В школе нас учили, что жизнь появилась на Земле случайно в «первобытном бульоне» несколько (1,5-3) миллиардов лет назад, после чего, постепенно развиваясь, дошла такого многообразия, которое мы видим сейчас. Хотя и не обнаружено ни одного случая самозарождения жизни, но эволюционисты под обаянием своей «религии» готовы поверить в любую нелепицу, только бы не признать сотворение жизни Богом.

Еще в XIX столетии Л.Пастер установил великую истину - «Все живое от живого». Для того, чтобы отвергнуть ее как ведущую к «поповским бредням», довелось подгонять факты под необходимую гипотезу.

Цель была достигнута, и сейчас во всех учебниках приведено описание эксперимента Стенли Миллера, который якобы доказал, что жизнь на Земле зародилась случайно.

В чем же суть того эксперимента? С.Миллер в 1953 г. пропустил через смесь подогретых газов (водяного пара, метана, аммиака и водорода) электрический коронарный разряд. В результате каждого цикла образовывалось ничтожное количество жидкости, скапливающегося в накопителе. Спустя неделю скопилось достаточно много вещества, чтобы возможно было провести анализ этой жидкости, в которой обнаружили несколько самых простых аминокислот (из которых сложены белки) и других органических соединений. Утверждали, что это якобы подтвердило гипотезу Опарина о самовозникновении жизни на Земле.

Как правило, однако, забывают, что в эксперименте использовали накопитель, которого не существовало в природе и без которого те же электрические разряды уничтожили бы предполагаемую «протожизнь» на корню. Этот процесс такой же продуктивный, как попытка построить дом, для которого конвейер выпускает кирпичи, сразу же разбиваемые молотом. Забывают, что аминокислоты и даже белки - это далеко еще не жизнь. Забывают, что основное в клетке - это генетический код, а его происхождение это глубочайшая тайна для эволюционистов.

Следует отметить, что исходные посылки Миллера об отсутствии в первичной атмосфере Земли кислорода неправильны: обнаружено, что 70 % атмосферного кислорода имеет абиогенное происхождение (о чем свидетельствует существование докембрийских сернистых железняков), а это означает, сам процесс образования аминокислот не мог произойти, потому как они окислились бы до простейших газов.

Эволюционисты не могут объяснить также наличие в живой клетке только левовращающихся аминокислот: ведь наличие хотя бы одного правовращающегося (оптически) изомера делает белок безжизненным. В эксперименте же Миллера обоих этих изомеров было получено по 50 % каждого, а значит, даже вероятность случайного синтеза нужных аминокислот мизерна.

Вообще эволюционисты вместо того, чтобы объяснить появление конкретного организма, начинают рассказывать о некой фантастической химере - «протоклетке», которую никто никогда в глаза не видел. Это и понятно. Ведь сложность самой «примитивной» клетки такова, что ее и сейчас не могут не то что синтезировать, а даже воскресить лучшие мировые ученые со всей своей передовой техникой. Каким же «умником» надо быть, чтобы поверить, что неразумная, мертвая материя «случайно» смогла породить жизнь!

Приведем ряд оценок вероятности самопроизвольного зарождения жизни. Фред Хойл привел такие данные: «Если подсчитать, сколько комбинаций аминокислот вообще возможны при образовании ферментов, вероятность их случайного появления путем беспорядочного перебора оказывается меньше чем 1 на 10 40000 ». И это только вероятность образования ферментов - лишь некоторых элементов клетки!

Марсель Голе утверждал, что для появления простейшей самовоспроизводящейся системы надо, чтобы в строгой последовательности произошло 1 500 случайных событий, каждое из которых имеет вероятность 1 из 2-х. Значит, вероятность случайного появления наипростейшей жизни (а не существующей ныне - т. к. все известные науке простейшие организмы гораздо более сложные, чем гипотетическая система, для которой оценивалась вероятность случайного возникновения) будет равна одному шансу из 10 450 . Это, конечно, практически равно нулю, потому как любое событие, имеющее вероятность меньшую, чем 1 шанс из 10 50 , признается нереальным.

Таким образом, жизнь, конечно, появилась только от Живого, а отрицающий это только подтверждает верность слов пророка Давида об интеллектуальном состоянии атеиста («Сказал безумец в сердце своем: “нет Бога”» (Пс. 13, 1)). Стоит только поучиться таковой силе их убежденности - как верят они в то, что абсолютно безумно и глупо для любого, имеющего трезвый разум!

