Текст книги "Молох (сборник)"

Автор книги: Станислав Лем

сообщить о нарушении

Текущая страница: 19 (всего у книги 63 страниц)

7

Понятно, что ключом к следующим воротам, или толчком для очередного (кто знает, не решающего ли) шага, будет вопрос о том, откуда берутся задачи, поставленные в Природе, которые достаются нуклеотидам? Гамильтоновы методы и графы не имеют ведь НИЧЕГО общего с жизненными процессами. Это похоже на то, как если бы мы продемонстрировали мощность, дремлющую в некоем вычислительном устройстве, причем в таком «устройстве», которое ничем не напоминает компьютер нашего производства. Биохимик скажет: гидролиз одной молекулы трифосфата аденозина требует столько энергии, что одного джоуля хватит на 2 × 10 ¹⁹операций.

Это поразительная эффективность, если учесть, что второй закон термодинамики допускает теоретический максимум в 34 × 10 ¹⁹операций на 1 джоуль (при 300° по Кельвину). Зато самые лучшие наши компьютеры могут выполнить самое большее 10 ⁹операций на 1 джоуль. Как видно, процессы, какими энергетически питаются нуклеотидные «устройства», несравненно более эффективны по сравнению с нашими техническими творениями. Тем самым можно было бы признать, что мои попытки, содержащиеся в «Сумме технологии», убеждения и уверения, что мы позаимствуем силу Природы НЕ через имитацию центральных нервных систем, НЕ через создание «искусственного мозга», а посредством овладения силами, скрытыми в геномах, имели, в общем, смысл. Возможно, как пишет Адельман, что одна молекула ДНК может соответствовать «моментальному» ( instantaneous) образу машины Тьюринга и что находящиеся в нашем распоряжении энзимы и протокоды могут быть использованы для приведения в движение ТАКИХ «МАШИН». Исследования, ведущиеся в этом направлении, могут привести к развитию энзимов, способных выполнять работу проектного синтеза: это будет эра манипулирования макромолекулами, о которой я писал в 1980 году в «Прогнозе развития биологии до 2060 года» для Польской Академии наук. В конце концов, пишет Адельман, «можно себе представить возникновение универсального функционального компьютера, созданного только из одной макромолекулы, подключенной к группе энзимов (подобных рибосомам), которые будут на эту макромолекулу „соответствующим образом“ воздействовать».

8

Признаюсь, что, когда я читаю такие вещи в работах, абсолютно не претендующих на принадлежность к Science Fiction, и когда я оглядываюсь в прошлое на то, что писал, и что, бывало, принимали за утопические сказки, чувствую не столько даже удовлетворение, сколько изумление, полное тревоги. Потому что одно дело сказать, что где-то там, когда-то, «за вершинами столетий» будет создано нечто, что какие-то Силы будут высвобождены и станут подвластны людям, и при этом успокоиться верой в улучшение человеческой природы (в ходе «прогресса цивилизации»), а другое дело – реально дожить до таких времен, как в процитированных публикациях, и видеть, что уже за порогом приближающегося XXI века начнется вторжение огромных капиталов, массивных инвестиций, рыночной борьбы и безумий в битвах за эти «биокомпьютеры», о которых я так беззаботно писал, не получая при этом ни малейшего отзыва (кроме смеха).

