифицировать. С этой точки зрения, числа вида n111 - как мы уже говорили - вполне могут служить такой меткой (информационной сигнатурой). Чтобы ее разглядеть, надо найти место, где ее искать, и выбрать основу соответствующей позиционной системы счисления.

.....................

Номер этой главы - все те же - 111, если таким выбором станет троичная система счисления (Р=3); в ней используются три символа, включая ноль (троичную систему с двумя символами -1, 0, +1 мы не рассматриваем). И он также вполне может служить информационной сигнатурой предполагаемого эксперимента, поскольку 13- это111₃. Первые четырнадцать десятичных чисел ("темная" колонка) в троичной системе записываются так ("светлая" колонка):

Здесь, на взгляд автора, стоит прерваться и коротко поговорить о том, что может быть предметом панспермии, то есть о том, что такое жизнь - с позиций современной науки. Автор понимает, что тема, заявленная в этой главе, не завершена и обозначена лишь в самом общем виде. Развитие ее будет содержанием главы 1, номер которой - в комбинации с номером этой главы - составит палиндром, последовательность символов, сохраняющая один и тот же смысл при чтении в обоих направлениях: 131. А пока - объявленный перерыв (длительностью в одну главу).

Глава 21.

ЧТО ТАКОЕ ЖИЗНЬ - И ОПЯТЬ НЕМНОГО ВИРУСОЛОГИИ (VI)

Несмотря на трудности с определением понятия жизнь, без того, чтобы рассмотреть разумные варианты такого определения, нам не обойтись. Будем только помнить, что строгость этих вариантов очень условна. Троглодиту из племени мумбо-юмбо и пыхтящий паровоз показался бы живым существом, а десяток таких паровозов навел бы на мысль об их размножении или самозарождении- например, в теплом навозе пополам с грязным бельём. Нам, в свою очередь, наверняка показались бы живыми человекообразные роботы будущего, доведись встретить их за углом. Два-три поколения назад человеку, может быть, и пришла бы в голову мысль разобрать компьютер, чтобы понять, принцип его работы. Как устроены отдельные микросхемы - он бы, наверное, даже, и сообразил, но об операционной системе в целом вряд ли догадался. Вскрывая человеческое тело, разглядывая под микроскопом мозг и изучая биохимию нейронов, невозможно ничего сказать об устройстве индивидуального сознания. Операционная система - что-то вроде души компьютера. Если о ее существовании два-три поколения назад чудесным образом стало бы вдруг известно, обязательно нашлись бы так называемые независимые (те же британские) ученые, которые принялись бы изучать ее свойства, отыскивая, например, разницу масс работающего и "зависшего" компьютеров, а отыскав (кто ищет, тот всегда найдет), - все равно передать материал на откуп неуемному воображению креационистов, мистиков, уфологов и журналистов. Попробуем взглянуть на это дело чуть по-другому. Выстрелив в летящую чайку, чтобы собратьс нее клещей для выделения из них патогенных вирусов, полевой зоолог интуитивно определяет ее в полете как живую, а когда она падает на землю и остается без движения, справедливо считает неживой. Однако, если в лаборатории извлечь из только что убитой птицы, например, почки или легкие, измельчить их и поместить в питательный раствор, кусочки ткани останутся живыми, и клетки в них будут расти и размножаться, формируя так называемую органную культуру. Как организм птица погибла, но фрагменты ее ткани продолжают жить. Если - с помощью несложной техники - получить из этих фрагментов взвесь отдельных клеток и также поместить их в регулярно сменяемый питательный раствор, они также будут жить, формируя клеточную культуру и сохраняя исходный геном (то есть информацию, необходимую для воссоздания живой птицы). Более того, если эти клетки поместить в жидкий азот (-196®С) - или отправить в космос (-273®С), их - теоретически - можно будет вернуть к жизни и через десятки миллионов лет. Таким образом, чайка как бы погибла - но все же, как бы не совсем: жизнь ее клеток продолжается - или может быть продолжена в необходимых условиях. В ядрах этих клеток будет регулярно удваиваться ДНК, которая несёт гены именно этой птицы, то есть информацию, которую в принципе (пока таких технологий нет, но их разработка - дело уже не слишком далекого будущего) можно использовать для ее воссоздания. Воссозданная птица будет совсем неотличима от исходной - с точки зрения зоолога, практически неотличима - с точки зрения молекулярного биолога, и только зоопсихолог, способный различать птичьи характеры, возможно, сумеет разглядеть разницу, хотя и припишет ее неодинаковым условиям, предшествующим в жизни обеих птиц ("исходной" и "воссозданной") тому моменту, когда он принялся их изучать. Молекулярный биолог сумеет извлечь ДНК из клеток чайки и заставить ее дуплицироваться (размножаться) в искусственной бесклеточной системе, то есть в пробирке, содержащей необходимые клеточные компоненты. Эта техника (правда, для не слишком длинных нуклеиновых кислот) существует уже давно; с ее помощью в 60-ыхСолСпигелман осуществил "дарвиновскую эволюцию в пробирке" фага q? (ку-бета), РНК-содержащего бактериального вируса, геном которого в процессе непрерывной дупликации укорачивался, что приводило к ускорению цикла удвоения. Наша чайка погибла, но ее жизнь продолжилась - на молекулярном уровне! Так погибла ли она все-таки? Да, если она Джонатан Ливингстон. Нет, если она просто Larus hyperboreus. Охотник погубил Джонатана, ученый сохранил информацию, необходимую для воссоздания рода Larus.

В 1980г - в соответствии с программой Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) - на Земле была полностью ликвидирована опаснейшая вирусная инфекция - натуральная оспа. Возник вопрос: что делать с хранящимся в вирусологических лабораториях возбудителем этой оспы - уничтожить или сохранить для быстрого конструирования противооспенной вакцины, если инфекция каким-то образом вернется? От обезьян, например, которые продолжают болеть собственной оспой, не патогенной (пока?) для человека, или еще из какого источника, изученного значительно меньше, от тех же грызунов. Вирус официально законсервирован в двух лабораториях - в России это биологические институты Кольцово под Новосибирском, в Соединенных Штатах - это Центр Контроля над заболеваемостью (CDC), Атланта, Джорджия. Геном вируса оспы полностью отсеквенирован (то есть, определена последовательность его нуклеотидов), и соответствующий символьный текст в электронном виде хранится в ГенБанке, что дает возможность химически синтезировать ДНК вируса и, в случае необходимости, воссоздать его и воспроизвести вакцину достаточно быстро, хотя, разумеется, не так быстро, как при использовании "готовой" ДНК из хранилища.

В 2003г была опубликована статья, посвященная синтезу "с нуля" (то есть, химическому синтезу) генома вируса полиомиелита на основе текстов ГенБанка, доступных любому желающему. Произошла дискуссия о правомерности таких публикаций - с учетом доступности их и описанных в них технологий для террористов, а поскольку появилась информация о том, что тот же оспенный вирус сохраняется нелегально - как минимум, в десятке нелицензированных для этого лабораторий, вопрос о необходимости уничтожить вирус там, где он хранится на законных основаниях, перестал быть актуальным. Нас в этом контексте интересует другой вопрос, а именно: можно ли считать жизнью то, что не является даже молекулами, но записано латинскими символами нуклеотидов в электронном виде (или на бумажном носителе), как руководство к воспроизведению в "благоприятных условиях"? Полный аналог, записанный на носителе, способном к амплификации и автономной реализации записанной же на нем программы, - это, например, споры бацилл сибирской язвы, готовые воспроизводить патогенную бациллу - также в "благоприятных условиях", уже без участия человека. Кстати, "участие человека" совершенно не снимает поставленного вопроса, поскольку человек - не бестелесный Господь Бог, а часть биосферы, в основе которой лежат те же молекулы нуклеиновых кислот и белков. В таком контексте жизнеспособность типографского текста, реализуемая только с помощью человека, его единственного "реаниматора", - это практически то же самое, что и жизнеспособность бамбукового медведя, реализуемая только с помощью бамбука, его единственного "аниматора" (пищи, поскольку бамбуковый медведь питается только бамбуком). Определение жизни, по крайней мере, сегодня, не может игнорировать ее многоуровневый - вплоть до планетарного - характер. Что до "бестелесности", то носитель лемовского биофильного сигнала - нейтрино, частица также почти бестелесная, не имеющая ни заряда, ни - практически - массы и не реагирующая с другими частицами, а следовательно без потерь пронизывающая пространство. Модуляция потока нейтрино - фантазия; какие бы то ни было целевые модуляции с помощью такого потока - фантазия едва ли не большая. Сегодня.

Если утверждение "бумажная версия генома - это нечто живое", вызывает сильное сомнение у тех, чей ум не дружит с парадоксами, то что сказать о вирусах, простейших существах, иногда состоящих только из генома, в котором записана нужная последовательность нуклеотидов? Биологов и этот вопрос иногда ставит в тупик. А после того, как американец Уэнделл Стенли в 1933 году показал, что некоторые вирусы способны кристаллизоваться, ответ на него приобрел отчетливые негативные очертания.

Обыватель (большинство медиков - тоже, к сожалению, обыватели) представляет себе вирус как "маленький шарик" в структурном отношении и "большую заразу" - в функциональном. Медики считают вирусы абсолютными паразитами, поскольку они (вирусы, конечно, а не медики) могут размножаться только внутри клетки, "питаясь" ее белками и ее энергией. При этом они (медики, конечно, а не вирусы) бессознательно - а в силу профессии неизбежно - вкладывают в понятие "паразит" еще и нравственный смысл, полагая - наивно, конечно, - что жизнь человеческая без них была бы много счастливее. Между тем, биология учит нас, во-первых, что паразитизм представляет собой вполне нормальное явление. А во-вторых, - что эволюция не имеет дела ни с отдельным человеком, ни с его счастьем, ни с отдельным вирионом (вирусной частицей), ни с отдельными проблемами этой частицы. Эволюция имеет дело с системами, которые модифицируются и усложняются - в частности, с помощью тех же вирусов, - с биологическими видами и их иерархически более сложными объединениями - от экоценозов до биосферы. Заражение вирусами либо элиминирует из популяции тех, кто к ним чувствителен, либо привносит в геном зараженных новые гены, которые способны там закрепиться и придать новым хозяевам дополнительную устойчивость к факторам внешней среды, частью которой опять же являются вирусы. Комбинация обоих событий может оказаться тем самым фактором естественного отбора, на котором настаивает Эрик Галимов. Некоторые специалисты полагают, что скачки эволюции биологического вида могут быть связаны со встройкой в геном и распространением в популяции эндогенных ретровирусов(таких, как возбудитель СПИДа). Латеральное распространение генов продолжается и в настоящее время. Ген обезьяньего белка CD200, функции которого весьма многообразны (а человеческий аналог которого причастен - среди прочего - и к нормальному течению беременности), несколько миллионов лет назад оказался захвачен одним из герпесвирусов, а именно - возбудителем обезьяньего предка герпесвируса саркомы Капоши (HHV8, human herpesvirus type 8, как его называют; он осложняет этой саркомой течение СПИДа у человека) и стабильно "встроился" в вирусный геном. Аналог гена CD200 и сейчас довольно уверенно "просматривается" в геноме HHV8, у которого он экспрессируется в виде белка К-14, обладающего набором функций, часть которых неизвестна. Неизвестно - ни какую выгоду принесло это "вирусу-несуну", ни какую выгоду получили приматы от своей "щедрости". Однако, отчетливый след этого события, сохраняющийся в течение миллионов лет, наводит на мысль о бесспорном взаимном удовлетворении. Герпесвирусы обладают большим геномом (до 200 тыс пар нуклеотидов) и большой векторной емкостью, то есть способностью оставаться жизнеспособными при замене так называемых "несущественных" генов на другие фрагменты ДНК. В условиях эксперимента можно таким образом заменить до 80% генома герпесвируса, сохраняя его способность к специфическим синтезам и к размножению с помощью неповрежденного вируса-хелпера. Что до медицинской стороны дела, которая все равно интересует людей больше, чем любая другая, то стоит помнить, что классифицированных и описанных вирусов, известных сегодня, всего около двух тысяч; не более 5% из них патогенны для человека. Ничтожная часть даже этого количества - и то, только те, что вызывают острые инфекции, - является предметом идентификации в обычных клинических лабораториях. Когда в 2002г американцы попытались провести поиск новых вирусов в пробах из нескольких районов Мирового Океана, им удалось идентифицировать как новые более 125.000 видов вирусов! Правда, эти вирусы "живут" в морских микроорганизмах. Такое число показывает, однако, насколько мало знаком нам мир самых простых существ на нашей собственной планете.

Так что же такое вирус, простейшая форма жизни? В самом общем виде вирус - это (химически) неотличимый от адресного (клеточного) информационный носитель с автономной программой самовоспроизведения и синтезов, которая для своей реализации использует читающие (базирующиеся на генетическом коде), синтетические (в т.ч. рибосомы) и энергетические (митохондрии) машины адресата. Под это определение подпадают все вирусы - то есть, те, о которых мы говорили и к которым относятся уточнения в скобках ("нуклеиново-белковые"), а кроме них - также компьютерные и социальные. И все же, несмотря на высокий уровень обобщения, вирус определяется здесь только в информационных терминах (носитель, программа, чтение, код); ничто в этом определнии не указывает на происхождение или эволюцию вирусов, и ничто не указывает на их роль в живой природе (креационист сформулировал бы это иначе: "Для чего они? С какой целью созданы?"). Между тем, без этих аспектов приведенное определение (как и определение любого биологического - в отличие от физического - объекта) неполно. Дело в том, что физические законы, по преимуществу, обратимы во времени, оно просто не имеет для них значения. Основной же (и очевидный) биологический закон - развитие, необратимое изменение во времени. Это позволяет описывать жизнь в терминах термодинамики, второй закон которой как раз и определяет направление развития в закрытых системах (лишенных внешних источников энергии) в сторону равновесия, тепловой диссипации энергии, разрушения структур и нарастания беспорядка, мерой чего является особый параметр, называемый энтропией. Параметр, обратный энтропии - негэнтропия - определяет меру порядка системы и в принципе соотносится с понятием информация. Вот почему так близки информационные и термодинамические определения жизни.

В закрытой системе покоящийся вирус - даже при температурах, близких к абсолютному нулю, - будет неизбежно постепенно разрушаться. В открытой же системе, частью которой является его "родильный и воспитательный дом" - клетка, он будет поддерживать свою структуру и свое существование, неравномерный ритм которого выглядит как короткие перебежки между состояниями покоя. И хотя такой ритм отличается от того, в каком живет Homo sapiens, существование которого в промежутках между актами репродукции (эквивалент упомянутых "перебежек" вируса) не является чем-то вроде летаргического сна, это не дает человеку никаких оснований утверждать, что вирус (в отличие от человека) - не существо, а нечто, намного более примитивное. Центральными отличительными феноменами, объединяющим на Земле все живое - будь то слон, человек, морковка или вирус, - являются хиральность молекул жизни и генетический код, связывающий две основные молекулярные составляющие этой жизни - белки и нуклеиновые кислоты. Что до кристаллического состояния вируса, то, во-первых, оно достигается, по преимуществу, в искусственных условиях эксперимента. В природе вирус вне клетки в кристаллическом виде как-то не встречается. Регулярные структуры, наблюдаемые на срезах инфицированных вирусом клеток под электронным микроскопом, - это не обязательно то, чем можно заразить здоровую клетку. Да и капсулы с телами астронавтов, погруженных в низкотемпературный анабиоз, которые направляются к далекой галактике и будут автоматически "разморожены" у цели, имеет смысл разместить в корабле экономно, так что вид плотной упаковки таких капсул будет неизбежно обладать внешними свойствами кристалла. Попробуйте теперь возразить потив понятия кристаллизация астронавтов и утверждать, приняв это понятие, что астронавты эти - не существа вовсе, а какое-то вульгарное вещество!