Как появились живые существа на Земле?

Изначально Церковь учила, что Бог создал во дни творения все роды живых существ. Потом они развивались под предводительством живых логосов твари, которые направляли их к цели. Но они никогда не выходят из пределов изначально сотворенных родов. Опыт всей истории человечества наглядно подтвердил эту истину, и удивительные примеры приспособленности живых существ к условиям своего существования всегда рассматривали в качестве телеологического доказательства бытия Божия.

Теория эволюции предполагает непрекращающееся самопроизвольное усложнение системы живых организмов, повседневный же опыт показывает, скорей, обратное. Все во Вселенной, оставленное на самотек, устремляется к хаосу, а не к порядку (оставьте ведро на улице и оно в скорости не эволюционирует в что-то новое, а заржавеет). Именно это и говорит второе начало термодинамики. Оно запрещает эволюцию.

Этот закон относится как к открытым, так и к закрытым системам, и хаотический приток энергии Солнца отнюдь не уменьшает, а, наоборот, увеличивает энтропию (меру хаотичности системы). Хороший пример действия хаотической энергии это попадание бешеного слона в посудную лавку или бомбы в склад со стройматериалами. Ясно, что от этого не появится ни нового здания, ни роскошной вазы.

Для того, чтобы энергия смогла усложнить систему, потребуется, чтобы был механизм ее преобразования и необходимая информация для этого процесса. Иначе энтропия не уменьшится, а увеличится.

Понимая, что этот закон природы явно противоречит эволюции, часто начинают утверждать, что пример кристаллизации воды показывает возможность самоусложнения жизни. Но следует заметить, что этот пример не подходит, потом как он сопровождается уменьшением энергии системы, потому что энергетический потенциал воды выше, чем у льда. Наоборот, энергетический потенциал белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот выше, чем у веществ, их составляющих. Таким образом, второй закон термодинамики остается в силе и для снежинок, и для жизни. Потому эволюция, вне всякого сомнения, невозможна.

Для каждого ясно, что если не ухаживать за садом, он переродится в дикий, а не станет еще более плодоносным и не превратится в ельник; если не поддерживать чистоту собачьей породы, то она превратится в дворняжку, а не в медведя, и т. п. Таким образом, одного этого возражения достаточно для того, чтобы был снят с повестки дня вопрос об эволюции.

Теория эволюция, как было сказано раньше, противоречит также и математике, потому как вероятность случайного появления любого организма практически равна нулю. «Нет смысла обсуждать цифры, - писал Л.Берг, - при такой вероятности требуемой мутации за все время существования Вселенной не смог бы развиться ни один сложный признак». Следовательно, и математика ставит на эволюционной гипотезе могильный крест.

В 1960-х годах обнаружили, что все живое от бактерии до человека имеет одинаковый генетический код. «То есть, - пишут даже эволюционисты, - если бы жизнь на Земле появилась и развивалась по Дарвину, генокод одного организма был отличен от другого». Но это не так. Вообще следует заметить, что абсолютно невероятно случайное появление сразу двух взаимосвязанных алфавитов (а то, что генетический код - алфавит, это ясно, потому как он имеет все признаки знаковой информации). Это равносильно тому, как если бы мы, взяв томик Шекспира, решили, что это плод случайной самоорганизации неживой природы.

Одно из самых ярких свидетельств того, что эволюция никогда не происходила, это полное отсутствие переходных форм в окаменелостях. Креационисты уверяют, что все осадочные породы появились в дни Ноева потопа, но даже если бы это было и не так, в них не находили переходных форм. В отложениях найдены остатки около 250 000 видов, представленных десятками миллионов экземпляров. Но практически все они являются самостоятельными видами, а не «недоделанными формами».

В особенности ярким примером, необъяснимым в рамках теории эволюции, является так называемый «кембрийский взрыв», когда геологически неожиданно «появляются» десятки тысяч видов беспозвоночных, которые без изменений сохранились до наших дней. Нет до сих пор ни одного свидетельства наличия у этих животных эволюционных предков.

И таких примеров множество: нет предков у позвоночных, насекомых, динозавров, да и практически у всех современных видов.

