До начала всего живого: разгадывая тайны добиологической сложности

Как возникла жизнь из неживой материи? Этот фундаментальный вопрос веками будоражит умы ученых. Традиционно считалось, что между живым и неживым существует четкая грань, но современная наука все больше склоняется к тому, что переход от простых молекул к первым формам жизни был постепенным процессом нарастающей сложности.

Теоретический физик Сара Имари Уокер из Университета Аризоны предлагает радикально новый взгляд на эту проблему через призму физики жизни – междисциплинарной области, исследующей фундаментальные различия между живыми и неживыми системами. По ее мнению, нам нужна “теория эволюции эволюции” – концепция, объясняющая, как возникли сами механизмы эволюционного развития.

В центре внимания Уокер находится Assembly Theory (Теория сборки) – новая парадигма, переосмысливающая роль информации и сложности в возникновении жизни. Вместо того чтобы фокусироваться исключительно на биологических деталях, теория исследует фундаментальные принципы, позволяющие сложным структурам возникать и сохраняться во времени.

Ключевым понятием теории является “число копий” (copy number) – количество идентичных сложных объектов, произведенных Вселенной. Если какая-то сложная структура существует во множестве копий, это указывает на действие некоего механизма отбора, более фундаментального, чем дарвиновский естественный отбор. Речь идет о базовых принципах, определяющих, какие структуры могут возникнуть и сохраниться во Вселенной.

Информация в контексте теории сборки понимается не абстрактно, а как физическая величина, тесно связанная с причинностью и временем. Она отражает “каузальную историю” – те ограничения, которые Вселенная должна была наложить на материю, чтобы создать конкретный сложный объект. Подобно тому, как понятие температуры было необходимо для создания термодинамики, измеримые параметры сложности могут стать основой для новой теории происхождения жизни.

Важно понимать, что теория сборки не пытается заменить дарвиновскую эволюцию, а скорее дополняет ее, фокусируясь на более ранних этапах. Если теория Дарвина объясняет эволюцию уже существующих форм жизни, то теория сборки исследует, как возникли сами условия для эволюции – как появились первые самовоспроизводящиеся системы, способные к эволюционным изменениям.

Одно из ключевых преимуществ теории – ее эмпирическая проверяемость. В отличие от многих других подходов к проблеме происхождения жизни, она опирается на измеримые физические величины, например, данные масс-спектрометрии молекул. Это позволяет перевести философские рассуждения о природе жизни в плоскость конкретных научных исследований.

Хотя теория сборки все еще находится на ранней стадии развития и вызывает определенные споры в научном сообществе, она открывает многообещающие перспективы для понимания не только земной жизни, но и возможных форм жизни во Вселенной. Она предлагает универсальный язык для описания перехода от простого к сложному, от неживого к живому, основанный на фундаментальных физических принципах.

В конечном счете, работа Уокер и ее коллег может помочь ответить на один из самых интригующих вопросов науки: как из хаоса ранней Вселенной возникли структуры, способные к самоорганизации, самовоспроизведению и эволюции. Это не только академический вопрос – понимание принципов возникновения жизни может иметь важные практические приложения, от создания новых материалов до поиска внеземной жизни.