Жизнь, определяемая в информационных терминах, выводит ответ на вопрос о том, как она возникла, за рамки мистики, поскольку, как показал еще Алексей Ляпунов, информация - в отличие от материи или энергии - может как возникнуть "из ничего" - так и без следа исчезнуть: законы сохранения на нее не распространяются.

Генри Кастлер отмечал, что новая информация проявляется в виде случайного события, результат которого системе удается запомнить. При этом и способность системы генерировать непредсказуемые, случайные события (флуктуации), и ее способность запоминать их следствия, и связанная со всем этим способность к самовоспроизведению прямо зависят, как показал Иоганн фон Нейман (американец венгерского, между прочим, происхождения), от сложности системы. Чем система проще, тем выше ее склонность к вырождению. Чем она сложнее, тем выше вероятность ее динамической стабильности, ее способности к самоподдерживанию и даже росту. Системы, способные эволюционировать в сторону усложнения, - это, в частности, реакционные циклы, в основе которых лежат химические реакции с участием катализатора. В простейшем варианте они представляют собой трехчленные реакционные циклы (субстрат-фермент-продукт), более сложный цикл такого рода - цикл Кребса, осуществляющий перенос кислорода (дыхание). Интермедианты следующего по сложности - каталитического цикла - сами представляют собой катализаторы для одной из последующих реакций цикла, так что в целом каталитический цикл становится автокаталитическим. Если такие циклы объединяются в систему так же, как реакционные циклы объединяются в каталитический, то есть посредством циклических взаимоотношений, то возникает каталитический гиперцикл Манфреда Эйгена (между прочим, Владимир Щербак одно время работал у Эйгена, который проявил живой интерес к его работе, но не взялся ее комментировать). При этом компоненты такого гиперцикла катализируют продукцию следующего интермедианта, а также собственное воспроизведение из богатого энергией субстрата. Гиперцикл является той сложной системой, о какой говорил фон Нейман. Он представляет собой результат интеграции самостоятельных и самовоспроизводящихся единиц, каждая из которых выигрывает от этого объединения, поскольку пользуется преимуществами других. В свою очередь, это приводит к выигрышу данного гиперцикла в конкуренции с любой такой же системой другого состава. При этом часть информации, содержащаяся в системе, модифицируется за счет флуктуаций, в результате чего она получает возможность эволюционировать в сторону дальнейшего усложнения, сохраняя при этом определенное количество информации, передающейся следующему поколению.

В далеких от равновесия открытых системах, основанных на непрерывно работающих гиперциклах, структурную стабильность обеспечивает движение компонентов, осуществляемое за счет внешних источников энергии. Живые системы полностью соответствуют такому описанию, поскольку являются открытыми, далекими от равновесия и динамически стабильными. Работа компонентов системы приводит к непрерывной потере (диссипации) энергии, восполняемой из упомянутых источников. Структуры, которые формируются и сохраняются подобным образом, Пригожин назвал диссипативными. Автор не видит необходимости углубляться здесь в термодинамику жизни: о пригожинских диссипативных структурах, свойства которых соотносятсясо свойствам живых систем, написано очень много, и они не являются предметом наших рассуждений. Сложность таких систем, обеспеченная интеграцией их компонентов (или агентов, как называет их наука о сложных системах - нелинейная динамика), обеспечивает их высокую конкурентоспособность и дальнейшую эволюцию. Победа в конкуренции приводит к относительной стабилизации системы, но ее открытость и динамический характер ее равновесия с окружающим миром все равно заставляют ее эволюционировать в сторону усложнения. Дело в том, что основное свойство сложных систем это их нелинейность, то есть принципиальная несводимость к простой сумме своих частей. К нелинейной системе неприменим принцип суперпозиции: ее нельзя разложить на независимые составляющие, из описания которых легко собирается исходная система. Сложные системы состоят из множества агентов, которые действуют исходя из частичной информации о системе в целом и о ее окружении; более того, эти агенты в состоянии изменять правила своего поведения на основе такой частичной информации; сложные системы способны извлекать скрытые закономерности из неполной информации и изменять свое поведение на основе новой поступающей информации. Вот почему поведение сложной системы принципиально непредсказуемо. Движение ее агентов определяется выборочными причинами, но не их исчерпывающим комплексом. Следствием такого поведения становится эмерджентность системы, то есть ее способность самостоятельно генерировать неожиданное поведение и свойства, которые невозможно предсказать на основе знания свойств их частей, рассматриваемых изолированно.

Все это приходит, в частности, в голову, когда думаешь о Гее Джеймса Лавлока, гипотезе, которая представляет нашу планету (Гею) в виде живого организма. Впрочем, "живым" он кажется (а с точки зрения Лавлока, является) потому, что живые организмы на его поверхности обустраивают "под себя" свою среду обитания. Эта работа выглядит - может, и вполне справедливо - как работа самой планеты.Разработанная Лавлоком математическая модель такой планеты названа им Маргаритковый Мир. Вот как описывается его модель простыми словами. Возрастание светимости звезды (с ее "возрастом") приводит к разогреву поверхности планеты, и наступает момент, когда на ней возникает жизнь - маргаритки с темными и светлыми цветами - в равной пропорции. Дальнейшее повышение температуры приводит к нарушению этого равновесия, поскольку грунт под темными цветами прогревается больше, и температура достигает оптимума роста маргариток быстрее, чем в других местах. Темные маргаритки получают селективное преимущество. Когда температура проходит этот оптимум, ее максимум, в котором маргаритки еще способны выживать, приводит к преобладанию светлых особей, грунт под которыми оказывается прохладнее; ситуация возвращается к оптимуму. Звезда продолжает расти, и, в конечном счете, температурный максимум на планете преодолевается. Жизнь цветов прекращается. Парадокс заключается в том, что - несмотря на линейное увеличение яркости звезды - температура поверхности планеты, пока она заселена маргаритками, остается близкой к оптимуму для их жизни. Маргаритки стабилизируют температуру, превращая поверхность планеты в гомеостат - одно из существенных свойств жизни.

От реального биологического объекта эта планета отличается тем, что у нее нет конкурентов в ближайшем окружении (например, за источник энергии). В то же время она похожа на то, с чего началась жизнь: это - система, что-то вроде коацервата Опарина. Программой воспроизводства этой системы может в принципе стать развитая цивилизация Homo. Тогда система станет расти, осуществлять экспансию и дробиться на родственные колонии на соседних пригодных для жизни планетах - пока не встретит ближайшую такую же. Взаимодействие двух развитых цивилизаций - после длительного взаимопрощупывания - должно приводить не к звездным войнам (невыносимая безвкусица общества потребления), а к взаимной интеграции и дальнейшей эволюции в сторону усложнения, а также к дальнейшей экспансии. Такая экспансия - за пределами родной солнечной системы - не обязательно должна носить характер распространения популяции. Это не приснопамятная картина светлого коммунистического будущего (ефремовская Эра Великого Кольца из "Туманности Андромеды"), а непреложный формат программы, ее единственный способ существования. В свою очередь, такое развитие необходимо готовить, что означает не только коррекцию нравственности и задач цивилизации, но и поиск направлений экспансии - а также определения тех мест во Вселенной, откуда такую экспансию можно ожидать. Что уже близко к тому, о чем эта книга. И Гея Лавлока, и каталитический гиперцикл (и, между прочим, тексты ГенБанка, компьютерные и прочие вирусы, всякие роботы и даже паровозы) обладают выраженными свойствами живого. И это означает - как считал Джон Бернал, - что жизнь как явление должна предшествовать появлению живых (в привычном смысле) существ. Если бы мы были разумными гиперциклами или разумными планетами, проблема происхождения жизни была бы уже недалека от решения. Существует, однако, нечто, ограничивающее безудержный полет формально-логической фантазии. Это нечто - традиция, привычка или интуитивное ощущение близости (в англо-язычной культуре именуемое химией) к тем вариантам жизни, химию которых составляют нуклеиновые кислоты и белки. Те и другие объединяет в систему практически только одно - общий для всего живого на Земле генетический код.

.....................

Как и прежде, завершаем главу коротким рассуждением о ее номере. Как читатель уже догадался, 21 - это в четверичной системе счисления все те же 111, которые - как мы договаривались - следует записывать так: 111₄. Формальной особенностью этого числа является, в частности, то, что оно делится на три. Четверка - наименьшее основание системы счисления, в которой число 111 обладает этим свойством. Частное от такого деления - 7, то есть 111₂. Десятичные числа (темные колонки) в четверичной системе записываются так (светлые колонки):

Если учесть, что десятичное 3 - это двоичные 11₂, то в двоичной системе номер этой главы можно записать пятью единицами: (11х111)₂. О другой особенности числа 21, точнее четверичной системы счисления, мы поговорим позже. После этого станет ясно, почему мы вообще заговорили о системах счисления.

Глава 1.

ТАК ГДЕ ЖЕ ОНИ (UNIVERSE)?(VII)

Итак, где во Вселенной имеет смысл искать внеземные цивилизации и внеземную жизнь вообще? Откуда ждать ИХ? И если вообразить себя на их месте (если это место источника направленной панспермии), то куда имеет смысл сеять "зерна жизни"? Где целесообразно провести эксперимент по ее созданию? На какие объекты направлять эту панспермию?

Поскольку условия, которые имелись на Земле 4.5 миллиарда лет назад, так или иначе определили появление и сохранение на ней жизни, то ответ на вопрос о том, где целесообразно искать - или создавать - жизнь определяется, в первую очередь, аналогичными условиями. Этот ответ имеет, так сказать, "качественный" характер, и лишь частично перекрывается решением уравнения Дрейка, имеющего "количественный", статистический характер и ориентированного, во-первых, на "готовые" цивилизации за пределами нашей планеты, а во-вторых, на оценку вероятности существования определенного их числа N:

N = RPN_eLCT,

где

R -- число ежегодно образующихся звезд во Вселенной;

Р -- вероятность наличия у звезды планетной системы;

N_e -- вероятность того, что среди планет имеется планета земного типа,

на которой возможно зарождение жизни;

L -- вероятность реального зарождения жизни на планете;

С -- вероятность того, что разумная жизнь пошла по техногенному пути

развития, разработала средства связи и желает вступить в контакт;

T -- усредненное время, на протяжении которого желающая вступить

в контакт цивилизация посылает (радио-)сигналы в космос.

Нас интересует вероятность существования цивилизованных инопланетян постольку, поскольку она может ответить на вопрос об уникальности жизни и разума во Вселенной. В случае панспермии такая вероятность могла - как вариант - обеспечить и наше собственное существование. Формула Дрейка, составляющие которой имеют широчайший диапазон, основана все же на довольно строгой аксиоматике:

Добавим к этому, что успех таких поисков зависит от технологического и нравственного уровня тех, кто - и тех, кого - ищут. Чрезмерная длительность поиска может привести к мысли об одиночестве во Вселенной. Не имеет значения, будет эта мысль удручающей или, напротив, питающей гордыню; имеет значение, что она, так или иначе, приведет к убеждению в необходимости экспансии. Такая экспансия - по крайней мере, на начальных этапах - может оказаться условием успеха Контакта, который, в свою очередь, будет ей способствовать, однако, ее собственная мотивация не зависит от того, найдем мы ИХ или нет.

Три первых аксиомы (до появления разума) - прямые производные времени, то есть этапа эволюции Вселенной, когда формируются "тяжелые" (то есть, тяжелее лития) атомы, взаимодействие которых позднее приводит к образованию молекул, сначала простых, позднее - сложных; условия образования последних событий складываются тогда, когда эта эволюция приводит к появлению твердых планет. Очевидно, что вероятность L зарождения жизни на планете связана с некими условиями (назовем их привилегиями), которые определяются пространственной позицией планеты. Поскольку уровень наших знаний не позволяет уверенно судить о таких условиях, мы - в данном случае - просто копируем то, что можем описать как пространственное положение нашей собственной планеты.

Здесь я вынужден спохватиться и принести Читателю свои извинения за то, что - не будучи специалистом в космологии и в астрофизике - берусь, тем не менее, рассуждать о таких материях. Я уже согрешил (за что также - пусть и с запозданием - прошу у Читателя прощения), попытавшись в меру своего обывательского понимания коснуться идей Мультиверса, нелинейности, диссипативных структур и даже теоремы Геделя. Очень вероятно, что рассказ этот оказался не совсем корректным, и профессионалы отнесутся к нему с определенной иронией. Но общее понятие обо всем этом представляется мне необходимым для сути дела, и я продолжу в той же, доступной мне, манере, ожидая, что снисхождение, проявленное профессионалами, будет не столько надменным, сколько извиняющим.

Что до не-профессионалов, то те из них, которые не верят в "эти кислотные последовательности",давно уже бросили чтение, а для того, чтобы оставшиеся всплыли из глубин бездонного океана непривычной информации и немного отдышались на его поверхности, Автор помещает здесь фотографию памятного знака в Обнинске. То ли у Автора вновь кольнуло, и он подумал про славный город, где этот знак установили не очень давно, то ли он припомнил, что в предыдущей главе рассказывал про вирусный белок К-14, похожий на человеческий CD200, и пощадив Читателя, не стал демонстрировать ему первичную структуру обоих аналогов.

Может быть также, что Автор мысленно перенесся в 1964-й, когда его среди других пятикурсников Хабаровского мединститута отправили на сборы - на Тихоокеанский флот, во Владивосток. Автор попал на дизельную подводную лодку класса Щ, бортовой номер 050,базирование - бухта Малый Улисс. Были и учебный поход к берегам Северной Кореи, и парад на рейде Владивостока в честь Дня ВМФ СССР, и обмундирование второй категории для клистирных трубок вроде нас - мятая беска (то есть, бескозырка - полная параша, как выразился сослуживец), рыжий ремень, зеленая бляха, чудовищные клёши и синие караси (носки), которые вечно валились вниз на грязно-коричневые гады (ботинки) - гэ-дэ, кто понимает (а кто - по убогости - думает, что г.д. означает только государственную думу, пусть и дальше так думает - не так уж он и неправ). Но был и выход на палубу полувсплывшей ненадолго во время учебного похода лодки, когда тебе 22, и ты - совершенно один! - стоишь на заливаемом водой кусочке металла посередине Мирового Океана, и ослепительное солнце над головой подчеркивает волшебство и восторг мгновения.