Эволюционисты утверждают, что у них не хватает материалов для анализа и что не все осадочные породы обследованы, но это только попытка ухватиться утопающему за соломинку. Джордж утверждает, к примеру: «Больше нет смысла жаловаться на бедность материала раскопок. Число найденных остатков огромно, мы обнаруживаем их больше, чем возможем исследовать».

Мало кто знает, что странное окаменевшее существо археоптерикс, которое частенько приводят в качестве примера переходной формы между рептилиями и птицами (потому что оно имеет черты обоих классов), в действительности не содержит в себе ни одной из решающих переходных структур, способных положить конец сомнениям - перья полностью сформированы, и крылья - уже крылья. У этого существа когти повернуты назад, и конечности его изогнуты, как у птиц, сидящих на ветвях. И если бы кто-либо попытался восстановить это существо, оно ни в коем случае не было бы похоже на бегущего динозавра с перьями.

«1984 год – в Техасе были обнаружены ископаемые останки птиц. Их возраст по определению эволюционистов на «миллионы лет» превышает возраст, приписываемый археоптериксу. И эти птицы ничем не отличаются от современных».

Некоторые из ныне живущих существ (к примеру, утконос) тоже представляют собой смесь черт, которые возможно найти у разных классов. Странное маленькое существо, у которого мех - как у млекопитающего, клюв - как у утки, хвост - как у бобра, ядовитые железы - как у змеи, яйца он откладывает, как рептилия, хотя детенышей вскармливает грудью - вот удачный пример такой «мозаики». Однако это вовсе не «перепутье» между любыми двумя из перечисленных созданий.

Это всеобщее отсутствие промежуточных форм справедливо тоже и для так называемой «эволюции человека». Просто удивительно, как много «предков» приписывают человеку. Трудно проследить все изменяющиеся и чередующиеся заявления по этому поводу, но последнее столетие ясно показало, что любой громко прославляемый «предок» тут же забывается, стоило только появиться очередному «кандидату» на его роль. На сегодняшний день на эту роль претендуют австралопитеки, из которых наиболее известно ископаемое «Люси».

Изучение разных белков животных и сравнение их между собою показало, что эволюция не шла так, как ей советуют идти ученые, думавшие, что смогут по биохимическим часам определить возраст ответвления данного вида от эволюционного дерева. Больше того, оказалось, что разница в строении белков между совершенно разными видами абсолютно одинакова.

Эволюционная теория не дает хоть какого-то объяснения тому. как могли появиться, к примеру, глаз или крыло, устройство которых и связь со всем остальным организмом делает невозможной жизнь «недоделанного предка». К примеру, если бы у некоего животного случайно появился бы глаз, то это было бы попросту бессмысленным без соответствующего изменения головного мозга и всей системы поведения животного, и все это должно было произойти моментально. При этом мутация должна «постигнуть» сразу не менее двух особей, потому как иначе признак тотчас исчез бы. Это явно невозможно!

Причем надо помнить, что 99,99 % мутаций вредны или даже смертельны для организма. А естественный отбор явно не имеет плана и направления. Потому сам механизм, предложенный Дарвином, подходит только для микро эволюции, которую не отрицают и сторонники сотворения, но никак не объясняет образование более крупных таксонов, таких как семейство, род, отряд или класс.

Благодаря ДНК, в каждом живом организме содержится программа (набор инструкций, подобный перфоленте или рецепту), которая точно определяет, будет это, например, аллигатор или пальма. Ну а для человека эта программа определяет, будут у него голубые или карие глаза, прямые или вьющиеся волосы и т. д.

Сама по себе ДНК, подобно беспорядочному набору букв, не содержит какой-то биологической информации; и только когда химические «буквы», составляющие ДНК, выстраиваются в определенной последовательности, они несут в себе информацию, которая, будучи «прочитана» сложным клеточным механизмом, контролирует строение и работу организма.

Эта последовательность не появляется из «внутренних» химических свойств веществ, составляющих ДНК - точно так же, как молекулы чернил и бумаги не могут случайным образом собраться в определенное сообщение. Особенная последовательность каждой молекулы ДНК образуется только потому, что молекула формируется под руководством поступающих «извне» инструкций, содержащихся в ДНК родителей.