9

Чтобы меня еще больше добить (или наоборот увенчать?), в декабрьском номере журнала « Scientific American» помещена статья о возникающей проектной генной инженерии, которая должна создать новый фронт борьбы с болезнетворными микроорганизмами. Однако об этом я уже не хочу здесь писать. Мысленно я скорее вернусь в более далекое прошлое, в котором простейшая, еще не клеточная, а, пожалуй, бактерийная жизнь размножалась и кипела на поверхности нашей планеты. Сможем ли мы когда-нибудь сымитировать процессы такого масштаба и такого диапазона? В принципе мне кажется это до определенной степени возможным. Вопрос, на который я не пытался до сих пор найти хотя бы и приблизительный ответ: ЧТО ставит вычислительной мощности, возникающей в ходе генезиса нуклеотидного кода, ЗАДАЧИ? Этот вопрос с виду является одновременно и простым, и необычайно сложным. Естественно, должно было быть так, что задача «родилась сама» в том элементарном смысле, что «молекулярные компьютеры» только тогда могли бы сохраниться, если бы были так сориентированы процессуально, чтобы они сами себя смогли продолжать. И это потому, что там, где возник этот молох, эта молекулярная армия, созданная из триллионов упорядоченных нуклеиновых кислот, одновременно при температуре Праземли существовал хаос броуновского движения: там постоянно продолжались взаимодействия атомного беспорядка, продиктованные вторым законом термодинамики, там должны были проходить битвы с возрастанием энтропии. А то, что проигрывало в этих столкновениях, переставало существовать. И исходя из этого, мы уже начинаем понимать, как это может быть, что бактерии после относительно коротких триумфов медицины, бомбардирующей их антибиотиками, приобретают устойчивость. Задача для этих микроорганизмов все время одна и та же, что и в течение четырех миллиардов лет: надо выжить! «Надо» уже в том смысле, в каком «надо» надеяться на встречу Земли с метеоритом или же ждать изменений климата, поскольку как биогенез был явлением, ВЕРОЯТНОСТНО обусловленным, так вероятности определяют и частоту космических воздействий в виде столкновений с метеоритом или вступлением в ледниковый период. Было время, когда теория вероятностей считалась бедным родственником, просто подкидышем, который был гнусно подброшен математике исследователями азартных игр. Сегодня же теория вероятностей в почете, и мы понемногу начинаем узнавать, какую роль вероятность сыграла при зарождении жизни на Земле… и придала этой жизни в ее простейших бактерийных формах такую устойчивость, благодаря которой из каждого найденного медициной препятствия эта жизнь выйдет невредимой… что вынудит нас к продолжению битвы с болезнями.

10

При всем том, когда уже перед нами откроется необыкновенно удивительная панорама будущих работ, тех, которые я почти маниакально снабдил лозунгом «догнать и перегнать Природу в ее точности», следует также учесть, что простая добросовестность и деловитость по-прежнему должны нас обязывать, и это значит, что опасения, которые я выразил в «Сумме технологии» (в примечаниях к ней), остаются в силе. В частности, я задумывался над тем, сможем ли мы и каким образом найти наиболее КОРОТКИЕ пути, первые в нашей истории, к реализации провозглашенного лозунга.

Ведь если бы дело обстояло так, что три миллиарда лет назад возникла бы жизнь, а затем в течение трех миллиардов лет она бы самоповторялась в пермутациях и рекомбинациях, не меняя собственной формы, то как, собственно, могло потом, почти внезапно, дойти до «кембрийского прыжка», который освободил жизнь, развивая ее многоклеточно, который заселил океаны, а затем – материки, откуда «молекулярно расчлененный молох нуклеотидного кода» нашел способ создания себе дальнейших задач, основанных на самоусложнении жизни, на расширении на виды, откуда в один момент возник этот путь акселерации, ускорения, благодаря которому однажды возникшие организмы лихорадочно занялись производством новых видов? Вместе с тем мы знаем, что из всех этих видов растений и животных, которые возникли в прошлом, 99 % погибло, и только чрезвычайная живучесть… снова надо говорить просто: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ, рекомбинирующая, рекомбинируемая, из нуклеотидных кирпичиков сумела собрать дальнейшие мириады последующих видов, целые фонтаны разновидностей… Или это все было «выигрышем в самой большой лотерее в Солнечной системе», или, возможно, что ничего, кроме Случая, хитро усложненного в форму марковских и полумарковских цепей, не действовало в качестве той силы, которая на исходе голоцена выбросила на поверхность Южной Африки предобезьян вместе с предлюдьми… и попадая в жестоко истребляющие сита естественного отбора, те виды один за другим подвергались уничтожению, пока не остались только две ветви: на одной уселись обезьяны, а на другой – мы, люди, Homo sapiens. Беспощаднейшие, к сожалению, паразиты биосферы.

Сегодня уже не подлежит сомнению: либо мы сумеем овладеть вычислительной мощностью молекулярного компьютера ЖИЗНИ и он поможет нам сохранить цивилизацию… либо мы сами уничтожим эту возможность, поскольку окажется, что и эту украденную прометееву силу Природы сами против себя обратим… в борьбе, в результате которой смогут выжить только бактерии.

