В фундаментальной физике жизнь не является свойством материи: все организмы состоят из стандартных неживых частиц, поэтому строгой физико-химической границы между живым и неживым не существует.
Ключевые тезисы
- Физика элементарных частиц описывает Вселенную без разделения материи на живую и неживую: на микроуровне никакой обособленной «жизненной силы» не зафиксировано.
- Исторический витализм пал после синтеза мочевины Вёлером в 1828 году, наглядно доказавшего возможность получения органических молекул из неорганических соединений.
- Современные исследователи (в частности, Сара Имари Уокер) полагают, что разгадка тайны жизни лежит в создании новой физики информации и сложности, а не в простом дроблении материи на части.
Задумывались ли вы когда-нибудь, что именно делает вас живым? И что вообще наделяет материю этим загадочным качеством?
В 2012 году на конференции Американского химического общества, в секции, посвященной зарождению жизни, профессор Техасского университета в Остине Эндрю Эллингтон огорошил аудиторию радикальным заявлением. «Жизни не существует» — гласила надпись на первом же слайде его доклада о химии РНК. Признаться, эта фраза повергла меня в полнейшее замешательство.
Я была озадачена, ведь с чисто формальной академической точки зрения мне, пожалуй, следовало бы с ним согласиться. Но я не согласна. Сидя в зале на лекции Энди, я была абсолютно уверена в том, что жива, — впрочем, как уверена и сейчас. И вы, скорее всего, разделяете эту уверенность. В конце концов, разве не этим вы занимаетесь каждую секунду своего бытия — просто живете? Быть живым невероятно важно, и это состояние фундаментально отличается от мертвого небытия.
И все-таки, вопреки нашему непререкаемому внутреннему ощущению реальности, ряд исследователей упорно настаивает: жизнь может оказаться банальной иллюзией или эпифеноменом — вторичным эффектом, который целиком и полностью укладывается в рамки стандартной физики и химии.
Один из ярких сторонников такого взгляда — известный физик-теоретик и популяризатор науки Шон Кэрролл. На вечерней лекции в переполненной аудитории Университета штата Аризона, где я преподаю, меня поразили его слова: Шон без тени сомнения объявил, что известных уравнений физики элементарных частиц вполне достаточно, чтобы исчерпывающе описать любую материю во Вселенной — включая нас с вами. Схожей позиции придерживается и нобелевский лауреат Джек Шостак. Он утверждает, что маниакальное стремление сформулировать строгое научное определение жизни лишь мешает раскрыть тайну ее происхождения. По мысли Шостака, стоит вглядеться в любой из «фундаментальных» признаков живого, как четкая грань между органикой и косной материей мгновенно тает на глазах.
В детстве я однажды попыталась препарировать пойманное насекомое, аккуратно разобрав его на части, а потом тщетно силилась собрать обратно. Я даже не расстроилась — настолько ошеломил меня этот наглядный урок. Любой из нас на интуитивном уровне понимает: феномен жизни невозможно свести к механической сумме ее слагаемых, будь то кварки, электроны, отдельные атомы или даже сложные молекулярные комплексы.
Казалось бы, проще всего махнуть рукой и согласиться с Эллингтоном, Шостаком и Кэрроллом: раз жизнь не заложена в свойствах отдельных кирпичиков материи, то и ломать копья над ее дефиницией не имеет смысла. А значит, ключ к разгадке живого кроется лишь в доскональном изучении этих самых кирпичиков.
Когда я училась на физика-теоретика, профессора внушали нам, что биологическая жизнь не представляет собой глубокой фундаментальной проблемы для науки. Подлинно фундаментальными категориями бытия считалось то, над чем бились физики: пространство, время, свет, поля, масса и энергия. И надо отдать должное — триумф физики за последние четыреста лет действительно грандиозен. С XVII века мы продвинулись невероятно далеко: препарировали саму концепцию Вселенной, описали субатомные взаимодействия на квантовых масштабах и научились ловить телескопами фотоны далеких галактик, летевшие сквозь космическую бездну более 13,5 миллиарда лет.