Теория эволюции учит, что относительно простое существо, как, к примеру, одноклеточная амеба, становится гораздо более сложным по строению - например, как лошадь. Хотя даже простейшие из известных одноклеточных существ невообразимо сложны, они явно не содержат столько же информации, сколько, скажем, лошадь. Они не содержат специфических инструкций о том, как создать глаза, уши, кровь, мозг, кишечник, мускулатуру. Потому продвижение от состояния А до состояния В потребовало бы многих шагов, каждый из которых сопровождался бы возрастанием информации, информационным кодированием новых структур, новых функций - гораздо более сложных.

Если бы обнаружили, что подобные - ведущие к увеличению информации - изменения пусть нечасто, но все же происходят, это вполне резонно возможно было бы использовать в поддержку аргумента, что рыба в действительности может стать философом, если дать ей для этого достаточно времени. Но в действительности те многочисленные незначительные изменения, которые мы наблюдаем, не сопровождаются увеличением информации - они вовсе не годятся для подтверждения теории эволюции, потому как имеют противоположную направленность.

Живой организм запрограммирован на передачу этой информации, то есть на изготовление собственной копии. ДНК мужчины копируется и передается через клетки сперматозоидов, а ДНК женщины - через яйцеклетки. Таким образом информация отца и матери копируется и передается следующему поколению. Каждый из нас содержит внутри своих клеток две параллельные длинные «цепочки» информации - одна от матери, другая от отца (представьте бумажную ленту со знаками азбуки Морзе - точно так же и ДНК «читается» сложным механизмом клеток).

Причина, по которой родные братья и сестры не похожи друг на друга, заключена в том, что эта информация по-разному комбинируется. Такая перегруппировка или рекомбинация информации приводит ко множеству вариаций в любой популяции - будь то человек, растение или животное.

Представьте комнату, полную собак - потомков одной и той же пары. Некоторые из них будут выше, некоторые ниже. Но этот нормальный вариативный процесс не привносит новой информации - вся информация уже была представлена в исходной паре. Потому если собаковод отбирает собак пониже, сводит их в пары, потом выбирает самую низкую особь из помета - не удивительно, что со временем появляется новый тип собаки - низкорослый. Но при этом не привнесено никакой новой информации. Он попросту отобрал собак, которых хотел (тех, что по его мнению наиболее подходили для передачи генов), и отверг остальных.

В действительности, начиная только с низкорослой породы (а не смеси высоких и низких особей), никакие сколь угодно долгие скрещивания и отбор не приведут к появлению высокорослой вариации, потому как часть «высокорослой» информации в этой популяции уже будет утрачена.

«Природа» также может «выбирать» одних и отвергать других - в определенных условиях внешней среды одни более годны для выживания и передачи информации, чем другие. Естественный отбор может предпочесть одну информацию или привести к уничтожению другой, но он не способен создавать какую бы то ни было новую информацию.

В теории эволюции роль создания новой информации отводится мутациям - случайным ошибкам, происходящим при копировании информации. Такие ошибки происходят и передаются по наследству (потому что новое поколение копирует информацию с поврежденной копии). Такое повреждение передается дальше, и где-то по пути может произойти новая ошибка, и таким образом мутационные дефекты имеют тенденцию накапливаться. Это явление известно как проблема нарастания мутационной нагрузки, или генетическая перегрузка.

У человека известны тысячи таких генетических дефектов. Они-то и вызывают такие наследственные заболевания, как серповидная клеточная анемия, кистозный фиброз, талассемия, фенилкетонурия… Не удивительно, что случайные изменения чрезвычайно сложного кода способны вызывать заболевания и функциональные нарушения.

Эволюционисты знают, что подавляющее большинство мутаций или вредны, или представляют из себя бессмысленный генетический «шум». Но их вероучение требует, чтобы обязательно существовали «восходящие» случайные мутации. В действительности известна только крошечная горстка мутаций, которые облегчают организму выживание в данной среде.

Безглазые рыбы в пещерах лучше выживают, потому что не подвержены глазным заболеваниям или повреждениям глаз; бескрылые жуки хорошо чувствуют себя на обдуваемых ветром морских скалах, потому что они реже сдуваются и тонут.

Но потеря глаз, потеря или повреждение информации, необходимой для производства крыльев, - это, как ни посмотри, дефект - повреждение функционального узла механизма.