Эволюция как параллельный компьютер [102]102
  Ewolucja jako paralelny komputer, 1995. © Перевод. Язневич В.И., 2004


[Закрыть]

1

В предыдущем эссе («Вычислительная мощность жизни») я в кратком упрощении представил метод, основанный на применении нуклеотидных цепей (коротких, то есть олигонуклеотидных) для решения таких математических задач (в данном случае – из области теории графов и поиска кратчайшего пути, ведущего через их вершины), которые требуют от обычного компьютера (для большого числа вершин – пунктов) огромного времени вычислений. Эта неожиданно открытая (Адельманом) вычислительная мощность возникает благодаря тому, что в «атаку» на поставленную задачу бросается значительное число олигонуклеотидных отрезков, размноженных полимеразами. В результате возникает огромное количество одновременно решающих задачу единиц, и в итоге мы находим такую, которая обеспечивает решение задачи (структура которой и ЕСТЬ решение задачи). В связи с тем, что задачи, которые Адельман ставил нуклеотидам, непосредственно к области биологии НЕ относятся и представляют скорее ответвление довольно сложной математической теории рекуррентных функций (не непосредственно, но я не могу здесь вникать в подробности), я считаю это явление использования brute forceв фазе раствора (как бы в виде «жидкого параллельного компьютера») МОДЕЛЬЮ, которую прямо направить или перенести в глубь процессов биогенеза нам НЕ удастся. Однако УЖЕ сейчас можно, хотя и не без риска, попробовать предварительно сделать вывод, который по меньшей мере пока еще в довольно туманной форме содержит в себе «отгадку эволюционной загадки» и способен продемонстрировать, что, как и почему произошло на Земле, прежде чем в кембрии произошел взрыв развития многоклеточных после многомиллиардолетнего застоя жизни. Почему самые ранние зачатки жизни, развивавшиеся в течение 3,5–4 миллиардов лет и ограниченные протобактериями столь продолжительное по геологическим меркам время, почти восемьсот миллионов лет назад «взорвались» кембрийской эволюцией, проявившись жизнью, сначала завоевавшей океаны, а затем – и континенты, жизнью, разделенной на две формы: на растения и на животных.

2

Похоже на то, что нам до сих пор неизвестно, как началась жизнь. Необходимым «минимумом» были, наверное, каким-то образом возникшие репликаторы или такие соединения органических молекул в жидкой среде, которые получили способность саморазмножаться. Ибо репликация в биологии – это именно то, чем является появление живых организмов-потомков из организмов-родителей. Итак, это условие (репликация или размножение) в начале было выполнено, а на вопрос, как это произошло, мы не имеем какого-либо основанного на эмпирических доказательствах (хотя бы на модели) ответа. Поэтому мы должны принять эту самую раннюю форму жизни как данное, не подвергаемое сомнениям, мои же дальнейшие выводы ограничатся вопросом: почему жизнь в своей едва возникшей форме «ничего кроме себя самой» не сумела создать?

3

Здесь я позволю себе отступление, которое, правда, непосредственно к биологической проблематике нас не приблизит, но по крайней мере даст пищу для размышлений, ибо покажет, как много творений, которые мы считаем исключительно нашими изобретениями или же исключительно людьми полученными результатами научных открытий, возникло за миллионы лет до появления человека на Земле. Именно тогда, когда появилось первое поколение атомных реакторов, работающих на основе расщепления (под действием нейтронов) урана (U 235), господствовало убеждение, что на нашей планете ДО приведения в действие первой цепной реакции распада ядер таких «натуральных реакторов» быть не могло. Но позднее в Африке был обнаружен такой созданный силами Природы «реактор», который, без сомнения, работал, радиоактивно воздействуя на окружающее пространство в течение сотен тысяч лет (сейчас он уже радиоактивно «мертв»). Приведенный пример показывает, насколько мы должны быть осторожны, утверждая, что мы нечто – будь это «атомные реакторы» или «компьютеры» – впервые на планете сами придумали и сконструировали.

4

К сожалению, только в общих чертах известно, что первоначальная атмосфера Земли была без кислорода, что в ней содержалось много двуокиси углерода, метана и что жизнь зародилась скорее всего (как считают СЕГОДНЯ) в горячих источниках, поскольку было бы делом в наивысшей степени – до невозможности – неправдоподобным, если бы едва возникшая жизнь, как соединенные в «гиперциклы» (по модели Манфреда Эйгена) молекулы, была способна уже на заре своего возникновения приспосабливать для себя солнечную энергию. Как известно, благодаря хлорофиллу это могут растения, могли это до растений синие водоросли, но процесс выхватывания квантов солнечной радиации так сложно сконструирован, что – как я думаю – уже более правдоподобным оказалось бы открытие на поверхности какой-нибудь мертвой планеты, например Марса, автомобиля, который «как-то сам себя выкристаллизовал из залежей железной руды». Иначе говоря, фотосинтез не мог бы сформироваться в начале биогенеза. Ведь жизнь, в соответствии с нашими убогими и полными темных пятен знаниями, «сконструировала себя сама», а начальные ее этапы должны были быть избавлены от этой утонченности, которая присуща растениям в процессе фотосинтеза. Но данное замечание только отчасти является побочным, мне же для дела оно послужит постольку, поскольку возникновение биогенетической прелюдии не могло наступить «с одного замаха» и сразу в таких процессуальных формах, которые соответствуют жизни, нас окружающей и проявляющей в нас самих свою экспрессию.