А может быть, Автор почувствовал, что показать атомную субмарину класса "November" - не самый плохой способ подготовить Читателя к той части рассказа, которая повествует о субатомных пролегоменах возникновения жизни? Поди, разбери этого Автора! Так или иначе, он надеется, что глаз Читателя размылился, и Читатель уже понимает, что логика, с которой мы пытаемся идентифицировать привилегии времени и места возникновения жизни, безусловно приведет к большому изумлению, если - обнаружив эти привилегии у вновь открытой экзопланеты земного типа - мы не обнаружим на ней следов жизни. Между тем астрономы зарегистрировали уже не один десяток так называемых экзопланетных систем, на которых в принципе могли создаваться условия для возникновения жизни.

Итак, поговорим сначала о времени, оптимальном для возникновения известного нам варианта жизни. Для установления такого этапа в масштабе существования нашей Вселенной полезно коротко проследить события этого существования, её непрерывной эволюции.

Одна из основных точек зрения на происхождение нашей Вселенной заключается в том, что она возникла в результате Большого Взрыва примерно 13.7 миллиарда лет назад. То, что произошло после Взрыва, соответствует гипотезе так называемой "Горячей Вселенной", детали которой нас здесь не занимают. События последующих трехсот тысяч лет разделяются на несколько этапов (эр), названия которых определяются возникновением, взаимодействием и, наконец, преобладанием тех или иных элементарных частиц. Относительно промежутка 0-10^-44сек (первый квант времени) неизвестно совершенно ничего, нет даже гипотез. Затем, в течение 5х10^-44-10^-36сек началось стремительное раздувание (инфляция) Вселенной, и заработали физические законы. Расширение Вселенной - с новым ускорением, обозначившимся около 5 млрд лет назад, - имеет место и сейчас. Адронная эра продолжалась одну десятитысячную долю секунды и характеризовалась высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц - адронов. Казалось бы, нас не слишком должны интересовать этапы ранней эволюции Вселенной, поскольку известная нам жизнь основана на молекулярных событиях, несовместимых с миром чрезвычайной плотности, в котором нет ничего, кроме элементарных частиц и температура которого составляет 10²⁸К, хотя и постепенно снижается (до 10¹²К к следующей эре). И все же именно возникшие тогда адроны, вернее, их часть - барионы, еще вернее, часть барионов - нуклоны, то есть протоны и нейтроны (составная часть атомов), образовавшиеся именно в адронную эру, будут предметом нашего внимания в дальнейших главах - правда, с довольно неожиданной стороны. Следующая за адронной лептонная эра продолжалась несколько секунд и была отмечена дальнейшим снижением температуры вещества, состоящего, по преимуществу, из элементарных частиц - лептонов. Завершила первичную эволюцию элементарных частиц фотонная эра, котораядлилась примерно триста тысяч лет и характеризовалась дальнейшим снижением температуры, аннигиляцией электронов и позитронов, разделением частиц и античастиц и преобладанием фотонной составляющей. Вселенная стала прозрачной для нейтрино, начались ядерные реакции синтеза гелия и других легких химических элементов, установилось их первичное соотношение.

Наконец, спустя 300.000 лет началась (и продолжается поныне) звездная эра. С ее началом - к первому миллиону лет после Взрыва - завершилась эпоха рекомбинации образовались атомы гелия и водорода), частицы стали преобладать над античастицами, и возник нейтринный газ, а также излучение, которое сейчас носит характер реликтового (и подтверждает гипотезу "горячей" Вселенной). Температура вещества опустилась до 3.000-4.500К, в нем стали проявляться гравитационные неоднородности. В течение первого миллиарда лет существования Вселенной ее температура снизилась от 3.000-45.000К до 300К. Посколькув этот период еще не было ни звезд, ни квазаров, ни прочих источников электромагнитного излучения, а реликтовое уже "остыло", его (этот период) называют "Темным возрастом" Вселенной.Дальнейшая конденсация вещества под действием гравитационных сил привела к началу формирования звезд и галактик (или галактик и звезд - последовательность определяют две альтернативные гипотезы). Моделирование этих процессов показывает, что звезды первого поколения могли иметь массы в миллионы солнечных. Они быстро разогревались до очень высоких температур и эволюционировали в течение нескольких десятков миллионов лет, а затем взрывались как сверхновые, послужив первыми источниками "тяжелых" (тяжелее лития) химических элементов. Звезды второго поколения, содержащие ядра этих атомов, а также атомов водорода и гелия, уже не были столь массивными и горячими, как их предшественницы, и потоки ультрафиолетового ионизирующего излучения от них были значительно меньше. Повторная рекомбинация большинства атомов межзвездного и межгалактического газов привела к прозрачности пространства для электромагнитного излучения всех спектральных диапазонов. Вселенная приобрела практически такой вид, какой характеризует ее и сегодня.

Описанная картина ранней эволюции Вселенной имеет характер предположения, более или менее теоретически аргументированного. Оно, тем не менее, является в настоящее время господствующим. Звезды, собранные в галактики, формируют категории, называемые в астрономии "звёздные населения". Это типы звезд, которые различаются по химическому составу, по пространственному распределению, по положению на диаграмме Герцшпрунга-Рассела (известной Читателю по школьной астрономии; если нет - информацию легко найти в Сети), по собственным скоростям и другим критериям. Галактики состоят из звезд, по преимуществу, одного и того же типа населения. Население I характеризуется заметным содержанием в спектре элементов тяжелее гелия (астрономы называют их "металлами"). Тяжёлые элементы образовались в более ранних звёздах и распространились при взрывах сверхновых. Наше Солнце, как и большинство звёзд галактического диска, является типичным представителем Населения I. В звёздах населения II содержание тяжёлых элементов на несколько порядков ниже. Это старые звёзды, сформировавшиеся вскоре после Большого Взрыва, старше 10 млрд лет. В спиральных галактиках население II составляют шаровые скопления в галактическом гало. Наконец, гипотетическое население III составляют звезды первого поколения после Большого Взрыва. Предполагается, что это очень тяжёлые звёзды с малым временем жизни, не дожившие до наших дней. Большая масса объясняется отсутствием углерода, необходимого для упомянутого выше CNO-цикла горения водорода - в таких звёздах мог происходить только протон-протонный термоядерный цикл, требующий сверхвысоких температур.

Если вокруг звезд первого поколения и могли образоваться планеты, их существование было слишком недолгим для возникновения жизни, какую мы знаем. Планеты звезд второго поколения такие шансы уже имели. Солнце, пяти миллиардов лет от роду, - молодая звезда этого поколения. Оно и его планеты, а миллиард лет спустя (совсем немного, если учесть, что и планеты тогда еще не имели современного облика) и жизнь на одной из них - сформировались практически одновременно.

Мы, таким образом, увидели "левый предел" для возможности возникновения жизни в нашей Вселенной (если временную координату сориентировать так, как это сделал Курт Воннегут, поставив букву В у ее начала слева). Относительно того, может ли жизнь возникнуть на планете, которая - сохраняя для этого все (как нам кажется) условия - оставалась безжизненной много миллиардов лет, мы не имеем никакого представления вообще: "правый предел" нам неизвестен. Не факт, однако, что его нет. Интуиция, тем не менее, подсказывает, что как только на планете появляются условия для возникновения жизни, оно (возникновение) не задерживается.

Пространство современной Вселенной также выделяет участки, в которых возникновение и сохранение жизни оказывается более вероятным, чем в других. Поскольку 100%-ая вероятность этих событий имеет, по определению, место на Земле, поиски таких "привилегированных" участков - это перечень параметров, которые выделяют нашу планету среди прочих. Последнее утверждение - в соответствии с упомянутой выше аксиомой 3 - означает, что жизнь может возникнуть на "твердых" (скалистых) планетах, то есть там, где разнообразие материала в основных фазах (газообразной, жидкой и твердой) и его концентрация достаточны для длительной предбиологической, химической эволюции в направлении усложнения молекул и формирования каталитических циклов и гиперциклов, способных к эффективной конкуренции за субстрат и источники энергии. Согласно гипотезе, к которой склоняется большинство астрофизиков, образование планет проходило как процесс конденсации газо-пылевого облака - практически одновременно с образованием центрального светила. Хронология образования планетных систем выглядит примерно так:

Мы только-только начинаем обнаруживать небольшие скалистые экзопланеты земного типа у других звезд в окрестностях Солнечной системы, поэтому трудно сказать, что бы то ни было об условиях их существования. Отметим лишь, что такой поиск очень труден, и экзопланеты обнаруживаются, по крайней мере, в настоящее время, в частности, только в силу существенного эксцентриситета их орбит. Естественно, появились гипотезы об уникальности Солнечной системы, в которой планеты имеют практически круговые орбиты. Между прочим, именно такие орбиты являются одной из тех "привилегий", благодаря которым возникла жизнь на Земле, поскольку даже небольшое смещение орбиты за пределы "пояса жизни" (в Солнечной системе) - в частности, в силу существенного эксцентриситета орбиты - может уготовить ей судьбу безжизненных Венеры или Марса. Да и сама по себе круговая орбита - мощный устойчивый гравитационный "ритмоводитель", обеспечивающий - в комбинации с необходимым (лучше всего - земным!) наклоном оси планеты регулярную смену сезонов, а такая регулярность также является, по-видимому, одним из факторов происхождения, закрепления и дальнейшего развития жизни. При определенных - однако, достаточно строгих - условиях необходимый ритм могла бы обеспечить и двойная звезда. Регулярные ритмы буквально пронизывают жизнь на всех ее уровнях, и это просто не может быть случайностью. Весьма вероятно, что происхождение земной жизни связано с дополнительным "гравитационным ритмоводителем", - непропорционально (в сравнении с другими планетами Солнечной системы) большим спутником нашей планеты - Луной. Многочисленные циркадные (суточные) ритмы, ритмы, связанные со сменой сезонов, годичные ритмы, 11-летние циклы солнечной активности, лунные биоциклы, имеющие известное отношение не только к физиологии, но даже - по предположению д-ра Алексея Оловникова - и к более общим явлениям, вроде длительности жизни отдельной особи - очень возможно, что все эти явления стали необходимым условием формирования жизни на Земле.

Вот почему трудно себе представить, что жизнь могла возникнуть где-нибудь в глубинах Космоса, вдали от звездных систем, где даже возникновение самих планет - вещь совершенно невероятная: из чего? Вопрос, сохранится ли жизнь спустя миллиарды лет разбегания галактик, когда окружающее пространство окажется значительно более "разреженным", нежели сейчас, не имеет отношения к выбору привилегированных областей ее возникновения. В случае, если цивилизации могут достигать столь уважаемого возраста, такой вопрос будет относиться лишь к "поздним" источникам направленной панспермии. Мы не станем его обсуждать, поскольку поиск таких цивилизаций нам пока не под силу даже в воображении. Будут ли они уходить от родного, но угасающего или раздувающегося светила на своей планете - или использовать другие средства - кто скажет? Можно себе представить такой уход и как экспансию - до того, как произойдет Катастрофа. Нас интересует, однако, совершенно другой вопрос; мы обсудим его немного позже, а в этой главе мы говорим лишь о возможной колыбели жизни и касаемся лишь тех цивилизаций, которые - подобно нам - пока сохраняют "верность" своей колыбели. Мы не обсуждаем здесь также гипотезу, которая - по крайней мере, на первый взгляд - и для непосвященных - выглядит плодом совершенно безудержной фантазии и парадоксальным образом вводит Вселенные Мультиверса в наш собственный Юниверс. Это гипотеза, допускающая существование принципиально иных миров в рамках нашей Вселенной - в виде так называемых фридмонов, частицах, которые нами рассматриваются как элементарные и которые могут быть теми же электронами, но каждая из которых в то же время может быть отдельной - в том числе и населенной - Вселенной. Эта гипотеза - несмотря на всю ее фантастичность - математически аргументирована не слабее, нежели описанные выше идеи Эверетта. Примем, однако, что законы физики нашей Вселенной предписывают элементарным частицам свойства, по которым они не отличаются друг от друга (с нашей сегодняшней точки зрения), а это означает общую судьбу, то есть, независимость от вероятно населяющих их "цивилизаций". Однообразие (хотя все-таки статистическое) такой судьбы удручает, и мы оставим фридмоны в покое.

Между прочим, мысль, сформулированная в начале предыдущего абзаца - "трудно представить, что жизнь могла возникнуть вдали от звездных систем" - не такбесспорна. Дело в том, что звездные системы сформированы из так называемой барионной материи, которая составляет не более 4-5% общей материи нашей Вселенной. Всего же вещества во Вселенной, согласно сегодняшним представлениям, должно быть раз в 5 больше. Другими словами, во Вселенной существует огромное количество темной небарионной материи, которая не излучает и поэтому не доступна обычным наблюдениям. Эта материя играла особенно важную роль в формировании структур различного масштаба во Вселенной; без нее наблюдаемые структуры в расширяющейся Вселенной просто не успели бы возникнуть. Различают также темную барионную материю. К ней относят астрономические объекты, состоящие из обычных протонов и нейтронов, которые - по тем или иным причинам - значительно слабее обычных испускают и отражают электромагнитное излучение (темная небарионная материя его вовсе не испускает и не отражает), поэтому темная барионная материя, не является, строго говоря, темной. Сложные органические молекулы, содержащие углерод (толины), составляют одну из компонент темной барионной материи. Они есть в диффузных темных облаках, в поверхностных слоях некоторых звезд, в плотных звездообразующих областях, в протопланетных дисках, в кометах, небольших планетах, метеоритах и частицах межзвездной пыли. Толины являются химическими предшественниками жизни. Появление углерода и азота небиологического происхождения на Земле можно объяснить лишь космическими причинами. И сама жизнь могла быть доставлена на Землю из космоса, например, с кометами, и даже в капсулах-фуллеренах. Могла ли жизнь возникнуть в областях темной материи (барионной или нет) и снабжаться темной энергией (еще одна загадочная космическая сущность, обеспечивающая, между прочим, новый инфляционный этап развития Вселенной, начавшийся около 5 миллиардов лет назад - тогда же, когда начала формироваться Солнечная система) - такой вопрос сегодня даже не рассматривается.

Итак, привилегированными областями, с точки зрения возникновения и сохранения жизни, являются, скорее всего, звездные системы (галактики), а из них - более структурированные, спиральные (существуют также эллиптические галактики и "неправильные", структура которых вероятно нарушена гравитационными катастрофами - например, столкновениями звездных систем). У спиральных галактик, как правило, имеются две ветви (два рукава), берущие начало в противоположных точках галактического ядра. Известны примеры и большего числа рукавов. В нашей галактике (Млечном Пути) различают, как минимум, пять спиральных рукавов различного размера: рукав Лебедя, рукав Ориона, рукав Персея, рукав Стрельца и рукав Центавра. Их названия соответствуют локализации основной массы рукавов. Солнечная система находится в очень небольшом местном рукаве Ориона, который соединён с двумя более крупными - внутренним рукавом Стрельца и внешним Рукавом Персея. Фактически мы живем в пространстве между двумя спиральными ветвями, бедном звездами.

