Все мы начиная с 24 февраля 2022 года оказались перед лицом наступающего варварства, насилия и лжи. В этой ситуации чрезвычайно важно сохранить хотя бы остатки культуры и поддержать ценности гуманизма — в том числе ради будущего России. Поэтому редакция «Горького» продолжит говорить о книгах, напоминая нашим читателям, что в мире остается место мысли и вымыслу.
Майкл Маршалл. Великий квест. М.: Corpus; АСТ, 2023. Содержание
Коротко говоря, в этой книге Майкл Маршалл в научно-популярной форме пересказывает гипотезы, так или иначе связанные с возникновением жизни, иногда сопоставляя их друг с другом, чтобы показать, как та или иная гипотеза заходит в тупик или что человечество пока технически не готово убедиться в ее достоверности. Читателю это дает возможность лучше осмыслить хорошо известные концепции вроде «первичного бульона» и увидеть, как та или иная идея из смелой догадки превращается в серьезную научную теорию, которую затем проверяют опытным путем и обсуждают на конференциях, а журналисты рассказывают о ней широкой публике.
Сразу стоит оговориться, что автор «Великого квеста» не только рассматривает различные научные теории прошлого и настоящего, посвященные тайне возникновения жизни, но и пересказывает биографии ученых, которые их создавали. То есть в «Великом квесте» речь идет не только о том, как ученые пытались разгадать тайну жизни, но и как они жили (а обстоятельства их жизней порой не менее любопытны, чем занимающая их загадка). Таким нехитрым образом и устроена эта книга, и даже если автор рассказывает о не слишком простых вещах вроде структуры ДНК и РНК, то делает это доступным и интересным образом. Так что читать «Великий квест» нескучно, что, пожалуй, и является главным его достоинством.
Итак, в чем же заключается загадка жизни? В том, что она очевидным образом отличается от неживой материи, но при этом целиком состоит из этой неживой материи. Строго, по-научному определить, что такое жизнь, по-прежнему сложно, практически невозможно. Маршалл отмечает, что сейчас ученые склоняются к тому, что жизнь началась не с какого-то одного отдельного компонента вроде гена, а сразу с нескольких компонентов, научившихся «работать в команде». Следовательно, жизнь — это не какие-то особенные вещества, а скорее особенное поведение ряда веществ, которые собрались вместе.
Однако, по словам автора, у любых живых существ гораздо больше общего друг с другом, чем с миром неживой природы. Для того чтобы убедиться в этом, Маршалл предлагает сопоставить представителей двух разных видов, между которыми на первый взгляд пролегает настоящая пропасть. Первым будет синий кит — одно из самых крупных животных в истории Земли, достигающее в длину чуть ли не тридцати метров:
«У этого кита огромный мозг, сердце размером с автомобиль, пасть с пластинами китового уса, при помощи которого кит выцеживает из воды криль, и комплект внушительных гениталий».
Второе — мухомор красный, гриб с яркой шляпкой в белых пятнах:
«Он выглядит так, будто в его ножке спрятана крошечная дверца, из которой того и гляди высунет голову фея. Размером гриб всего в несколько сантиметров, и у него нет тех органов, которые есть у синего кита. Мухомор не умеет передвигаться, а в один прекрасный день попросту высовывается из лесной почвы».
Тем не менее оба этих вида целиком и полностью состоят из клеток, которые устроены более-менее одинаково: они способны поддерживать собственное существование, питаясь и размножаясь через деление, что и отличает мухомор и кита, скажем, от камня.
Первым, кто приблизил человечество к пониманию этого необычного единства, был британский ученый Роберт Гук, один из отцов научной революции — он жил в XVII веке, соперничал с Исааком Ньютоном и сделался одним из первых членов Лондонского королевского общества. В ту пору ученые могли вполне успешно посвящать себя сразу нескольким научным дисциплинам, и Гук не был исключением, занимаясь всем подряд — от механики (в честь него назван закон упругости, он же закон Гука) до измерения времени (хронометрии) и астрономии.
Нас же в данном случае интересует его книга «Микрография», изданная в 1665 году тем самым Лондонским королевским обществом и ставшая его первой заметной публикацией. В «Микрографии» Гук описывал результаты своих наблюдений за различными объектами, проведенных при помощи модернизированного микроскопа. Как отмечает Маршалл, к середине XVII века микроскопы, существовавшие уже не одну сотню лет, были значительно усовершенствованы, что позволило Гуку рассмотреть то, чего никто прежде не видел, — живую клетку. В частности, в одном из разделов ученый описывал вид тонкого среза винной пробки, которая под микроскопом оказалась покрытой бесчисленными крошечными «комнатками», или полостями. Они напомнили Гуку маленькие кельи монахов, «клетушки», поэтому он и назвал их клетками (по-английски — cell). Помимо столь ошеломляющего открытия в «Микрографии» было множество иллюстраций, что и послужило причиной огромного эффекта, произведенного книгой.