И все же тайна происхождения жизни остается одним из самых неприступных бастионов современной науки. Физическая картина мира, выстроенная человечеством к настоящему моменту, описывает… абсолютно безжизненную Вселенную. Но это явно не тот мир, в котором существую я, и готова поспорить, вы тоже живете не в нем.
Если же феномен жизни все-таки реален, то чем он является по своей сути?
И кто мы такие на самом деле?
Если витализм мертв, то, возможно, и вы тоже
В отличие от современных ученых-материалистов, мыслители прошлого были убеждены: живое принадлежит к принципиально иной онтологической категории, нежели мертвая материя.
Считалось, что одушевленные тела пронизаны особой «жизненной силой» — знаменитым élan vital. Аристотель именовал ее энтелехией, Готфрид Вильгельм Лейбниц — монадой. И античные философы, и натурфилософы Просвещения пытались ухватить то неуловимое начало, которое направляет развитие эмбриона, заставляет ткани регенерировать и наполняет поведение организмов осмысленной целесообразностью — чертами, совершенно немыслимыми для мертвого камня.
Подобная концепция живого во многом перекликалась с религиозной идеей души, и мыслители нередко ставили между ними знак равенства. Как эти феномены ни назови, мы инстинктивно приписываем их исключительно живым существам, ведь неживые предметы ничем подобным не обладают. Расколотый пополам булыжник никогда не срастется обратно, тогда как разрезанная планария без труда восстановит целый организм. Витализм — учение, господствовавшее веками, — держался на убеждении: искра, заставляющая косную глину ожить, не подчиняется механистическим законам природы и имеет нематериальный характер.
Если наши современники-редукционисты считают стандартные физико-химические свойства материи исчерпывающими, то виталисты отстаивали ровно обратное. Они не сомневались в реальности жизни, но отказывались выводить ее из «грубой» физики. Споры шли вокруг животворящего флюида, мистической энергии или искры, способной вдохнуть душу в бренные останки. Звучит в духе готического романа о Франкенштейне? Так оно и было на самом деле.
Мэри Шелли был всего двадцать один год, когда в 1818 году в свет вышел ее бессмертный «Франкенштейн». Работая над книгой, юная писательница жадно впитывала самые передовые научные веяния эпохи: дебаты о природе души, тайну витального импульса и опыты по гальванизации. Шелли была глубоко впечатлена экспериментами Луиджи Гальвани и его племянника Джованни Альдини, которые заставляли лапки мертвых лягушек судорожно «плясать» под действием электрических разрядов. Поговаривали, что вдохновение она черпала и в трудах Эразма Дарвина — деда создателя теории эволюции, — рассуждавшего о самозарождении микроорганизмов в прогретой солнечными лучами воде.
На страницах романа фрагменты тел недавно умерших людей возвращались к жизни от мощного разряда тока — требовалось лишь сшить их воедино. Так Виктор Франкенштейн породил свое чудовище. Если бы мы попытались математически сформулировать законы вымышленного мира Шелли, нам пришлось бы признать: ученый открыл некую субстанцию жизни, которая угасает после гибели существа лишь постепенно и теснейшим образом сопряжена с электричеством.
Физика литературного монстра кажется нам наивной и причудливой, однако реальное мироздание преподносит сюрпризы почище любой готики. Наша Вселенная — поразительно парадоксальное место: чем глубже мы погружаемся в ее законы, тем более фантастической и контринтуитивной она предстает.
Вполне можно построить непротиворечивую теоретическую модель «физики Франкенштейна». Беда лишь в том, что она не имеет отношения к нашей Вселенной. Настоящие физические принципы, порождающие живое из неживого, обещают быть неизмеримо сложнее и глубже. Сегодня мы лишь нащупываем их в темноте, но для будущих поколений они наверняка станут столь же естественными и самоочевидными истинами, какими для нас служат искривление пространства-времени или квантовая природа света.
Виталисты веками стояли на аксиоме: живое может быть порождено только живым. Органическая материя считалась священной именно потому, что ее мельчайшие крупицы несли в себе печать жизненной силы. Даже Виктору Франкенштейну для создания твари понадобилась не глина и минералы, а фрагменты организмов, в которых биологическое тепло угасло совсем недавно.
