18.04.2022, в 11:41.

Как работает Вселенная: Что такое жизнь? Происхождение человека

Разобравшись в основных принципах работы окружающего мира, настало время понять, кто ж такие мы сами. Готовы? Поехали!

Из чего состоит человек?

Посмотрим на обычного человека:

Внешне мы можем выделить у этого добряка части тела- голову, руки, туловище и т.д. В свою очередь каждая часть тела состоит из органов. Та же рука — достаточно сложный «механизм», состоящий из костей, мышц, сухожилий:

Следующий уровень — биологическая ткань. Это такая группа биологических клеток, которые выполняют общую функцию. Например, мышцы состоят из мышечной ткани, главная способность которых — уметь сокращаться. Благодаря этому мы можем передвигать наше тело, а не лежать на диване как овощ.

Клетка — базовый «кирпичик» ткани. Тут мы подбираемся к масштабам, где без микроскопа не обойтись. Как правило, размеры клеток измеряются в микрометрах, это тысячные доли миллиметра:

Несмотря на маленький размер, строение клетки всё ещё достаточно сложное:

Каждая часть клетки состоит из молекул. И здесь мы начинаем проникать в микромир — мир атомов. Молекулы — это цепочки атомов, соединённые химическими связями. Вот так выглядит молекула ДНК:

Атомы же в свою очередь состоят из элементарных частиц, о которых мы уже знаем из прошлых постов: это электроны, протоны, нейтроны... То есть из тех же частиц, из которых состоят звёзды, планеты и другая «неживая» материя. Что же тогда отличает нас, живых человеков, от камушка или куска пластмассы? Попробуем разобраться.

Теории возникновения жизни на Земле

Долгое время феномен жизни объяснялся с религиозной точки зрения: жизнь возникла по воле всевышнего существа, наделившего неживую материю особыми свойствами. Если речь идёт про человека, то этим свойством является «душа» — некая энергетическая субстанция, управляющая нашим бренным телом. (С растениями и животными посложнее, нужна помощь религиозных читателей). Благодаря душе человек может мыслить, осознавать окружающий мир и рассчитывать на место в раю, если будет хорошо себя вести.

В 1809 году в Британском королевстве родился бородатый человек, который поставил под сомнение существовавшие догматы. Его труд называется «Происхождение видов» и предлагает объяснить появление человека с помощью теории эволюции и естественного отбора.

Из теории эволюции следовало, что у всех живых организмов на Земле есть общий предок, который жил-не тужил и распространялся по всей Земле, приобретая со временем особые свойства, которые отличались в зависимости от среды обитания. Теория выглядела любопытно, но не отвечала на вопрос о происхождении этого самого общего предка.

Время шло, учёные всё больше копались в структуре вещества, открыв наконец молекулы и атомы. Стало очевидно, что по какой-то причине атомы сцепились вместе, образовав молекулы, которые невероятным образом научились скручиваться в цепочку ДНК, которая каким-то чудом научилась копировать сама себя и создавать из других атомов и молекул настоящий живой разумный организм! Вероятность самопроизвольного возникновения такого процесса кажется столь малой, как если бы вы каждый день на протяжении всей жизни покупали лотерейный билет и выигрывали джек-пот!

«Шах и мат, атеисты!» — усмехнётся сторонник теологической теории. — «Вот вы и пришли к тому, что без божественного вмешательства тут не обошлось.» Тем не менее, те, кто говорят о крайне низкой, практически невозможной вероятности самопроизвольного возникновения жизни, упускают один немаловажный факт.

Эмерджентность

Немного отвлечёмся от атомов и молекул и рассмотрим группу водителей автомобиля, которым необходимо пересечь перекрёсток. Каждый водитель хочет проехать его побыстрее, поэтому руководствуется собственным интересом — за кратчайшее время попасть из точки А в точку Б. Будем считать способность каждого водителя проезжать по кратчайшему пути свойством этого водителя как элемента общей системы.

Логично предположить, что выпустив всех водителей на нерегулируемый перекрёсток, мы непременно получим огромную пробку, так как каждый поедет по кратчайшему пути в сторону своей цели. Однако, в этих условиях система из отдельных водителей обнаруживает новое свойство — способность к саморегулированию дорожного потока:

Это новое свойство системы, не присущее отдельным её частям, называется эмерджентным свойством. Оно возникает в определённых условиях и проявляется только в группе. Эмерджентность проявляется в самых разных областях, от физики до человеческого общества.

Теперь следим за руками. Эмерджентным свойством физики является химия. Физические законы определяют правила «поведения» материи, тех же атомов, которые, собираясь в группы, начинают проявлять новые свойства — они образуют химические связи. Так, 2 атома кислорода соединяются, образуя молекулу кислорода О2. А атом углерода настолько дружелюбный, что может образовывать до 4 связей с другими атомами, порождая поистине сложнейшие молекулы.