И здесь, в звездной системе, как и в планетарной, для возникновения и сохранения жизни существует "привилегированная зона", расположенная на определенном расстоянии от центра системы. Эта зона называется коротационным кругом (или поясом). Спиральная галактика вращается так, что ее вращение происходит с непостоянной угловой скоростью: близкие к центру части галактики, содержащие звезды, вращаются быстрее, более далекие -- медленнее. В результате угловая скорость вращения звездной системы уменьшается по мере увеличения расстояния до ее центра. В то же время газо-пылевая составляющая всей массы галактики вращается синхронно с ее ядром, оказывая давление на рукава - тем более сильное, чем ближе они к галактическому ядру - в соответствии с уменьшением ее плотности к периферии. Возникает галактическая ударная волна, и на внутренней кромке рукавов образуется спиралевидная полоса сжатого межзвездного газа, в которой и рождаются звезды. Чем больше относительная скорость межзвездного газа и спиральных рукавов, тем мощнее галактическая ударная волна и тем сильнее сжат в ней газ. Соответственно чем сильнее сжат газ, тем интенсивнее идет в нем процесс образования звезд. В зоне коротации рукава вращаются почти синхронно с межзвездным газом, относительного движения почти нет, и ударной волны не образуется. Именно поэтому образование звезд в зоне коротации и вне ее происходит в разных условиях. Таким образом, коротационная зона оказывается выделенным узким кольцом - тором с радиусом 250 парсек - в "теле" (нашей) Галактики. Имеются основания считать, что Солнечная система находится как раз в зоне коротации, относительно спокойной - если иметь в виду насыщенность бомбардирующим материалом и лучевой нагрузкой. Зоне коротации приписывают привилегию особого места в Галактике, где может возникнуть и сохраниться известная нам - нуклеиново-белковая - форма жизни.

И все же "умеренная" метеоритная бомбардировка сыграла, возможно, ключевую роль в возникновении жизни на нашей планете, то есть, была даже необходимой. Два американских исследователя, Дэвид Кринг и Барбара Коэн, предположили, что внутренние планеты Солнечной системы - Марс, Венера, Земля и Меркурий - около 3,9 миллиардов лет назад подверглись бомбардировке огромными осколками планетного вещества - астероидами и метеоритами. По оценкам этих авторов, только на Земле должно было образоваться до 22 тысяч кратеров диаметром более 20 километров. По меньшей мере 40 из них должны были иметь диаметр около 1.000 километров, а несколько - свыше 5.000 километров. На Земле эти кратеры давно исчезли в результате геологических процессов. Большинство кратеров, обнаруженных в южном полушарии Марса, тоже образовалось в ту эпоху. Вся эта бомбардировка продолжалась недолго, около 200 тысяч лет. В среднем столкновения Земли с астероидами таких размеров, как тот, что позднее уничтожил динозавров, происходили тогда каждые 100 лет.

Никто прежде не предполагал, что описываемая катастрофа затронула всю внутреннюю часть Солнечной системы и была столь мощной: специалисты считали, что Земля и Луна претерпевали тогда соударения с облаком комет, а поскольку размеры комет (и, соответственно, кинетическая энергия их удара) много меньше, чем у астероидов, то и масштабы бомбардировки казались менее значительными. Кринг и Коэн, изучив образцы пород из лунных кратеров, нашли, что их химический состав соответствует содержанию изотопов не в кометах, а именно в астероидах, а также в метеоритах, которые обнаруживали на Земле.

При метеоритных ударах таких масштабов возникали трещины, из которых выделялась горячая вода, насыщенная органическими молекулами, и такие трещины могли стать очагами предбиологических процессов, которые привели к быстрому появлению жизни по окончании бомбардировки.

Жизнь могла возникнуть именно в горячей воде таких гидротермальных очагов. По мнению Кринга и Коэна, условия в трещинах метеоритов были настолько благоприятными для этого, что первые живые клетки могли появиться там уже через несколько сот тысяч лет после конца бомбардировки, то есть примерно 3,85 миллиардов лет тому назад. Эта дата, действительно, близка к возрасту обнаруженных в последние годы первых признаков жизни на Земле.

.....................

Немного о номере этой главы. Читатель, который уже ожидал, что им станет число 31, поскольку очевидная привязанность Автора к триплету 111, как будто, требует перехода от представления этого гомотриплета в четверичной системе (21) к представлению его в пятеричной, будет приятно разочарован доверием автора к своей сообразительности. Автор принимает, что Читатель давно усвоил и само понятие о системах счисления, и "равноправие" таких систем с различными основаниями. Другое дело - человеческая культура, где некоторые из этих систем исторически акцентированы (например, десятичная, как удобная для счета пальцами обеих рук, или пятеричная, которую - из тех же соображений - еще в XIX веке использовали китайцы, освободив другую руку для других дел). Гомотриплет (информационная сигнатура с тремя одинаковыми знаками) 111 выделен в таблице ниже, в которой - как и в предыдущем случае (Глава 21), но уже для пятеричной системы - он соответствует децимальному числу 31. Первые тридцать пять десятичных чисел (темные колонки) в пятеричной системе счисления записываются так (светлые колонки):

В соответствии с определением, пятеричная система счисления использует пять символов-цифр: 1, 2, 3, 4 и 0.

Вместо того, чтобы утомлять читателя однотипным комментарием, посвящая его номеру очередной главы, который соответствует одному и тому же числу в очередной системе счисления, Автору кажется гораздо выигрышней сразу представить это число общей таблицей в серии систем с основаниями от 1 до 20 (крупный шрифт - десятичные числа n, соответствующие числу 111в системах счисления, основания которых, P, обозначены мелким шрифтом):

Таблица, естественно, открывается числом 1. Система счисления с основанием 1 системой в принятом смысле, вообще говоря, не является. Число 111₁ в такой "системе" графически означает всего лишь десятичную тройку (3=1+1+1), соответствующую тройке римской - III(числу без разрядов). Таким же образом десятичному 111 соответствуют сто одиннадцать символов 1, представленных также без всяких разрядов, поскольку символа ноля в "сингулярной" (унарной) системе нет. Вот как оно выглядит (для удобства восприятия это число изображено тремя равными строками по 37 единиц):

1111111111111111111111111111111111111

1111111111111111111111111111111111111

1111111111111111111111111111111111111

Обратив, таким образом, внимание на число 1 и вспомнив о прошлом человечества, когда сингулярная система счисления была и единственной, и единственно возможной, Автор и главу эту хотел было обозначить приведенным трехстрочным числом. Но ни три римские цифры, ни три строки цифр арабских не показались ему уместными или "соответствующими" в контексте рассказа, и он ограничился "одноразрядным" числом, графемой (или нумералом) 1. Да и навязчивым быть не хотелось со своими предпочтениями - до поры, до времени.

Мы уже упоминали об особенности четверичного числа 111₄ (21) - способности делиться без остатка на три. Такой же способностью обладает семеричное число 111₇(57) и десятичное 111 (системы с Р>10 мы здесь не рассматриваем). Наибольшие общие делители d каждого из этих чисел равны: 7 = 13₄, 19 = 25₇ и 37 = 37₁₀. Делимость трехзначного числа в этих системах на d следует прямой (слева направо) пермутации: если на 37 (в системе P=10) делится, например, число 925, то тем же свойством обладают также числа 259 и 592 (но не 529 и не 295). Из этого следует делимость на 37 всех гомотриплетов - 111, 222, 333 и т.д. Те же рассуждения справедливы и в отношении чисел четверичной и семеричной систем. Владимир Щербак упоминает Луку Пачиоли, известного математика Возрождения, "изобретателя" бухгалтерского учета, друга и учителя математики самого Леонардо, которого "изумила цифровая симметрия десятичных чисел, кратных 37... Если одна из целей такой симметрии - привлечь внимание исследователя, то реакция Пачиоли говорит, что эта цель достижима". Привлечет ли такое же ИХ внимание позолоченная пластинка "Вояджера"?

Глава 211.

АБИОГЕННАЯ (ХИМИЧЕСКАЯ) ЭВОЛЮЦИЯ (VIII)

Гипотезы о происхождении жизни на Земле исходят в основном из двух предположений. Это либо гипотеза панспермии (что многих не устраивает, поскольку, как они полагают, лишь отодвигает событие в прошлое и не решает задачу), либо кажущееся гораздо более вероятным предположение о том, что на Земле земная жизнь и возникла. Варианта первой гипотезы мы коснемся позже (ему эта книга и посвящена), что до вероятного предположения, то его сторонники справедливо полагают, что его подтверждением может быть только эксперимент. Именно так считал и Виталий Гинзбург. "В настоящее время мы полагаем, - говорил он, - что знаем, из чего устроено все живое -- из электронов, атомов и молекул. Знаем строение атомов и молекул, а также управляющие ими и излучением законы. Поэтому естественна гипотеза о редукции -- возможности все живое объяснить на основе физики, уже известной физики. Образование в условиях, царивших на Земле несколько миллиардов лет назад, сложных органических молекул уже прослежено, понято и смоделировано. Казалось бы, переход от таких молекул и их комплексов к простейшим организмам, к их воспроизводству можно себе представить. Но здесь имеется какой-то скачок, фазовый переход. Проблема не решена, и я склонен думать, будет безоговорочно решена только после создания "жизни в пробирке"". Две выделенные здесь фразы требуют комментария. Сложные органические молекулы, о которых говорится в первой из них, свидетельствуют, конечно, о прогрессе в обсуждаемой области, однако, это еще слишком простая сложность (прошу прощения за невольный каламбур), и ее для обозначенных целей совершенно недостаточно. Уровень сложности, необходимый для моделирования возникновения жизни, определяется не только сложностью самих молекул (то есть числом и разнообразием атомов, их составляющих). Эти молекулы должны объединяться в реакционные циклы и гиперциклы и катализировать их звенья. При этом они должны быть способны формировать цепочки (линейные полимеры), которые - в свою очередь - должны быть способны сохранять информацию и дублировать ее - с ошибками, частота которых не должна превышать значения, позволяющего лишь немного модифицировать исходный контент для отбора оптимального варианта. Ничего похожего в пробирке пока не создано. Совсем недавно удалось химическим путем "собрать" рибонуклеотид, один из четырех основных "кирпичиков", из которых "сделана" РНК. Очень долгое время и эту задачу решить не удавалось. Гинзбург определенно оценивал ситуацию более оптимистично, чем она есть. Второй комментарий касается создания "жизни в пробирке". Мы уже говорили, что в привычном смысле эксперимент по созданию жизни в пробирке, скорее всего, бесперспективен. Для этого требуются другие пространственные масштабы - как минимум, масштаб планеты или, скорее, планетной системы. Временные масштабы также придется увеличить: очень возможно, что для такого эксперимента потребуются те же 3-4 миллиарда лет. О том, что надо будет сделать экспериментатору, чтобы оценить результат своей работы, мы вспомним позже, а пока отметим, что чудовищные расстояния, отделяющие нас от планетных систем, где возможна иная жизнь, вполне могут служить эквивалентом стеклянной стенки пробирки, отделяющей мир экспериментатора от нашего собственного и надежно предупреждающей возможную взаимную контаминацию живым материалом.

Исследователи по-прежнему пытаются проследить, могли ли в первичной атмосфере молодой Земли возникнуть молекулярные компоненты жизни, повторяя классический эксперимент Гарольда Юри и Стэнли Миллера по поискам "сложных органических молекул" в сосуде, где воспроизводится эта атмосфера и внешние воздействия на нее, включая электрические разряды. И ее газовый состав, и другие компоненты среды постоянно модифицируют - в зависимости от последних о них представлений, а для поисков "сложных органических молекул" используют все более изощренные методы и приборы, с помощью которых в продуктах даже исходного эксперимента удается обнаружить такие продукты (аминокислоты), которых не могли найти его авторы.

Конечно, такой подход не может иметь целью создание "жизни в пробирке". До того, как в таком сосуде могут возникнуть хиральная чистота биомолекул, генетический код и первые клетки, пройдет не меньше времени, нежели требуется для случайного воспроизведения одной страницы Войны и мира из рассыпанного набора.

Виталий Гинзбург прав, как нам кажется, совершенно в другом. Его слова фактически означают, что как только возникнет возможность "полевой" проверки результатов "стендовых" экспериментов по воспроизведению отдельных этапов абиогенной молекулярной эволюции, которая в принципе могла привести к возникновению жизни, такая проверка будет осуществлена неизбежно. Так устроен разум. А пока - несмотря на "привилегированное положение" нашей планеты в пространстве и во времени, описанное в предыдущей главе, мы совершенно не представляем себе, как это - или какие еще условия - определили, скажем, хиральную чистоту биологических молекул и почему выбор пал на левовращающие аминокислоты и правовращающие сахара. Что такое хиральность, можно прочесть повсюду. Суть ее выражает зеркальная симметрия рук человека. Обе руки повторяют друг друга в деталях, но на правую руку не наденешь левую перчатку - и наоборот. Так же устроены и некоторые молекулы - например, молекулы тех же аминокислот и сахаров.

Продукты чисто химического синтеза тех и других всегда представляют собой рацематы, то есть смеси равных количеств лево- и правовращающих молекул, энантиомеров (оптически активных изомеров, вращающих плоскость поляризации влево или вправо). Продукты же их биологического синтеза гомохиральны - иначе структуры их полимеров будут произвольно нарушены, что приведет к безусловной утрате необходимых функций. Больше того, поскольку продукты реакции право- и левовращающихэнантиомеров исключительно с правовращающим веществом не являются зеркальным отражением друг друга, они имеют разные физические свойства, например, растворимость в воде, и значит, они могут быть отделены друг от друга. Другими словами, оптически неактивные реактивы производят оптически неактивные продукты - вследствие работы законов термодинамики. Для разрешения рацемата (то есть для разделения энантиомеров) в реакцию должно быть введено другое гомохиральное вещество.

Происхождение гомохиральности неясно. Вероятность самостоятельного образования одного гомохирального полимера ничтожна; еще - и гораздо - ниже вероятность образования гомохирального полимера с определенной функциональной активностью. В принципе это означает, что процессы полимеризации, матричного копирования полимеров и формирования гомохиральности происходили одновременно и взаимосвязано, для чего потребовались весьма специфические - и в полном объеме пока неизвестные - условия, часть которых (в терминах мегамасштабных "естественных привилегий") описана выше. Таким образом, первые две из трех Великих Молекулярных Революций, приведших к возникновению жизни (1. Хиральность - 2. Генетический Код - 3. Клетка), совпадала по времени с двумя Большими Скачками, MajorTransitions, как их назвали Мэньярд Смит и Эорс Шатмари:

Эти процессы должны были иметь планетарный масштаб: жизнь вряд ли возникла в одной лужице (или у единственного глубоководного термального источника), распространяясь затем по всей Земле и преодолевая "враждебное окружение". Скорее всего, сходные события имели место во многих местах, после чего - при соприкосновении друг с другом - они в некоторых случаях конкурировали, в других кооперировались в общую систему. Более того, эти процессы можно уже связывать с жизнью, поскольку гомохиральныене-биологические вещества рацемизируются со временем. "Неживая" химия обсуждаемых процессов имеет тенденцию к равновесию (то есть к смерти, а не к жизни).