Однако вскоре после выхода книги Шелли краеугольный камень витализма дал роковую трещину. В 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер совершил революцию: он синтезировал мочевину — безусловно органическое соединение — из неорганических реагентов, циановой кислоты и аммиака. Опыт Вёлера наглядно доказал: органические молекулы не содержат ни грамма мистической «жизненной искры».
Атомы углерода, водорода, кислорода и азота в живой ткани ничем не отличаются от таких же атомов в куске угля или в атмосфере. Череда открытий беспощадно стерла водораздел между живой и неживой химией: неорганические вещества в подходящих условиях закономерно превращаются в органику. Чем глубже наука постигала молекулярные механизмы, тем быстрее таяла казавшаяся незыблемой граница между одушевленным и косным.
Выходит, Шон Кэрролл, Джек Шостак, Энди Эллингтон и их единомышленники абсолютно правы? Да… но лишь отчасти.
Сколько бы физики ни бились над уравнениями, они не обнаружили ни единого свидетельства того, что рождение жизни из неживой материи нарушает фундаментальные мировые константы или законы термодинамики. В природе нет «закона сохранения жизни», постулирующего невозможность ее спонтанного возникновения или гибели. Разумеется, это банальность: существа рождаются и гибнут ежесекундно. Но в науке так бывает часто — самое самоочевидное бытовое наблюдение оказывается труднее всего выразить строгим языком математических формул.
Современная наука учит нас: жизнь не является свойством материи.
Физики и химики предельно ясно видят то, чего упорно не замечают романтики, верящие в «магию жизни»: в природе попросту нет волшебного рубильника или критической точки, в которой скопление сложных молекул вдруг перещелкивается в режим «живого».
С этой точки зрения жизнь — грандиозный мираж химии. Свойство, неоспоримое в нашем повседневном субъективном восприятии («я мыслю, я дышу, я существую»), бесследно испаряется, стоит разобрать нас на элементарные составляющие.
Железная логика редукционизма неумолима: если жизнь не является фундаментальным атрибутом материи, а во Вселенной существует только материя — значит, никакой жизни нет. Именно к этому шокирующему выводу и подвел слушателей Энди Эллингтон.
И все же мы здесь. Мы дышим, чувствуем и пытаемся понять самих себя.
Из книги «Жизнь, какой ее не знает никто : физика возникновения жизни» Сары Имари Уокер.
Читайте также: Почему астрономы ищут признаки жизни на других планетах, основываясь на том, какой жизнь является на Земле?
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Почему некоторые современные ученые утверждают, что жизни не существует?
Потому что в фундаментальных законах физики и химии нет понятия «жизнь». На уровне элементарных частиц и атомов живые организмы состоят из того же материала, что и неживые объекты, и подчиняются тем же законам. С точки зрения жесткого материализма и редукционизма «жизнь» — это не фундаментальное свойство материи, а условный ярлык.
Что такое витализм и почему наука отвергла эту теорию?
Витализм — концепция, утверждавшая, что живые организмы отличаются от неживой материи наличием особой нематериальной «жизненной силы» (élan vital, энтелехии). Теория потерпела крах в 1828 году, когда химик Фридрих Вёлер впервые искусственно синтезировал органическое вещество (мочевину) из простых неорганических соединений, доказав отсутствие сакрального химического барьера.
Почему до сих пор не существует общепринятого определения жизни?
Любой изолированный признак живого — репликация, метаболизм, эволюция или реакция на раздражители — встречается и в неживой природе (например, у кристаллов, пламени, автокаталитических реакций или компьютерных вирусов). Граница между живым и неживым непрерывна и размыта, что мешает провести четкую демаркационную линию.
В чем заключается научный подход физика Сары Имари Уокер?
Сара Уокер утверждает, что редукционизм не способен объяснить сложность живых систем. Вместо поиска мистических сил или отрицания жизни она разрабатывает новую физическую теорию (включая теорию сборки — Assembly Theory), рассматривающую жизнь как физический процесс генерации и передачи информации во времени.