Такие изменения, даже «полезные» с точки зрения выживания, вызывают вопрос - где мы можем увидеть хотя бы один пример настоящего возрастания информации - нового кодирования для новых функций, новых программ, новых полезных структур? Нет смысла искать контраргумент в стойкости насекомых к инсектицидам - почти в каждом случае до того, как человек начал разбрызгивать инсектицид, несколько особей из популяции насекомых уже имели информацию, которая обеспечивала сопротивляемость.

В действительности, когда москиты, не способные к сопротивляемости, погибают, а популяция восстанавливается от выживших, то определенное количество информации, носителями которой было погибшее большинство, уже отсутствует у выжившего меньшинства и, соответственно, навсегда утрачено для данной популяции.

Когда мы рассматриваем наследственные изменения, происходящие у живых организмов, мы видим или неизменную информацию (рекомбинированную разными способами), или поврежденную или утраченную (мутация, вымирание), но никогда не видим ничего такого, что возможно было бы квалифицировать как истинное информационно «восходящее» эволюционное изменение.

Теория информации вкупе со здравым смыслом убеждают, что когда информация передается (а в этом и заключается воспроизводство), она или остается неизменной, или утрачивается. Плюс добавляется бессмысленный «шум». Как в живых, так и в неживых системах настоящая информация никогда не возникает и не увеличивается сама по себе.

Соответственно, когда мы рассматриваем биосферу - все ее живые организмы - в целом, мы видим, что общее количество информации уменьшается со временем по мере последовательного получения новых и новых копий. Следовательно, если проделать обратный путь - из настоящего в прошлое - информация, по всей вероятности, будет возрастать. Потому как этот обратный процесс невозможно продолжать до бесконечности (не существовало бесконечно сложных организмов, живших бесконечно давно), мы неизбежно приходим к моменту, когда эта сложная информация имела начало.

Сама по себе материя (как утверждает истинная наука, основанная на наблюдениях) не порождает такой информации, потому единственная альтернатива - что в какой-то момент некий внешний по отношению к системе творящий разум упорядочил материю (как делаете вы, когда записываете предложение) и запрограммировал все изначальные виды растений и животных. Это программирование предков современных нам организмов должно было произойти чудесным или сверхъестественным образом, потому как законы природы не создают информации.

Это вполне соответствует утверждению из Библии о том, что Господь сотворил организмы, чтобы те размножались «по роду их». К примеру, предполагаемый «род собаки», сотворенный с большим количеством встроенных вариаций (и без изначальных дефектов) мог изменяться путем простой рекомбинации изначальной информации, чтобы породить волка, койота, динго и т. д.

Естественный отбор способен только «отбирать и сортировать» эту информацию (но не создать новую). Различия между потомками и без добавления новой информации (и следовательно, без эволюции) могут оказаться достаточно большими, чтобы обеспечить им возможность быть названными разными видами.

Способ, которым из популяции дворняг путем искусственного отбора выводят подвиды (породы домашних собак), помогает понять это. Каждый подвид несет в себе только часть изначального объема информации. Вот почему невозможно вывести дога из чи-хуа-хуа - необходимой информации в популяции уже нет.

Таким же образом «род слона», возможно, был «разделен» (путем естественного отбора на основе изначально созданной информации) на африканского слона, индийского слона, и мастодонта (два последних вида уже вымерли).

Очевидно, однако, что этот тип изменений может действовать только в пределах изначальной информации данного рода; этот тип изменения /образования видов никак не ведет к поступательному превращению амебы в рыбу, потому как он не является информационно «восходящим» - новая информация не добавляется. Подобное «истощение» генофонда может быть названо «эволюция», но оно даже отдаленно не напоминает тот тип изменений (с добавлением информации), который как правило имеют в виду, употребляя этот термин.

Ясно, что эволюции не было и не могло быть. Но существует ряд так называемых «доказательств» эволюции, которые очень смущают верующих.

В качестве примеров якобы происходившей эволюции чаще всего приводят предполагаемое развитие лошади. Утверждают, что из четырехпалого предка (Нугаcotherium) с течением времени образовалась современная однопалая лошадь. Но почему-то забывают сказать, что вся эта цепочка «предков» не найдена в одном месте, а разбросана по всему миру. Более того, современные лошади жили в тот же период, что и так называемые «примитивные» лошади. Значит, они не являются «целью» развития пралошадей.