Предложены самые различные гипотезы естественного возникновения гомохиральности биологических макромолекул, основанные на некотором нарушении равновесия энантиомеров в рацемате, обусловленном, например, их круговым дихроизмом, то есть неравным поглощении фотонов света правыми и левыми энантиомерами с последующим отбором, - или бета-распадом, который управляется слабым ядерным взаимодействием, обладающем небольшой хиральностью, называемой несохранением четности, - или самоотбором, который наблюдал еще Пастер, - или сильным магнитным полем и т.п. Ни одна из них не убеждает оппонентов, ни одна из нихне являетсявполне удовлетворительной для объяснения обсуждаемого феномена, который продолжает выглядеть счастливой случайностью. Невольно отмечаешь, что возникновение "молекул жизни" (гомохиральных, разумеется) привязано в этих гипотезах к поверхности планеты (гипотеза Опарина) или к ее атмосфере (гипотеза, проверке которой был посвящен эксперимент Миллера-Юри). Между тем, быстрота, с какой на Земле возникла жизнь (практически сразу после образования планеты), наводит и на другие предположения.

Так называемые "плотные молекулярные облака" в  космосе - это, по земным меркам, сверхглубокий вакуум. Тем не менее, втаких облаках есть имолекулы, иорганическиевещества, ивозможность химических реакций. Виталий Гольданский предположил, что первичный органический синтез происходил именно в молекулярных облаках. По гипотезе Сванте Аррениуса, органическое веществовыпало на Земле вготовом виде. Объединенная гипотеза Аррениуса-Гольданского, тем не менее, также не выглядит удовлетворительной: химический синтез в молекулярных облаках, скорость которого чрезвычайно низка, не компенсирует разрушения продукта в условиях космоса. В то же время частички таких облаков чрезвычайно малы, и это открывает возможность для молекулярных флуктуаций.

Весьма любопытную гипотезу выдвинули Валерий Снытников и Валентин Пармон (http://evolution.powernet.ru/library/lifecreate.htm). Они предположили, что самоорганизация является таким механизмом воздействия протозвезды на свое окружение, который приводит к формированию одновременно и планет, и универсального природного каталитического реактора, в котором синтезируется органическое вещество. Это предположение авторы отслеживали в разработанных ими математических моделях. В основе самоорганизации лежит развитие коллективной неустойчивости, взаимодействие множества малых тел самого различного масштаба - от молекул до астероидов. Когда совокупная масса твердых тел в газе (т.е. в молекулярном облаке) начинает превышать определенную величину, коллективная неустойчивость движения этих тел и газа приводит к образованию разнообразных динамических структур (колец, спиралей, дисков, шаров и т.п.). Общая масса эта, концентрирующаяся вокруг протозвезды, увеличивается благодаря вращению всей системы, а локальное увеличение масс твердых тел происходит за счет слипания в газе вязких и рыхлых тел. Так происходит образование твердых катализаторов, содержащих в необходимой комбинации железо, кремний, никель в их природной распространенности. Поскольку в околозвездном облаке нет недостатка в субстратах катализа (окись углерода, водород и др.), начинают образовываться все более сложные органические молекулы. Все эти процессы радикально меняют характер неустойчивости. На фоне общей плотности появляются относительно стабильные сгустки вещества. Эти сгустки могут двигаться в самом произвольном направлении - подобно солитонам, одиночным волнам плотности. Оказалось, что давление газа в такой волне приближается к атмосферному земному, на два - и более - порядка превышая окружающее. Эта волна действует как саморегенерируемый (за счет протозвезды) каталитический реактор, температура которого остается более или менее постоянной - в силу охлаждения гелием, также сконцентрированным в этом сгустке (именно в таких условиях, считают авторы, и следует изучать синтез первичного органического вещества; они очень отличаются от условий обычных "земных" реакций типа эксперимента Юри-Миллера). Потенциально - как показывает моделирование - "космические солитоны" могут и разрушиться, но иногда они становятся"центрами кристаллизации" планет. При этом, двигаясь вокруг звезды, космический "солитон" теряет легкие составляющие - под действием солнечного ветра и деструктивного излучения. Далекие внешние планеты сохраняют первичные газы (и должны сохранять также первичную простую органику?). Более близкие к формирующемуся Солнцу "сгустки" собираются в планету, обогащенную тяжелыми и сложными органическими соединениями, которые могут служить субстратом для возникновения жизни (если она уже не зародилась - вместе с формированием хиральной чистоты молекул - до того, как сгусток приобрел вид первичной планеты). Образование планет из околозвездного облака в гравитационной физике детерминировано. Однако, место этого образования случайно. Там, где вода может находиться во всех трех фазовых состояниях - твердом, жидком и газообразном, - условия для возникновения жизни наиболее благоприятны.

Информация о том, как развивалась и что представляет собой наша Вселенная, накапливается стремительно и так же стремительно обогащает наши представления о происхождении жизни. В одном только в 2009 году была сделана серия весьма крупных открытий. Самые громкие из них - открытие запасов воды на Луне, открытие абиогенного метана на Марсе, открытие на спутнике Сатурна Титане озер жидких углеводородов с сезонными движениями из полушария в полушарие, открытие там же так называемых криовулканов, которые извергают жидкую воду вместо магмы. За пределами Солнечной системы - это открытие все более легких планет, "суперземель", масса которых приближается к земной, а некоторые состоят из горных пород; открытие, вероятно, нового типа сверхновых (на слух астронома, новая сверхновая - никакой не каламбур) - небольшой массы и с некоторыми аномалиями содержания элементов. Каждая из этих находок может самым существенным образом изменить мир, каким мы видим его сегодня.

Однажды достигнутая - в результате первой Великой Молекулярной Революции - хиральная чистота, совершенно необходимая для надежной работы машин матричного копирования, должна была немедленно закрепиться в составе конкурентоспособных каталитических гиперциклов. Воспроизведение абиогенных условий, которые к ней привели - задача чрезвычайно нелегкая и еще очень далека от решения, хотя сегодня уже показана возможность синтеза целого класса биологически важных органических соединений с 80%-ым доминированием одного из энантиомеров. Очень важно, что один из применяемых при этом катализаторов - фотозависимый. Света в молекулярном облаке, где формируется описанный солитон, более, чем достаточно.

Как сформировалась клетка, результат третьей Великой Молекулярной Революции и единица сегодняшней самостоятельной жизни, - разговор особый. Так или иначе, но компартментализация молекулярных процессов, которую она обеспечивает, приводит к весьма серьезным селективным преимуществам - дискретности и недолговечности, в формате которых наиболее эффективны отбор (конкуренция) и кооперация - со специализацией отдельных элементов и последующей многоклеточностью. Однажды достигнутая, клеточная организация жизни быстро переиграла любую альтернативную и стала доминирующей. В этой книжке мы не будем говорить о происхождении клетки. Это происхождение - как и возникновение хиральной чистоты биологических молекул - было, по-видимому, неизбежным. Мы обсудим здесь предмет, на наш взгляд, гораздо более интересный, предмет, завораживающий своей красотой и своей регулярностью, предмет, сконструированный из реальных молекул, но так, что его свойства могут быть описаны в совершенно абстрактных терминах.

О второй Великой Молекулярной Революции (возникновении генетического кода), которая обеспечила колоссальные селективные преимущества обладателям операционной системой молекулярной памяти, не так легко сказать "однажды достигнутая". Возникновение хиральной чистоты - процесс практически одноактный - в том смысле, что она либо есть (и тогда жизнь оказывается возможной), либо ее нет. Возникновение компартментализации - в том же смысле - не имеет промежуточных этапов: она либо есть, либо ее нет. Существование какой бы то ни было клеточной стенки и ее дальнейшая эволюция - события принципиально одноплановые. Генетический же код - в том смысле, какой в это понятие вкладывают учебники - просто не мог возникнуть сразу, "однажды". То, что обычно называется кодом - это предмет договора, условность, вещь конвенциальная. В отношении генетического кода нет договаривающихся сторон, поэтому этот термин иногда характеризуется как метафора. Он должен быть совершенно естественным продуктом, предметом физикалистского подхода в рамках молекулярно-биологической аксиоматики. В то же время - и мы это увидим далее - его организация очевидно выходит за эти рамки. Кроме того, он относится к двадцати белокобразующим аминокислотам, и его возникновение должно было, таким образом, пройти, по крайней мере, двадцать шагов, каждый из которых должен был учитывать не только пройденный уже путь, но и каким-то образом сообразовываться с дальнейшими. Более того, совершенно неочевидна и химия этих процессов. Необсуждаемым в учебниках свойствам генетического кода и выводам, которые за ними могут стоять, и посвящена вторая часть этой книжки, для которой первая, заканчивающаяся следующей главой, - необходимое вступление).

.....................

Несколько слов о номере этой главы. Несмотря на обещание не касаться более ставших скучными рассуждений относительно числа 111, помещаемых в конец очередной главы, Автор - с массой извинений - еще один раз напоминает о нем. В четырнадцатиричной системе счисления (таблица в Главе 1[II]) этому числу соответствует информационная сигнатура111₁₄. Почему мы опять о ней вспомнили - да еще в такой экзотической системе счисления - автор попытается пояснить позднее.

Глава G.

ПЕРЕХОД К БИОГЕНЕЗУ (IX)

Описывая молекулярные события пост-абиогенеза, которые привели к появлению примитивных биологических машин, профессор Марчелло Барбьери начинает с возникновения простейших из них - тех, что обеспечивали соединение однотипных молекул в полимеры; он называет их связывающими машинами, bondmakers. Не знаю, как поточнее перевести на русский этот термин, назову его, например, коннектором. Но не в том смысле, какой вкладывается в понятие связующее звено, а в том, каким обозначается инструмент для связи таких звеньев. Например, инструмент, с помощью которого две маленькие свинцовые "таблетки" сплющиваются в пломбу, зажимающую две веревочки, целость которых свидетельствует о сохранности опломбированного груза, - не помню, он, кажется, называется пломбир? Так что bondmaker можно перевести и смешным словом пломбир.

Некоторые из этих молекулярных машин связывали аминокислоты, другие - азотистые основания, третьи - сахара и т.д. Поскольку рибосомальные РНК - и даже их короткие фрагменты - способны в эксперименте способствовать формированию пептидных связей, первыми коннекторамимогли быть именно молекулы РНК небольшого размера. Стоит помнить при этом два обстоятельства.

Во-первых, эти коннекторы работали как ко-факторы, то есть, как энзимы (или рибозимы, как их называют). Другими словами, одна и та же молекула рибозима могла использоваться многократно. В какой-то мере этот процесс удалось смоделировать Сиднею Фоксу, который соединил аминокислоты в короткие нерегулярные цепи, осуществив безматричный синтез полипептидов; подобные полипептидные цепи были потом реально найдены, среди прочей простой органики, в метеоритном веществе.

Во-вторых, все эти Великие Молекулярные Революции, Большие Скачки и тому подобное - описывают события тех лет весьма условно. Рибозим мог работать как коннектор для полимеризации, скажем, нуклеотидов. Но ведь он и сам был молекулой нуклеотидного полимера! И должен был - совершенно по другой схеме - без предсуществовавших коннекторов - собраться, случайно обладая пригодившейся позднее функцией. Событие, конечно, возможное, но еще раз показывающее весьма метафорический характер выражения Молекулярная Революция. Порядковые номера этих Революций и Скачков тоже не менее условны: всё происходило - в известном смысле - очень быстро и в общем плавильном котле, где уловить порядок событий было бы просто невозможно. РНК-мир, весьма вероятно, существовал какое-то время - до появления ДНК, - но и ему предшествовали масштабные события, о которых можно пока только гадать. Причем температура этого "котла" могла быть и низкой: многие рибозимы эффективно работают у точки замерзания воды - и даже ниже. Каким образом произошел сдвиг к миру РНК от абиогенно сформированных накануне каталитических гиперциклов, обладающих некоторыми свойствами живых систем? Как РНК стала участником таких самоподдерживающихся реакций, а затем и вовсе вытеснила конкурентов из биогенного мейнстрима, оставив появившимся много позднее, но совершенно очевидно в результате ее победы, исследователям только одни вопросы?

В 70-х годах ХХ века в клетках некоторых организмов были обнаружены ферменты белковой природы, которые включали в свой состав кроме белка ещё и молекулу РНК. Вначале считалось, что молекула РНК является в таких комплексах лишь вспомогательным элементом. Однако, вскоре было замечено, что даже после удаления белка из ферментативного комплекса оставшаяся РНК способна катализировать специфическую реакцию. Более того, даже искусственно синтезированная РНК, входящая в состав изучаемых ферментов, может самостоятельно катализировать эту реакцию. Молекулы РНК, способные к катализу, были названы рибозимами. За их открытие в 1989 году Томас Чек и Сидни Альтман были удостоены Нобелевской премии по химии. Были обнаружены молекулы РНК, способные нести генетическую информацию и одновременно катализировать химические реакции. РНК была объявлена родоначальницей доклеточной жизни.

Позднее было показано, что у всех организмов именно РНК, находящаяся в каталитическом центре рибосом, отвечает за главный этап в сборке белков -- соединение аминокислот между собой. Открытие этого факта ещё более упрочило позиции сторонников РНК-мира. "Действительно, если спроецировать современную картину жизни на её возможное начало, разумно предположить, что рибосомы - структуры, специально существующие в клетке для дешифровки информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, и для производства белка, - возникли как комплексы РНК, способные к соединению аминокислот в одну цепочку. Так на основе мира РНК мог появиться мир белков". Функции РНК весьма многообразны. Они не только катализируют химические реакции, но и защищают клетки растений и низших животных от вторжения вирусов. У высших животных такие "малые РНК" могут участвовать в регуляции считывания генной информации с хромосом. В 1989 году нобелевский лауреат по химии Уолтер Гилберт ввёл в оборот выражение мир РНК, имея в виду полноценный, самостоятельный и способный к эволюции мир доклеточной жизни.

Теория РНК-мира, однако, полна противоречий. Сложность искусственного синтеза олигонуклеотидов заставила Фреда Хойла, известного британского астрофизика и "друга парадоксов", заявить, что идея РНК-мира "столь же нелепа, как и предположение о возможности сборки Боинга 747 ураганом, пронёсшимся над мусорной свалкой". Остатки первых примитивных клеток обнаруживаются в слоях, относящихся к периоду 3,5-3,8 млрд лет тому назад. Предположение же, что жизнь не могла зародиться раньше, чем 4 млрд лет назад, не оставляло времени для развития доклеточного РНК-мира. С этим согласились и такие сторонники (и основатели) гипотезы РНК-мира, как Чек и Оргел. Кроме того, было показано, что однонитчатая ДНК может служить даже лучшим ферментом, чем РНК. При этом ДНК гораздо более устойчива во внешней среде, что даёт ей немалое преимущество. Еще один доклеточный короткоживущий мир? Еще одна гипотеза - того же типа? Но есть и другие, и их множество.