Репликатор

А эмерджентным свойством химии является биология. И вот тут остановимся подробнее. Атомы не обладают свойствами живого организма. Но у групп атомов, образовавших молекулы, в некоторых случаях проявляется совершенно новое эмерджентное свойство — способность влиять на свойства окружающей среды так, чтобы ускорять появление собственных копий. Такие молекулы называются репликаторами. Это очень важный момент, проговорим его ещё раз: репликатор существует в определённой среде и сам влияет на среду таким образом, чтобы в этой среде возникали копии самого репликатора.

Показательным примером биологического репликатора является вирус. Например, вызывающий простуду. Он живёт в теле человека (это его среда) и провоцирует тело производить копии самого вируса. Попав в тело другого человека, он «налаживает» самокопирование в нём, при этом в другой среде он совершенно безвреден: размножаться в «теле» растения простудный вирус не может.

Эта цепочка связей между атомами репликатора является по своей сути геном. Ген, помещённый в определённую среду, начинает размножаться. Его структура является физически воплощённой информацией о том, как размножаться в определённой среде. Или, другими словами, это знания о свойствах этой среды.

Появление жизни на Земле

Условия на первобытной Земле были тем ещё испытанием: вулканы, ураганы, метеориты и прочие радости бурной молодости нашей планеты. И в этом кипящем первобытном «бульоне» плавало огромное количество разнообразных молекул, которые собирались из атомов, разрушались и собирались вновь. Предположительно 3-4 миллиарда лет назад из углеродных, кислородных и азотистых соединений сформировался первый репликатор, представлявший собой молекулу рибонуклеиновой кислоты, или же РНК. У него было замечательное свойство: он захватывал атомы в определённой последовательности, создавая цепочку из участков, повторяющих исходную последовательность. Эта цепочка затем распадалась (расщеплялась), выбрасывая в окружающую среду копии исходной РНК.

Школьники и студенты знают, что при списывании на экзамене не всегда удаётся сделать это без ошибок. Так же и с репликатором: из-за изменения условий среды копирование иногда происходило с ошибками, вследствие чего появлялись новые разновидности репликатора. Это называется мутацией. Некоторые мутации ухудшали способность к самокопированию, и такие репликаторы постепенно исчезали — вымирали. Другие мутации приводили к приспособлению репликатора к изменившимся условиям среды и позволяли ему копироваться успешнее «сородичей».

С каждой мутацией ген репликатора становился всё сложнее. Он содержал в себе как часть уже накопленных знаний о среде, так и добавлял новые. Больше всего по количеству оказывалось репликаторов с геном, который содержал наибольшее количество правильной информации, описывающей способ построения успешного в данной среде репликатора. Совершенно естественным путём полезные для выживания знания позволяли их обладателю передавать их большему числу своих «потомков», в то время как «вредные» знания (или отсутствие новых) приводили к уменьшению популяции их обладателей в условиях ограниченности общих ресурсов. Это и есть эволюция.

Что же такое жизнь и человек?

И вот наконец мы можем ответить на этот вопрос. Наиболее полное определение понятия жизни звучит так: «Жизнь — это физически воплощённое знание о нише, которое заставляет свою нишу сохранять существование данного знания.»

Отличие живого от неживого в том, что живое активно использует окружающую среду, в которой существует, для поддержания своего существования. Свойства камушка не позволяют ему как-то повлиять на среду при возникновении угрозы его существованию. А животное в случае угрозы жизни примет активные действия: покусает нападающего или попытается сбежать. Это происходит благодаря накопленным в генах знаниям о том, что в окружающей среде хорошо, а что плохо в контексте выживания. Камушек же такими знаниями не обладает, вследствие чего живым не является.

А теперь приготовьтесь: источник нашей жизни — это наш человеческий ген, а мы, люди, являемся воплощением знаний, заложенных в этом гене. Для гена человеческое тело является средой обитания, которую он строит для накопления новых знаний и собственного усовершенствования. Только вдумайтесь: каждый из нас содержит в себе знания, сформированные в ходе миллионов лет, несмотря на то, что нашим телам всего несколько десятков лет. Впечатляет, не правда ли?

Человек действительно является «венцом творения», потому что способен наиболее эффективно накапливать и использовать знания об окружающей среде в сравнении с другими организмами. Потенциал человеческого мозга огромен, благодаря его способностям мы уже создали вещи, способные кардинальным образом менять окружающую среду, превышая возможности человеческого тела в тысячи раз.

Я много размышлял о том, почему человек — такое нелогичное и непостоянное существо. Почему, оказавшись в идеальных условиях для существования, человек всё равно начинает придумывать себе проблемы? А всё потому, что идеальные условия лишают человека возможности приобретать новый опыт и накапливать новые знания, к чему стремится его ген. Скука — механизм природы, подталкивающий нас к изучению новой информации и её распространению среди сородичей (замечали ведь, что всегда хочется поделиться чем-то хорошим — позитивной информацией, которая может улучшить знания нашего вида?).

—***—