Как часто бывает в научном мире, история клетки на этом не заканчивается. Далее Маршалл сообщает, что в те же годы в голландском городе Делфт жил Антони ван Левенгук, который тоже экспериментировал с микроскопами и разработал собственный метод получения особенно качественных линз, позволявших различать еще более мелкие детали. Как и его британский коллега, Левенгук написал о своем открытии в Лондонское королевское общество в октябре 1676 года. Письмо голландского исследователя было опубликовано лишь год спустя — после долгих и жарких споров, в которых Гук, к слову, выступил на стороне Левенгука, проверив лично некоторые из его наблюдений.
Ученым действительно было о чем поспорить: письмо Левенгука начиналось с утверждения, что в 1675 году он обнаружил «живые существа в дождевой воде», которая простояла в глиняном горшке несколько дней:
«Эти крошечные существа были в десять тысяч раз меньше, чем любые из видимых невооруженным глазом. Описание разнообразия форм и поведения этих малюсеньких „анималькулей“, или „живых атомов“, как назвал их Левенгук, занимает целых одиннадцать страниц. Одни из них поначалу имели овальную форму, но в какой-то момент становились почти идеально круглыми. Другие, „длиной вдвое больше ширины“, вроде бы имели „маленькие ножки, с помощью которых чрезвычайно резво передвигались“».
Так были открыты микроорганизмы — живые существа размером намного меньше самых крошечных насекомых. Они были буквально везде: в земле, в воде, в воздухе, на поверхности предметов и на человеческой коже. Неудивительно, что это могло удивить, а то и шокировать ученых того времени, не говоря уже о простых людях. Позже «анималькули» будут распределены по разным группам вроде «амеб» и «бактерий», а главный вывод Левенгука заключался в том, что микроорганизмы — это клетки, те же самые клетки, что рассматривал Гук.
«Они различались формой и размерами, а некоторые из них были вдобавок закованы в защитную „броню“ или снабжены чем-то вроде крутящихся и бьющих хвостов. И все же каждая такая анималькуля являлась именно отдельной клеткой. Прошло еще 150 лет, и клетки выявились буквально повсюду. По мере того как под микроскопы попадали новые ткани, биологи обнаруживали все больше новых клеток.
Клетки мозга, клетки крови, клетки печени, мышечные клетки, отдельные нервные клетки длиной более одного метра, раздавшиеся вширь яйцеклетки и резво виляющие хвостами сперматозоиды. Казалось, нет в человеческом теле и других организмах ничего, что не состояло бы из клеток».
Спустя чуть более полувека, в 1838 году, немецкий ботаник Маттиас Шлейден заявил, что именно клетки являются основой того, что делает растение растением. В своей книге «Дополнения к нашим знаниям о фитогенезе» он писал, что «рост растения сводится исключительно к образованию клеток внутри других клеток». Примерно в то же время другой немецкий биолог, Теодор Шванн, рассматривал в микроскоп клетки животных. Как сообщает Маршалл, бытует мнение, что однажды двое этих ученых поговорили за обедом о работе, и Шванн осознал сходство между изучаемыми Шлейденом растительными клетками и клетками животных, которые изучал сам. Год спустя Шванн опубликовал книгу «Микроскопические исследования в области сходства структуры и роста у животных и растений», где обобщил имевшиеся на тот момент сведения о клетках и заявил, что основу не только растений, но и вообще всех живых организмов составляют клетки. Ученый писал:
«До чего же велико различие между мышечной и нервной клетками, между последними и клеточной тканью (которая используется только применительно к растениям), эластичной и ороговевшей тканями и так далее. Однако, когда мы обращаемся к истории развития данных тканей, мы понимаем, что все это многообразие форм объединяет происхождение от клеток и только от клеток, которые совершенно аналогичны таковым у растений и которые демонстрируют потрясающее сходство в некоторых самых существенных процессах, которые они сами и делают возможными».
Так на свет появилось то, что сегодня принято называть «клеточной теорий». Согласно ей все живое либо состоит из клеток, либо, если речь идет о чем-то вроде ногтей и перьев, создано клетками. Сегодня правильность этой теории не вызывает сомнений, но во времена Шванна все было отнюдь не так. Ученым еще только предстояло выяснить, как одна клетка порождает другую и как могут существовать столь сомнительные с точки зрения клеточной теории существа, как вирусы.
Однако ограничиться клеткой для определения жизни было бы слишком просто. Более того, даже совокупность таких свойств, как клеточная структура, генетическая память и возможность размножаться делением, все равно не является безусловным отличительным признаком жизни. Маршалл пишет, что некоторые из этих свойств можно обнаружить, например, у глины:
«Поразительно, но глина состоит из маленьких кристаллов, имеющих множество причудливых форм. Эти кристаллы можно принять за нечто живое. Если их поместить в воду, содержащую определенные вещества, — кристаллы начнут расти. А еще они способны делиться: один „родительский“ кристалл порождает кристаллы-„потомки“».
Британский химик Грэм Кэрнс-Смит, еще один герой «Великого квеста», даже предполагал, что глинистые минералы могут эволюционировать — а как именно, вы можете узнать самостоятельно, прочитав книгу Маршалла. В заключение отметим, что по ходу чтения «Великого квеста» то и дело кажется, что тайна жизни вот-вот будет открыта и все наконец станет ясным, но тут невесть откуда появляется какая-нибудь живая глина, и все снова становится совершенно непонятным. В общем, все как обычно.