Многие аспекты проблемы (термодинамика, упорядочивание, фрактальность и линейность живых систем)- описаны, например, в упомянутой выше книге Эрика Галимова (тоже, кстати, начатой в свободное время, то есть на больничной койке, но имеющей, в отличие от этой, скорее, характер монографии) и в других, опубликованных в разных странах. Не будем излагать все, отметим любопытные. Одна из гипотез - гидратная, как назвали ее авторы - В.Е. Островский и Е.А.Кадышевич - предполагает, что простейшие элементы живой материи многократно образовывались и, возможно, сегодня образуются в недрах Земли из метана (или другого углеводорода), селитры и фосфата в полостях газовых гидратов. Авторы называют ДНК и РНК простейшими формами доклеточной живой материи,а азотистые основания исахара, которые входят в состав нуклеиновых кислот, - простейшими элементами живой материи. В такой терминологии вирусы "и даже вироиды", как они пишут, следует рассматривать как живые субстанции. Гипотезу составляют три предположения, которые ее авторы формулируют следующим образом:

Авторы исходят из того, что живая материя зародилась именно на нашей планете, а не в недрах Вселенной и что она возникла из неорганических и простейших органических веществ. Они полагают, что живая материя возникала многократно и, возможно, образуется и в наше время там, где есть подходящие условия и соседствуют необходимые исходные минеральные вещества. При этом они считают, что ДНК и РНК возникли одновременно и были локализованы в одних и тех же местах, причем таких мест было немало на протяжении истории Земли. Вначале возникли ДНК и РНК, затем белки, а не наоборот.

Как упоминалось, одни каталитические гиперциклы жестко конкурируют с другими, но для успешной конкуренции они должны обладать способностью воспроизводиться с некоторыми изменениями, закрепляемыми в дальнейшем. Другими словами, они должны обладать тем, что называется наследственностью и изменчивостью. Существуют ли такие гиперциклы? С определенными оговорками - как считает упоминавшийся уже Валентин Пармон - в качестве варианта такого автокаталитического цикла можно рассматривать знаменитую реакцию Бутлерова (описанную в 1864г).Эта реакция представляет собой синтез различных сахаров из формальдегида в слабощелочных водных растворах в присутствии ионов кальция. Реакция является автокаталитической, поскольку сахара одновременно выступают и в роли катализаторов. Большой набор синтезированных в ходе реакции сахаров - это не что иное, как прототип мутаций, которые определяют критические концентрации субстрата - формальдегида, при которых можно ожидать исчезновения автокатализаторов при понижении этой концентрации. В дальнейшем реакция будет идти, имея новые параметры. Другими словами, изменения ("мутации") будут унаследованы новыми поколениями участников реакции.

Пармон полагает, что поскольку рибоза -- это сахар, а фосфорные и азотные соединения, необходимые для построения нуклеотидов, присоединяются к ней без серьезных проблем и в дальнейшем формируют полимеры (с помощью коннекторов Барбьери), то именно сахара  и есть основа всего живого. И именно молекулы на основе сахаров, а не нуклеотидов и аминокислот ответственны за биологическую память, то есть за отличие живого от неживого. И эти молекулы могли образоваться в ходе реакции Бутлерова.

Нельзя исключить, - говорит Пармон,- что реакция Бутлерова - не единственная автокаталитическая реакция, положившая начало естественному отбору и "жизни". Однако другие такие реакции пока не известны. Одним из очень привлекательных следствий описываемой гипотезы, которое отмечает ее автор, является то, что пребиотический бульон был, скорее всего, весьма разбавленным - только тогда начинается эффективная конкуренция молекул автокатализаторов за субстрат. Кроме того, отмеченные выше "мутации" в реакции Бутлерова возникают весьма быстро - за считанные минуты. А это означает, что "первые прототипы живых объектов могли появиться буквально за миллионы или даже за сотни тысяч лет, а не за миллиарды - о чем и свидетельствует геология".

Не менее привлекательно выглядит предположение о гомохиральности биологических молекул - в рамках той же гипотезы: поскольку практически все сахараобладают свойством хиральности, первая же молекула автокатализатора (моносахарида), имевшая существенные "эволюционные" преимущества, быстро вытеснила остальные.

Пармон дает следующее (физико-химическое) определение сакраментального предмета, о котором мы здесь говорим: "жизнь - это фазово-обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счет естественного отбора". Однако, без информационной компоненты такое определение сразу же лишает смысла обсуждавшиеся выше вопросы о том, являются ли живыми вирусы (за пределами клетки-хозяина), споры бактерий, плазмиды или бумажные версии геномов живых существ. В то же время на вопрос, откуда берутся фазово-обособленные формы, у химиков есть довольно убедительный ответ: известно, что при каталитическом синтезенекоторых полимеров - например, полипропилена или полиэтилена - продукт формируется сразу в виде отдельной фазы - микрогранулы или глобулы, внутри которой работает катализатор, который и производит эти полимеры.

Если все происходило именно так, - заключает Пармон, - тогда РНК и ДНК образуются на любой планете, геологическая история которой сходна с историей Земли.

Отметим, что приведенная выше гипотеза объединяет, таким образом, две упомянутые Молекулярные Революции - возникновение хиральности и возникновение клеток. Поскольку возникновение генетического кода (вторая из трех Революций) вероятно- и мы это увидим - выходит за пределы химической трактовки, о нем мы поговорим отдельно, а пока вернемся к первому Большому Скачку молекулярной эволюции Смита и Шатмари (происхождение генов). Следующим его этапом - после возникновения молекулярных коннекторов - стало формирование машин матричного копирования - copymakers, как их назвал Марчелло Барбьери, амплификаторов, как - тоже не слишком удачно - переведем на "русский" это слово мы. Копирование линейной матрицы - элементарный акт дупликации гена - первый шаг возникновения феномена наследственности. Если следующий Большой Скачок определяется как возникновение протеинов, то название первого - абсолютно неудачно. Гены, то есть информация для производства протеинов, не могут существовать отдельно от этих протеинов: информация термин не самодостаточный, а функциональный, предусматривающий определенную цель, самореализацию, прочтение. Два этих химически несравнимых мира - мир нуклеиновых кислот и мир протеинов - должны быть взаимно сопоставлены, чтобы один из них стал хранителем информации, а другой был организован в соответствии с этой информацией. Линейная запись информации, способная к матричному копированию (с некоторыми ошибками), идеально подходит для того, чтобы стать геном. Белковые молекулы, способные формировать разнообразнейшие трехмерные структуры, идеально подходят на роль ферментов (которыми в РНК-мире были куда менее эффективные рибозимы), а также других структур. Для сопоставления нуклеиновых белков и протеинов должны были возникнуть - и возникли - особые машины codemakers, в терминах Барбьери. Назовем их декодерами. Это слово подчеркивает не только простую причастность к чтению и реализации генетической информации, но и основную функцию этих молекул - ее дешифровку, то есть движение информации от гена, где она закодирована, к белку, который представляет расшифрованный текст. Что это за машины, и что это за феномен - генетический код, мы обсудим позднее. А пока...

.....................

...а пока поясним символ этой главы, и причину его выбора. Дело просто в том, что в мире нуклеиновых кислот латинская буква G символизирует одно из четырех азотистых оснований - гуанин (мы так и будем писать ее далее - прописью и курсивом). Это самое "тяжелое" основание (округленная молекулярная масса - 151) с химической формулой:

Дублет GG триплетного генетического кода контролирует синтез самой "легкой" аминокислоты - глицина, трехбуквенный символ которой - Gly (Гли - "по-русски"), а однобуквенный - а мы в дальнейшем будем использовать именно однобуквенные латинские символы (и будем писать их полужирным шрифтом в прописном варианте) - G. Ее округленная молекулярная масса - 75, а структурная химическая формула -

Наконец, если известную всем таблицу генетического кода представить "в плоском варианте (4 х4)", то есть приняв во внимание только две первые кодирующие буквы и оставив, таким образом, только вертикальную (первые буквы кодонов) и горизонтальную (вторые буквы кодонов) координаты (выделены серым), а кодирущие буквы (азотистые основания) вдоль этих координат упорядочить по нарастанию молекулярных масс, то глицин G, кодируемый дублетом GG, займет шестнадцатую клетку (в правом нижнем углу таблицы):

Десятичное число 16 в системах счисления с основаниями, большими, чем 16, записывается символом G (который в данном случае является цифрой, а не буквой). Пронумеровав приведенную таблицу генетического кода в этих системах счисления построчно, получим:

Забавное тройное совпадение, не правда ли? Благодаря ему Автор и выбрал номер этой главы - выбор, конечно, произвольный. Но Бог не играет в кости, и совпадения, о которых пойдет речь далее, будут уже не так забавны. Более того, они вряд ли будут даже совпадениями. Замечу теперь, что практически все идеи, которые лежат в основе последующих рассуждений, содержатся в этом пояснении - явно или нет.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

МАШИНА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДИРОВАНИЯ

Глава G@С.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД - ЯВЛЕНИЕ "ГЕРОЯ" (Х)

События, связанные с эволюцией Вселенной и коротко описанные выше, привели, в конечном счете (а может быть, и "в том числе") к возникновению жизни, центральным феноменом которой стало объединение мира нуклеиновых кислот и мира белков в единую автокаталитическую суперсистему, для чего потребовался и был доведен до необходимого состояния так называемый генетический код - связующее звено обоих миров. Генетический код - это набор инструкций для перевода нуклеотидной последовательности в полипептидную. Таким образом, сегодняшний код составляют два компонента. Первый - кодирующий -компонент - это четыре азотистых основания (или нуклеотида, когда они фосфорилированы и составляют цепи РНК или ДНК).

Общее обозначение азотистых оснований приведено в таблице:

Из них состоит полинуклеотид - рибо- или дезоксирибонуклеиновая кислота, РНК или ДНК. В случае РНК четыре нуклеотида - это два пурина (аденин и гуанин в табличках

ниже) и два пиримидина -урацил и цитозин. В молекуле ДНК одно из перечисленных оснований - урацил - заменен на тимин (T):

Полимером правовращающего сахара - рибозы или дезоксирибозы - в цепочку РНК или ДНК соединены трифосфаты этих оснований. Здесь показаны структуры одноцепочечных молекул ДНК (вверху) и РНК (внизу):

Второй - кодируемый - компонент генетического кода - это аминокислоты, из которых состоят полипептиды или белки. Из более ста пятидесяти природных аминокислот кодируемыми являются только 20:

Для обозначения аминокислот (напомним, что кодируемыми являются альфа-L-аминокислоты) используют либо трех-, либо однобуквенные символы; мы - как уже сказано - будем пользоваться последними. В таблице выделены гидрофильные (синие ячейки и белые буквы названий) и гидрофобные (желтые ячейки) аминокислоты, аминокислоты, способные нести заряд, отмечены знаками (+) или (-), ароматические аминокислоты (бирюзовые ячейки в колонке символов, иминокислотапролин - бирюзовое выделение); серусодержащие аминокислоты (желтые ячейки в колонке символов). В формуле молекул справа - одна и та же константная часть (участвующая в пептидной связи; полужирный шрифт), слева - боковая часть молекулы или радикал (R). Молекула пролина приведена к общей схеме гипотетическим размыканием (релаксацией) иминного кольца.

Очевидно, что аминокислоты отличаются друг от друга химической природой боковой цепи, которая состоит из группы атомов в молекуле аминокислоты, связанной с ?-углеродным атомом и не участвующей в образовании пептидной связи при синтезе белка. Всё разнообразие особенностей структуры и функции белковых молекул связано с химической природой и физико-химическими свойствами радикалов аминокислот. Именно благодаря им белки наделены рядом уникальных функций, не свойственных другим биополимерам, и обладают химической индивидуальностью. Благодаря им, вновь синтезирующаяся полипептидная цепочка приобретает вторичную структуру, образуя определенной длины однотипные спирали, складчатость и повороты (изломы). Эта структура, в свою очередь, складывается в уникальную третичную, которая и обладает определенными функциями. Они могут быть усилены или модифицированы четвертичной белковой структурой, которую формируют уже не отдельные полипептиды, а их комбинация.

Это общие сведения (trivia) о компонентах генетического кода. Приводим его стандартную (каноническую) таблицу. Темно-серым выделены в ней кодирующие и кодируемые элементы группы вырожденности IVоктета 1 (см. ниже); светлым - элементы октета 2 групп вырожденности I (темно-серые), III (светлее) и II (еще светлее). Чтобы подчеркнуть характер непосредственных участников процесса декодирования, то есть молекул РНК, четырьмя основаниями в таблице часто выбираются основания U, C, A и G. Именно на таком порядке настаивал Френсис Крик - не помню точно, почему, - может быть, потому, что, скажем, теория граничных орбиталей химической реактивности, которая была разработана для сравнения вероятностей стабилизации избыточных электронов для различных ДНК-составляющих, предсказывает снижение электронного сродства и потенциалов ионизации, подтверждаемое экспериментальными данными, именно в порядке T>C>А>G.

Функция молекулы ДНК - не декодироание, но хранение генетической информации. Поскольку выбор "главной" из этих двух функций - задача очевидно нелепая, таблицы кода с основаниями Т, C, A и G встречаются не менее часто.

Напомним теперь восемь основных свойств генетического кода, определяющих сопоставление нуклеотидов и аминокислот, и девятое - альтернативное.

.....................

"Номер" этой главы назван "инициалами" ее "главного героя" - GeneticCode. Автор хотел, однако, не только отметить их совпадение с принятым обозначением пары гуанин-цитозин (GC), но акцентировать комплементарность этой пары, которую в названии главы подчеркивает вторая комплементарная пара - аденин-тимин (АТ), символ которой (предлог at) обозначается на "компьютерном языке" знаком @. Если пару АТ встроить между G и C вся четверка - G>А>||>Т>C- оказывается упорядоченной по массе и зеркально симметричной по комплементарности относительно центра, отмеченного двумя короткими вертикалями. В составе двуцепочечной молекулы нуклеиновой кислоты пара GC демонстрирует сильное, S, взаимодействие, образуя три межнуклеотидных водородных связи C?G (нижняя пара на рисунке), в то время, как пара АТ (верхняя часть рисунка, A=T) демонстрирует слабое, W, взаимодействие:

Результатом комплементарности пар оснований является первое правило Чаргаффа: число гуанинов (G) в двуцепочечной ДНК равно числу цитозинов (С), а число аденинов (А) равно числу тиминов (Т). Это правило стало одним из краеугольных камней открытия спиральной структуры этой молекулы, о чем можно прочитать в любом учебнике.

Позднее мы коротко коснемся и так называемого второго правила Чаргаффа, которое относится только к одной природной полинуклеотидной цепи. Существуют и некомплементарные взаимодействия пар оснований - "качающиеся" и хугстеновские (см. ниже). В природе все намного интереснее и богаче, чем в учебнике. Мы не можем обусловить начало жизни только формированием генетического кода (тогда ее дефиниция оказалась бы не слишком трудной задачей и упомянутое выше следствие теоремы Гёделя удалось бы обойти), какие-то свойства жизни мы различаем и до этого события, но беспрецедентная универсальность кода - при физико-химической произвольности - делает его едва ли не главной меткой нуклеиново-белковой жизни. И далее мы будем говорить именно о генетическом коде.

Глава 11.

МЕХАНИКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДИРОВАНИЯ (XI)

Об этом можно прочитать в любом учебнике. И все же - чтобы облегчить понимание последующих рассуждений - позволим себе очень коротко остановиться на работе машины кодирования. Барбьери связывает формирование таких машин с возникновением молекул, названных им codemakers - термин, который мы выше перевели как декодеры.