5

В начале – или скорее на пороге биогенеза – мощность солнечного излучения была примерно на 10–20 % меньше, чем в настоящее время, и потому Земля должна была «как-то» подогреваться, в противном же случае ее сковали бы мощные ледяные панцири. Что подогревало Землю в течение четырех миллиардов лет, кроме солнечного света, точно неизвестно, поэтому и до сих пор идут споры, в которых одни гипотезы сталкиваются с им противоположными. Я же вынужден просто принять, что каким-то образом на поверхности затянутой в скорлупу планеты, уже настолько остывшей, что на ней образовались большие водные бассейны (океаны), поддерживалась температура, благодаря которой стал возможен биогенетический пролог. Тогда должны были возникнуть первые репликаторы. Повторяли ли они свои поколения благодаря какому-то тогдашнему предшественнику НУКЛЕОТИДНОГО КОДА или же только благодаря какой-то настолько упрощенной его самородной форме, что репликация вообще оказалась возможной в дальнейшем, – пока еще неизвестно. Я считаю целесообразным подчеркивать размеры нашего ученого невежества, чтобы не выглядело так, что я здесь с одной попытки намерен выяснить «все». Есть одна вещь, к которой мы сегодня имеем доступ благодаря открытию вычислительной мощности, потенциально дремлющей в нуклеотидах, а именно к тому, что олигонуклеотиды Адельмана действуют СЛОВНО параллельный компьютер, или, ТОЧНЕЕ, как огромное количество (порядка триллионов) отдельных молекулярных «нанокомпьютеров», КАЖДЫЙ из которых работает «под свою ответственность», и в том, что они нацелены на решение ОПРЕДЕЛЕННОЙ задачи, кроется разрешение загадки их последующего эволюционного успеха.

6

Обязательно следует добавить, каким было первое и основное различие между этими молекулярными авторепликаторами и нашими компьютерами, так как это различие не касается ни материала, ни даже программ-алгоритмов: все дело в том, что нашим компьютерам МЫ диктуем задачи, программируя их таким образом, чтобы получить необходимый НАМ результат, зато те «пракомпьютеры», биллионы которых размножились на поверхности Земли, а может, вначале только в глубине горячих терм, гейзеров, вод, подогреваемых вулканически, НИКАКИХ ПРОГРАММ не имели. Также им никто не мог навязать ни одной программы, и единственной «программой» для них был просто очевидный факт: сохраниться имели возможность только такие праорганизмы, которые могли путем деления дать начало последующим поколениям, и эти поколения-потомки мало чем отличались от своих бактерийных предков (прошу учесть, что я не знаю, можно ли те формы пражизни в хорошем смысле называть «бактериями», или прокариотами, или как-нибудь еще, но просто какое-тоназвание я должен для них применять).

7

Следовательно, «вначале были микромолекулярные саморазмножающиеся» компьютеры-репликаторы. Огромное количество их должно было исчезнуть, поскольку искусство репликации находилось только в зародыше. Кроме того, мы не имеем также ни малейшего понятия, возникла ли эта пражизнь моно– или скорее полифилетично, то есть «удалось» ли Природе создать только один «стандартный» тип предбактерии или же, возможно, этих типов было больше и они должны были конкурировать друг с другом за выживание. Тот факт, что сегодня все биохимические связи жизни являются исключительно левонаправленными, говорит о том, что сразу (но тоже не наверняка) возникла «жизнь правонаправленная» и «левонаправленная» и что в этой конкурентной борьбе по причинам не совсем случайным (но здесь в эту сторону проблемы я дальше вникать не могу) победила жизнь левонаправленная. В любом случае можно, «здраво рассуждая», предположить, что биогенетические репликаторы действовали сперва довольно скверно в том смысле, что львиная доля их потомственного продукта «была ни на что не способна», то есть не выживала. И поэтому уже в этом самом раннем периоде гильотиной, отделяющей способность выживания от неспособности, была гибель, потому что то, что не сумело размножаться так, чтобы выполнить минимум условий для адаптации к окружающей среде и к другим праорганизмам, должно было погибнуть. Это кажется, пожалуй, понятным.