Что это за молекулы? В тех случаях, когда генетическую информацию содержит ДНК (другие варианты мы не рассматриваем, поскольку они принципиально не отличаются от общей схемы), первой такой молекулой становится информационная или матричная РНК (иРНК или мРНК) - комплементарная копия отрезка той нити ДНК (минус-нити или Nonsense, N, "бессмысленной"), которая, в свою очередь, в двойной цепи комплементарна кодирующей, "смысловой" (Sense, S, то есть, содержащей ген) или плюс-нити. Между прочим, двунитевую структуру ДНК обозначают иногда не только как NS, но также - соответственно - как WC, чтобы подчеркнуть совпадающими порядками букв парадоксальный ум Джеймса Уотсона, не всеми с порога принимаемый и понимаемый. мРНК, как правило, содержит копию гена, которая, как правило же, начинается с триплета AUG, кодирующего аминокислоту метионин - М. Этот триплет называется старт-кодоном или кодоном инициации. Транскрибируемый фрагмент ДНК заканчивается сразу перед одним из кодонов терминации (стоп-кодоном). Детали матричного синтеза мРНК или транскрипции (промоторные зоны плюс-цепи ДНК, работу и характер РНК-полимераз и проч.) и детали строения самой мРНК (например, наличие и вариации поли-А сигнала и проч.) большого значения для нас здесь не имеют. У эукариот трансляции, то есть, переводу генетической информации в полипептид, предшествует так называемый процессингмРНК, в ходе которого из тела этой молекулы вырезаются некодирующие сегменты, интроны, а оставшиеся сегменты, экзоны, формируют кодирующий полинуклеотид. У прокариот интронов нет, их мРНК готова к трансляции сразу после синтеза. Дальнейшие события реализации генетической информации, то есть, синтеза полипептида, кодированного в полинуклеотиде, описываются в учебниках примерно так, как коротко изложено ниже.

После транскрибирования мРНК не остается комплементарно связанной с ДНК-шаблоном; она освобождается от ДНК, которая затем восстанавливает свою двойную структуру. В одной эукаритической клетке количество молекул мРНКможет составлять свыше 10.000. Наряду с молекулами мРНК на ДНК образуются и другие транскрипты, в том числе молекулы рибосомной и транспортных РНК, которые также имеют важное значение в реализации генетической информации. Все эти РНК называют еще ядерными. Наиболее обильными РНК в клетках всех видов являются молекулы рибосомной РНК (рРНК), которые выполняют роль структурных компонентов рибосом. У эукариот синтез рРНК контролируется огромным количеством генов (сотни и тысячи копий) и происходит в ядрышке. Не похоже, что структура рРНК имеет серьезное значение для обсуждаемой далее формальной организации генетического кодирования, и мы не станем на ней останавливаться. Совершенно другую роль в этих процессах имеют встречающиеся в клетке в несколько меньших количествах молекулы транспортных РНК (тРНК), которые участвуют в декодировании информации, трансляции. Это те самые декодеры или молекулы-посредники (codemakers Барбьери), - которые обусловливают специфическую связь между хранилищем генетической информации, нуклеиновыми кислотами, и строительным материалом, служащим для ее реализации, то есть для конструирования пептидов - аминокислотами.

Роль транспортных РНК в синтезе белка была постулирована еще до их открытия. В 1955г. Крик приписал им функцию адаптера, который может нести аминокислоту и образовывать водородные связи с кодирующей полинуклеотидной матрицей. Гипотеза адаптера оказалась необходимой в связи с упоминавшейся уже невозможностью обнаружить между аминокислотами и нуклеиновыми кислотами стереохимическое соответствие, достаточное для того, чтобы обеспечить считывание генетического кода. В 1957г. в лаборатории Мэлона Хогланда было показано, что в ходе белкового синтеза активированные аминокислоты переносятся на особый тип РНК, получивший тогда наименование растворимой РНК и называемой теперь транспортной.

Стереохимия тРНК хорошо изучена и весьма характерна. Мы остановимся на ней поподробнее. Типичная молекула тРНК - это полинуклеотидная цепь длиной 75-90 (по преимуществу, 76) нуклеотидов. Молекулярные массы тРНК лежат в пределах 17.000-35.000. Часть оснований нуклеотидных пар, уже после синтеза тРНК, в определенных положениях модифицирована, это неканонические, редкие, так называемые (минорные), составляющие до 10% от общего числа. Среди них - дигидроуридин (D), псевдоуридин (?) и инозин (I); последний играет существенную роль в узнавании кодона. В дополнение к этим модификациям несколько нуклеозидов метилированы. Все эти модификации - результат посттранскрипционного процессинга тРНК, которая копируется с "нормальной" матрицы. В 75% случаев молекулы тРНК открываются5?-гуанином (он фосфорилирован) и во всех случаях завершается триплетом ССА-3?.

Вторичная структура этой молекулы сформирована четырьмя короткими двуцепочечными стеблями и напоминает клеверный лист.

Каждый из четырех стеблей состоит из 4-7 уотсон-криковских пар, образующих двойные спирали. Сами стебли носят названия акцепторного, антикодонного, а также D(содержащий дигидроуридин) и T (содержащий риботимидин). Некоторые нуклеотиды консервативны и их позиции в составе тРНК остаются инвариантными - либо полуинвариантными, если сохраняется их пуриновая или пиримидиновая природа. На акцепторном стебле тРНК имеется участок связывания с аминокислотой; он неспецифичен и для всех аминокислот один и тот же: ССА-3'. Противоположный стебель содержит одноцепочечную петлю с антикодоном, распознающим кодон на мРНК. Две другие, боковые, петли предназначены для связывания с рибосомой и с аминоацил-тРНКсинтетазой (АРСазой). Четвертая, не всегда выраженная, петля так и называется - дополнительная или вариабельная (V). У тРНК, узнаваемых АРСазами класса I, она, как правило, короче (4-5 нуклеотидов), у тРНК, узнаваемых АРСазами класса II - длиннее (13-21 нуклеотидов).

Третичная (пространственная) структура любой тРНК складывает все ее четыре ветви (стебли с петлями) в так называемую Г-форму (L-форму, если использовать латиницу):

Г-форма состоит из двух почти перпендикулярных друг другу спиралей А-РНК (11 пар оснований на виток). Два конца буквы Г образованы ССА-3`-концом и антикодонной петлей, которые находятся на расстоянии 80е друг от друга. Наружный край угла буквы Г образован Т-петлей. Акцепторный и Т-стебли уложены один вслед за другим и образуют единую двойную спираль. В примерно такую же структуру (только с расхождением осей на 26®) уложены антикодонный и D-стебли. Эта структура на предыдущем рисунке обозначена жирной черной кривой.

Уже цитированный Др.Зенгер назвал тРНК "сокровищницей стереохимической информации". Он отмечает, что кроме уотсон-криковских пар, ответственных за большую часть горизонтальных взаимодействий между основаниями (особенно в стеблях), в тРНК имеется ряд нестандартных пар и триплетов. Такие пары располагаются в основном с наружной стороны угла и в шарнирной области буквы Г. "Качающаяся пара" G₄-U₆₉ дрожжевой фенилаланиновойтРНК входит в состав акцепторного стебля. По структуре она сходна с уотсон-криковской и не нарушает двойной спирали, а только создает небольшую выпуклость в сахарофосфатном остове. Обратная непланарная - хугстеновская - пара m¹A₅₈-T₅₄ возникает благодаря блокаде уотсон-криковской из-за метилированного аденина-58, и хугстеновское спаривание оказывается единственно возможным способом образования водородных связей с другим основанием (курсив здесь далее в этой главе - до новой ссылки - цитата из книги Зенгера). Пурин-пуриновая пара-m²G₂₆-A₄₄ "длиннее", чем обычная уотсон-криковская и в значительной мере непланарна; именно она ответственна за 26®-ое расхождение антикодонового и D-стеблей.

В тРНК имеется несколько триплетов, в которых уотсон-криковскую пару дополняет третье основание, присоединенное со стороны главного желобка либо одной (m²G₁₀-С₂₅-G₄₅), либо двумя (G₂₂-С₁₃-m⁷G₄₆ и A₂₃-U₁₂-A₉) водородными связями;во всех этих триплетах представлена и параллельная, и антипараллельная ориентация полинуклеотидных цепей. Большинство "третичных" водородных связей образуется между консервативными основаниями.

Многочисленные вертикальные стэкинг-взаимодействия, наличие которых чрезвычайно характерно для архитектуры тРНК, укрепляют эту структуру. В дрожжевой фенилаланиновой тРНК только 42 основания из 76 входят в спиральные участки, но в стэкинг-взаимодействии участвует 71 основание. Схема стэкинга в спиральных доменах тРНК практически такая же, как и у двуцепочечных А-РНК, однако, перекрывание оснований несколько сильнее, и плотность спирали эквивалентна структуре с числом пар, несколько меньшим, чем 11. В отдельных местах молекулы тРНК основание одной цепи встраивается между двумя основаниями другой (интеркаляция), при этом возникает особый вид стэкинга.

Антикодоновый триплет также имеет спиральную структуру и формирует стопку. Кодон информационной РНК образует с антикодоном уотсон-криковские и "качающиеся" пары и, таким образом, на антикодоновом стебле появляется двойная мини-спираль. Поскольку "качающаяся" пара располагается на дальнем конце этой спирали, антикодон может найти оптимальное положение для спаривания. Другими словами, чтобы образовалась "качающаяся" пара, кодону не нужно принимать какие-то необычные конформации, а это согласуется с тем, что на рибосоме все кодоны должны находиться в одной и той же структурной конфигурации для обеспечения их геометрической эквивалентности и быстрого считывания.

Пусть - в порядке гимнастики воображения - Читатель теперь представит себе, что вся эта весьма нетривиальная структура "считывается" в клетке с хромосомной ДНК-матрицы, которая имеет самую обычную монотонную спиральную организацию.

Молекула тРНК отличается и другими структурными особенностями, но и приведенного цитирования из весьма основательного труда Зенгера достаточно, чтобы Читатель понял, что представленная в следующих главах формализация (всегда ведущая к фактическому упрощению) схемы генетического кодирования, в которой молекула тРНК занимает одну из ключевых позиций, сама по себе требует изряднойумственной отваги. Не меньшая отвага нужна, чтобы удержаться от дальнейших упрощений, отличающих, например, креационизм.

Найдено несколько десятков (теоретически 61) индивидуальных тРНК, так как каждая из них способна переносить в процессе белкового синтеза единственную аминокислоту. Конкретные тРНК называют по имени той протеиногенной аминокислоты, которую они акцептируют (например, лизиновая тРНК). Если одна и та же аминокислота акцептируется несколькими индивидуальными тРНК, то последние называют изоакцепторными и нумеруют (например, одна из тРНК для валина - тРНК^вал1).

Несмотря на то, что молекулы тРНК строго специфичны, и каждой из них соответствует собственный антикодон и присоединяемая аминокислота, они не являются полноценными посредниками между этими аминокислотами и этими (анти-)кодонами. Последние - это часть структуры тРНК, что до первых, то тРНК не узнают их в принципе, да и садятся они на один и тот же триплет тРНК - концевую последовательность -ССА-3`, не различающую аминокислоты. Требуется еще один посредник, который бы узнавал обе эти молекулы так же безошибочно, как кодон узнает антикодон - и связывал их. Правила узнавания кодона и антикодона, приводящие к выбору той или иной аминокислоты для роста цепочки полипептида, называются генетическим кодом. Эти правила имеют линейный, матричный характер. Ясно, что их недостаточно, чтобы аминокислота нашла свой антикодон (в своей тРНК), поскольку 3`-последовательность, на которую она садится, у всех тРНК одна и та же. Рибосомы же, где происходит полимеризация аминокислот, различают именно тРНК. Таким образом, должна существовать еще, как минимум, одна молекула, способная различать аминокислоты и соответствующие им тРНК. Этот минимум Природа реализовала в виде молекулы аминоацил-тРНК-синтетазы, АРСазы. АРСазы способны различать и фиксировать на своей поверхности каждую из всех двадцати аминокислот. Одновременно они различают и соответствующие изоакцепторные тРНК. Рибосома имеет общий сайт связывания для всех тРНК и не различает их. Других молекулярных посредников между записанной в нуклеиновой кислоте и реализуемой в виде полипептида информации нет, и генетическое кодирование объединяет только три молекулы: тРНК с ее антикодоном, соответствующая ему аминокислота и фермент АРСаза. АРСаза способна присоединять еще и три остатка фосфорной кислоты, служащие источником энергии для реакции аминоацилирования тРНК, которую и катализирует АРСаза. Поскольку мы рассматриваем здесь не весь механизм синтеза белков, а только его кодировку, то есть, машину кодирования, а не машину синтеза, о других молекулярных деталях этой машины - различных полимеразах и других ферментах, информационных и рибосомальных РНК, самих рибосомах и т.п. - мы говорить не будем.

Таким образом, генетический код, как соответствие триплета оснований той или иной аминокислоте, реализуется не как взаимное узнавание (рекогниция, для которой не существует физико-химических оснований), а как узнавание одного и того же посредника - белка АРСазы, структура которого имеет соответствующие сайты. Это узнавание должно иметь вполне убедительную стереохимическую основу. И тем не менее, малая величина аминокислот и однотипная стереохимия тРНК представляют серьезные трудности для рекогниции. Справедливости ради стоит, однако, сказать, что тРНК все же несколько отличаются друг от друга - и не только антикодоном: имеют место небольшие нуклеотидные отличия, так что тРНК с разными антикодонами несколько различны и по своей пространственной конфигурации.

Детальному анализу структуры и функции АРСаз посвящены очень основательные обзоры Карла Вёзе; на русском языке о них довольно подробно можно прочесть в популярных статьях замечательного Соровского Образовательного Журнала. Нас интересуют здесь лишь основные характеристики этих ферментов. Википедия - вполне корректно - трактует АРСазу следующим образом:

"Аминоацил-тРНК-синтетаза (АРСаза) - фермент, катализирующий образование аминоацил-тРНК в реакции этерификации определенной аминокислоты с соответствующей ей молекулой т РНК. Для каждой аминокислоты существует своя АРСаза. АРСазы обеспечивают соответствие подготавливаемых ими к встраиванию в белок аминокислот и нуклеотидных триплетов антикодона тРНК, таким образом, обеспечивая правильность происходящего в дальнейшем считывания генетической информации с мРНК при синтезе белков на рибосоме.

На первом этапе происходит активация аминокислоты АТРазой:

аминокислота+ АТР?аминоацил-AMP +РР_i (пирофосфат).

На втором этапе активированная аминокислота соединяется с соответствующей тРНК:

аминоацил-AMP + тРНК?аминоацил-тРНК + АМР.