8

Здесь мы сталкиваемся, как мне кажется, с довольно таинственным препятствием, из-за которого жизнь «в реторте» мы сами создать (синтезировать) не сумеем. Препятствие я вижу в этих МИЛЛИАРДАХ ЛЕТ неустанных репликаций как непрерывного существования форм элементарных, простейших и вместе с тем таких, какие не обладали ЕЩЕ тогда даже самой слабой силой, выходящей за пределы их «экзистенционального минимума относительно размножения». Это является, как мне кажется, фатальным подтверждением моих опасений, высказанных в «Сумме технологии» тридцать лет назад, что именно гигантское время латенции жизни, просто невообразимое для человека, ДОЛЖНО было пройти, прежде чем из предбактерийной пражизни сумело вырасти целое древо видов Линнея. Уже из обнаруженных в фоссилиях палеонтологических протокодов мы знаем, что ТЕМПЫ воплощения очередных типов, отрядов, видов становились все быстрее, поскольку очень долгим был «подготовительный» период (миллиардолетний процесс становления жизни на Земле), но именно «креационный мотор ускорил» (а максимум быстроты произошел около миллиона лет назад) рост темпов возникновения всех других видов, в результате чего и появился человек разумный.

9

Но остается еще много неизвестного в вышеприведенной картине. В ней можно УЖЕ увидеть невероятно тяжелую работу этой brute force, которая в течение тысяч миллионов лет вслепую не могла сдвинуть с места собственные потенциалы, кроме как для минимальной задачи ВЫЖИВАНИЯ. Само выживание было тогда делом столь трудным и столь рискованным, что, как мы знаем, из всех разновидностей жизни, какие появились когда-либо на Земле, 99 % погибли. О гибели пресмыкающихся, которые преобладали в течение 120 миллионов лет на нашей планете, мы знаем особенно много. Во-первых, поскольку зачастую это были гиганты, имевшие огромные размеры и, следовательно, огромные скелеты, и поэтому их останки были обнаружены во время раскопок. Во-вторых, поскольку их гибель произошла довольно интересным способом, скорее всего в результате космического вмешательства. Мы постепенно узнаем, что подобных катастроф жизнь на Земле знала много как в виде «геолого-вулканических интервенций», так и климатическо-ледовых, и т. д.

10

Однако мы должны вернуться к этому прадавнему прошлому, в котором длилось миллиардолетнее «молчание потенциала». Что должно было, что могло закончить его и прервать, приведя к кембрийскому взрыву, этому «внезапно» возникшему (то есть «едва» в течение миллионов лет) извержению прогрессирующей жизни и к старту «эволюционной прогрессии»? Следует себе четко уяснить, что есть один факт, для нас столь очевидный, что мы, честно говоря, на него не обращаем внимания, а именно: я считаю все типичные разговоры среди биологов о «примитивных» формах целых организмов или их отдельных органов результатом удивительной ошибки. Как можно вообще считать, например, что насекомые, существующие на Земле триста миллионов лет и несравнимо менее чувствительные к большим дозам радиоактивности, чем млекопитающие во главе с человеком, являются «более примитивными», чем приматы вместе с человеком, насчитывающие каких-то 10–12 миллионов лет земного пребывания? И если мы присмотримся к этим микроорганизмам, которые есть везде – и вокруг нас, и в нас самих, – не должно ли нас убедить это их переживание всех эпох, всех миллиардолетий (не скажу, что в не изменившемся виде)? К сожалению, именно микроорганизмы, чаще всего для нас болезнетворные, обладают такой «вычислительной мощностью» молекулярно-биохимического типа, что мы нашими совершенными синтетическими лекарствами и антибиотиками можем создавать только щели во фронтах атакующих нас бактерий… которые после недолгого (очень недолгого) времени приобретают устойчивость ко всем нашим медикаментам, ко всей этой артиллерии, направленной на них фармакологией и медициной. Что же означает это явление? Означает оно только то, что именно бактерии, эти «примитивные формы», обладают не как индивидуумы, не как классы, а как виды такой креационной силы, которая, как уже можно догадаться, заключена в вычислительной мощности и которая потенциально готова активизироваться при возникновении опасности. Появляются такие пермутации и такие рекомбинации их генного послания, которые обеспечивают им устойчивость. Можно ли себе представить, чтобы так называемые «высшие» животные и человек сумели выработать у себя иммунитет к каким-то отравляющим газам или к повышенной радиоактивности… Можно считать, что науке придется с большой осторожностью применять понятия «прогресса» и «примитивизма» для решений в области жизни…