Суммарное уравнение двух реакций:

аминокислота + тРНК + ATP ?аминоацил-тРНК + AMP + PP_i

Сначала в активном центре синтетазы связываются соответствующая аминокислота и АТФ. Из трёх фосфатных групп АТФ две отщепляются, образуя молекулу пирофосфата (PPi), а на их место становится аминокислота. Образованное соединение (аминоацил-аденилат) состоит из ковалентно связанных высокоэнергетической связью аминокислотного остатка и АТФ. Энергии, содержащейся в этой связи, хватает на все дальнейшие этапы, необходимые для того, чтобы аминокислотный остаток занял своё место в полипептидной цепи (то есть в белке). Аминоацил-аденилаты нестабильны и легко гидролизуются, если диссоциируют из активного центра синтетазы. Когда аминоацил-аденилат сформирован, с активным центром синтетазы связывается 3'-конецтРНК, антикодон которой соответствует активируемой этой синтетазой аминокислоте. Происходит перенос аминокислотного остатка с аминоацил-аденилата на 2'- либо 3'-ОН группу рибозы, входящей в состав последнего на 3'-концеаденинатРНК. Таким образом синтезируется аминоацил-тРНК, то естьтРНК несущая ковалентно присоединённый аминокислотный остаток. От аминоацил-аденилата при этом остаётся только АМФ. И аминоацил-тРНК, и АМФ освобождаются активным центром.

Каждая из двадцати аминоацил-тРНКсинтетаз должна всегда прикреплять ктРНК только свою аминокислоту, узнавая только одну из 20-ти протеиногенных аминокислот, и не связывая другие похожие молекулы, содержащихся в цитоплазме клетки. Аминокислоты значительно меньше тРНК по размерам, неизмеримо проще по структуре, поэтому их узнавание является значительно большей проблемой, чем узнавание нужной тРНК. В действительности, ошибки имеют место, но их уровень не превышает одной на 10,000 - 100,000 синтезированных аминоацил-тРНК. Некоторые аминокислоты отличаются друг от друга очень слабо, например, лишь одной метильной группой (I иV,A и G). Для таких случаев во многих аминоацил-тРНКсинтетазах эволюционировали механизмы, избирательно расщепляющие ошибочно синтезированные продукты. Процесс их распознавания и гидролиза называют редактированием...

Все аминоацил-тРНКсинтетазы произошли от двух предковых форм, и объединены на основе структурного сходства в два класса. Эти классы отличаются по доменной организации, структуре главного (амино-ацилирующего)домена, способу связывания и аминоацилирования тРНК. Аминоацилирующий домен аминоацил-тРНК синтетаз 1-го класса образован так называемой укладкой Россмана, в основе которой лежит параллельный ?-лист. Ферменты 1-го класса являются в большинстве случаев мономерами. 76-й аденозин тРНК они аминоацилируют по 2'-ОН группе. Ферменты 2-го класса имеют в основе структуры аминоацилирующего домена антипараллельный ?-лист. Как правило, они являются димерами, то есть имеют четвертичную структуру. За исключением фенилаланил-тРНКсинтетазы все они аминоацилируют 76-й аденозин тРНК по 3'-ОН группе. Каждый класс дополнительно делится на 3 подкласса - a,b и c по структурному сходству...

Глобула аминоацил-тРНКсинтетазы состоит из двух основных доменов - аминоацилирующего, в котором располагается активный центр и происходят реакции, и антикодон-связывающего, узнающего последовательность антикодонатРНК..."

Этот довольно пространный отрывок дает только самое общее впечатление о сложности структуры и функции АРСаз. Помимо основных описанных функций, они выполняют в клетке и другие, называемые неканоническими; мы касаться их не будем.

И все же функция упомянутого выше антикодон-связывающего домена не является абсолютным условием аминоацилирования тРНК. Нина Энтелис в связи с этим отмечает, что "для аланиновой АРСазы, например, основным элементом узнавания служит неканоническая пара G-U в аминоакцепторном стебле. При замене этой пары на G-C, A-U и даже на U-G аланиновая тРНК теряет способность аминоацилироваться аланином. Если же в любой другой тРНК заменить третью пару аминоакцепторного стебля на G-U, то эта тРНК приобретает сродство к аланиновой АРСазе и способность присоединять аланин. Таким образом, для распознавания своей тРНК аланиновой АРСазе (и она не исключение) достаточно небольшого участка аминоакцепторного стебля". У сериновой и лейциновой АРСаз E.coli антикодон также не участвует во взаимной рекогниции. Это, в частности, значит, что изменение антикодона в таких случаях - а иногда и в других, когда даже весь антикодон участвует в узнавании своей АРСазой, - не сможет повлиять на исходную специфичность аминокислоты - разве что сделает ее несколько менее эффективной.

Стоит еще раз упомянуть две особенности АРСаз. Во-первых, это очень различные в структурном отношении белковые молекулы, преимущественно классифицированные только по узнаваемому субстрату. Во-вторых, они обладают столь высокой специфичностью, что для ее характеристики даже используется особый термин - сверхспецифичность. Это свойство, отмечает Ольга Лаврик, тем более уникально, что "задачу специфичности АРСазы решают дважды: на стадии активации аминокислоты и на стадии взаимодействия с тРНК". И это при скорости роста полипептидной цепи в 20 аминокислот в секунду (для прокариот; у эукариот эта скорость на порядок меньше).

А теперь - имея в виду все, о чем мы только что рассказали, - отметим следующие два обстоятельства:

и зададимся такими вопросами: если генетический код столь феноменально консервативен, что оказался способным практически не измениться за три с половиной миллиарда лет (о чем свидетельствует его универсальность), то:

Ответ на первый вопрос несложен: быстро. Очень быстро - в масштабах времени, прошедших с той поры, как он сформировался. Второй вопрос вызывает встречный: Каким "таким"? Ответ на него остается загадкой, ей посвящена оставшаяся часть книги, из которой Читатель, возможно, вынесет представление о неслучайности существующей версии. Третий вопрос возвращает нас к гипотезе Георгия Гамова, с которой фактически началась эра ДНК, то есть, молекулярная биология, и с которой мы начнем ответ на упомянутый встречный вопрос в следующей главе.

.....................

Число 11, вынесенное в заголовок этой главы, хотя и менее выразительное, нежели число 111, в определенном контексте также могло бы служить информационным символом. В конце концов, параллель между тремя единицами числа 111 и триплетностью генетического кода упирается в определенное ограничение последней, поскольку генетический код триплетен лишь по размеру кодона. Функциональную же нагрузку несут в кодоне, по преимуществу, только две первые буквы, а третья служит простым разграничителем в восьми случаях из двадцати или одним из двух вариантов такого разграничителя - еще в десяти. И только два кодона являются истинно триплетными - TGG (W), и ATG (М). Еще один триплет универсального кода со всеми тремя значащими буквами - TGA - является пунктуационным кодоном.

Номер этой главы - единственный в этой книжке - совпадает со своей позицией, помеченной (гораздо менее выразительным) римским числом.

Глава 496.

ПОЧЕМУ КОДИРУЕМЫХ АМИНОКИСЛОТ ДВАДЦАТЬ?(XII)

Неискушенному Читателю может показаться, что элементы машины генетического кодирования описаны в предыдущей главе настолько детально, что к концу чтения он стал даже как-то утомляться, чувствуя, что несколько заинтриговавшее его начало книжки оборачивается страницами из учебника для старших классов, способными привести в уныние любого, кто вспомнит родную школу. Искушенному же Читателю, напротив, все рассказанное хорошо известно, и он, грешным делом, подумывает, не написать ли самому учебник посвежее - для тех же старших классов. Не мысля гордый свет забавить - другими словами, не имея намерения вогнать в скуку того и другого, Автор хотел бы подчеркнуть, что понимает: дьявол скрывается в деталях. Но их так много в молекулярной биологии, что любая формализация кажется возмутительным упрощением. Однако, часто бывает, что соблазн формализации неодолим, и тут Автор не может отказать себе в удовольствии еще раз процитировать испанского философа Хосе Ортегу-и-Гассета: "Серый цвет аскетичен. Такова его символика в обыденном языке, на этот символ и намекает Гете: "Теория, мой друг, суха, но зеленеет жизни древо". Самое большее, на что способен цвет, не желающий быть цветом, - стать серым; зато жизнь представляется зеленым деревом - какая экстравагантность!.. Элегантное желание предпочесть серый цвет чудесной и противоречивой цветовой экстравагантности жизни приводит нас к теоретизированию. В теории мы обмениваем реальность на тот ее аспект, каким являются понятия. Вместо того чтобы в ней жить, мы о ней размышляем. Но как знать, не скрывается ли за этим явным аскетизмом и удалением от жизни, каким является чистое мышление, наиболее полная форма жизненности, ее высшая роскошь?"

- Браво, Хосе! Именно так я и думаю - даже убежден в этом.

Формализации, теоретизированию, схемам, дизайну генетического кода посвящена основная, хотя и меньшая по объему, оставшаяся часть книги, к которой Автор сейчас переходит. Первая формальная гипотеза структуры генетического кода представляет собой возможный ответ на вопрос, почему кодируемых аминокислот именно двадцать.

В 1954 году Гамов первым показал, что "при сочетании 4 нуклеотидов тройками получаются 64 комбинации, чего вполне достаточно для записи наследственной информации". Он был первым, кто предположил кодирование аминокислот триплетами нуклеотидов и выразил надежду, что "кто-нибудь из более молодых учёных доживёт до его [генетического кода] расшифровки". В 1968 году американцы Роберт Холли, ХарКорана и Маршалл Ниренберг получили Нобелевскую премию за расшифровку генетического кода. Премия была присуждена уже после смерти Георгия Гамова в том же году четырьмя месяцами ранее.

Числа 64 (теоретическая емкость кода) и 20 (фактическая кодирующая емкость, то есть количество кодируемых аминокислот) составляют соотношение правил комбинаторики для размещений и сочетаний с повторами: число А размещений (упорядоченных наборов) с повторами из r (r = 3; размер кодона) элементов множества М, содержащего k (k = 4; число оснований) элементов, равно

A^k_r = k^r= A⁴₃ = 64,

а число С сочетаний с повторами из k элементов по r, т.е. любое подмножество из 3 элементов множества, содержащего 4 элемента, равно:

С^k_r= [(k+r-1)!] : [r!(k-1)!] = С⁴₃ = 20.

Это немедленно подводит к мысли о том, что эволюция генетического кода могла начаться с этапа "наборного" кодирования, когда продукт кодировался не последовательностью оснований триплета, а их набором, то есть две такие группы кодонов, как например, САА, АСА, ААС или TGC, TCG, GCT, GTC, CTG, CGT были функционально равнозначны (внутри группы) и направляли синтез одной и той же аминокислоты каждый. Подобные соображения приходят в голову при чтении работ Ишигами и Нагано (1975) - с их идеей о том, что каждая первичная аминокислота могла соответствовать широкому набору кодонов, а также Фолсома (1977) и Трейнора (1984) - с их идеей пермутации оснований в рамках триплета. Очевидно, что меньшее число кодонов не обеспечивало необходимого разнообразия продуктов, а большее было избыточно и, по крайней мере, не соответствовало числу известных сегодня аминокислот. В свое время мы также внесли (очень) скромную лепту в эти идеи, отметив, что число сочетаний из 4 по 3 с повторами иллюстрируется числом квантовых состояний Бозе-газа из трех частиц с четырьмя вероятными собственными квантовыми состояниями.

Позднее Гамов предложил схему реализации генетического кода, которая предусматривала сборку полипептида непосредственно на молекуле ДНК. По этой модели, каждая аминокислота помещается в ромбической выемке между четырьмя нуклеотидами, по два от каждой из комплементарных цепей. Хотя такой ромб состоит из четырёх нуклеотидов и, следовательно, число сочетаний равно 256, из-за ограничений, связанных с водородными связями нуклеотидных остатков, возможными оказываются как раз 20 вариантов таких ромбов. Эта схема, получившая название бубнового кода, предполагает корреляцию между последовательными аминокислотными остатками, так как два нуклеотида всегда входят в два соседних ромба (перекрывающийся код). Дальнейшие исследования показали, однако, что эта модель Гамова также не согласуется с опытными данными.

Если бы емкость генетического кода использовалась без остатка, то есть каждому триплету соответствовала бы только одна аминокислота, его защищенность была бы весьма сомнительна: любая нуклеотидная мутация могла оказаться катастрофической. В случае же действующей версии треть случайных точечных мутаций приходится на последние буквы кодонов, половина которых (кодоны октета I) к мутациям не чувствительна вовсе: третья буква кодона может быть любой из четырех - T, C, A или G. Устойчивость к точечным мутациям кодонов октета II в значительной степени определяется двумя факторами - (1) возможностью произвольной замены третьего основания (правда, уже при выборе только из двух - либо пуринов, либо пиримидинов), не меняющей кодируемой аминокислоты вовсе, и (2) возможностью замены пуринов на пиримидины и наоборот, которая сохраняет близкую гидрофильность/гидрофобность продуктов, хотя и не сохраняет их массы. Таким образом, Природа использует чрезвычайно удачный "люфт", называемый вырожденностью кода, когдакодируемому знаку соответствует более, чем одинкодирующий.

Эволюция последовательно уточняла функции каждого из трех оснований кодона, что, в конечном счете, привело строгой триплетности только двух кодонов: ATG - для M (метионина) и TTG - для W (триптофана). По способности триплета кодировать только одну аминокислоту отнесем эти два к группе вырожденности I. Когда продукт кодируется фиксированным дублетом оснований, а третье может быть любым из четырех возможных и фактически служит разделителем между функциональными дублетами, говорят об аминокислотах группы вырожденности IV; таких аминокислот восемь: аланин, A, аргинин, R, валин, V,глицин, G, лейцин, L, пролин, P, серин, S, треонин, T. Обобщенный кодон для каждой аминокислоты этой группы, например, лейцина, записывается так: СТN (N-произвольное основание).

Двенадцать кодируемых продуктов относятся к группе вырожденности II; в этой группе третье основание - одно из двух (а не из четырех, как в предыдущем случае): это пурин (R), то есть, либо аденин, А, либо гуанин, G, - или пиримидин (Y), то есть, либо цитозин, С, либо тимидин, Т. К этой группе относятся три аминокислоты, знакомые нам по четвертой группе вырожденности, - аргинин, лейцин и серин, но кодируемые здесь другими дублетами, две пары - аспарагин/аспарагиновая кислота (N/D), и глутамин/глутаминовая кислота (Q/E), а также гистидин, H, лизин,K, и тирозин, Y. Универсальный генетический код относит к этой группе также цистеин, С, с его двумя кодирующими триплетами - TGC и TGT, то есть, с третьим пиримидином, а также три стоп-кодона, TAG, TAA иTGA, которые работают только как пунктуационные знаки, фиксирующие окончание гена, но не кодирующие никакой аминокислоты. Обобщенный кодон для аминокислот этой группы, например, аспарагина, записывается так: AAY, а аспарагиновой кислоты - GAR.

Наконец, группа вырожденности III содержит изолейцин, кодируемый тремя триплетами ATA, ATCи ATT. Основания А, С и Т, третьи в кодонах для I, имеют общий символ Н, поэтому обобщенный изолейциновый кодон записывается так: АТН. Все эти особенности кода хорошо иллюстрирует приведенная выше его таблица.

Любопытно, что молекулярная масса кодируемой аминокислоты находится в обратной зависимости от номера группы вырожденности, к которой она относится. Это первое, отмечаемое здесь, свидетельство очевидной причастности молекулярной массы компонентов генетического кода к его рациональной организации.

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"