Удивительно также «изменение» у этих животных количества ребер. Вначале их было 18, после 15, потом 19 и в конце концов снова 18. Подобные вариации наблюдаются и в количестве поясничных позвонков. А сам же «первопредок» оказался действительно предком… современных бурундуков.

Потому и хранитель музея естественной истории в Чикаго д-р Дэвид Рауп написал в статье, опубликованной в музейном «Бюллетене»: «В свете полученной информации потребовался пересмотр или даже отказ от представлений, касающихся классических случаев… таких как эволюция лошади в Северной Америке». То же самое возможно сказать и о целеканте, существующем поныне «предке земноводных», и о «предках млекопитающих» и т.д.

Другим аргументом, приводимым в пользу эволюции, является сходство устроения органов различных живых существ, якобы говорящее об их родстве.

Но богословие блестяще объясняет этот факт. В основание мира Творцом положены идеи, которые образуют иерархию бытия и возводят его к Слову. Они и проявляются через премудрое устройство твари. Творец, как премудрый художник и конструктор, использовал один принцип для устройства живых существ, обитающих в похожих условиях.

Да и само устройство, к примеру, руки или глаза говорит явно о Творце, а не о хаотической эволюции. Следует отметить, что если бы сходство обуславливалось родством, то все гомологичные органы происходили бы из одинакового генетического и эмбрионального материала. Но это не так! Существует также необъяснимое для эволюционистов явление - задние и передние конечности хотя и образуются из разного эмбрионального материала, но имеют одинаковый план. Случайно это возникнуть явно не могло!

Таким же образом, не прибегая к эволюционизму, необходимо объяснять и существование разных типологических групп - классов, отрядов и т. д. Это - отражение в веществе невещественной иерархии идей Творца, которые и устраивают всю иерархию чувственно постигаемой твари, имеющей своим венцом человека. Этим хорошо объясняется знаменитое сходство в эмбриональном развитии у всех позвоночных. Все они как бы стремятся к человеку, через которого они призваны получить освящение от Творца, ибо Он «все покорил под ноги его».

Возникновение жизни на Земле - одна из самых впечатляющих загадок, которая будоражит умы человечества в течение всей нашей разумной истории. Сегодня мы хорошо знаем, когда появилась первая жизнь на нашей планете.

Это произошло около 4 млрд. тому назад, тогда как Cambrian explosion, т.е. период бурного появления многоклеточных организмов, соответствует времени 540 миллионов лет тому назад. С тех пор жизнь на Земле совершенствовалась в течение длительного времени, вследствие Дарвиновской эволюции. Огромные изменения, которые произошли в жизни человечества и во Вселенной, показывают, что наша эволюция даже ускоряется. Наша технология и сама жизнь становятся всё более и более совершенными. Мы движемся вперёд с огромным ускорением, и мы не знаем сегодня, что может стать результатом этих ускорений.

Как же возникла первая жизнь на Земле? В Книге Бытия утверждается, что жизнь, включая самого человека, была создана богом из земной пыли (“The God formed man of dust of the ground”, Genesis). Любопытно, что, в общем, это соответствует действительности, хотя естественно и не объясняется как же это произошло на самом деле. Ответ на этот вопрос может быть найден с помощью науки, задачей которой является объяснение естественных процессов внутри нашей Вселенной. Наука не оперирует не доказанными утверждениями. Цель науки не только проследить все этапы возникновения жизни на Земле, но и воспроизвести эти этапы в лабораторных условиях, как, например, физики не только объяснили механизмы термоядерных реакций внутри Солнца, высвобождающие гигантскую энергию, но и создали водородную бомбу, работающую на основе тех же принципов. Физики называют её маленькое Солнце на Земле. Немецкий учёный Г. Бете стал лауреатом Нобелевской премии за объяснение термоядерных процессов внутри Солнца.

Сегодня учёными доказано, что живые организмы возникли из неживой материи в длинной цепочке превращений от простых молекул до первой жизни - бактерии. Бактерия - это одноклеточный организм, тогда как сложные живые структуры являются многоклеточными. Например, человек состоит из триллиона клеток, в то время как бактерия лишь из одной. Более того, используя эти цепочки, учёные пытаются создать в лабораторных условиях полностью самовоспроизводящие искусственные организмы. Эти исследования позволяют проверить: является ли правильным наше понимание сложных процессов, приведших к возникновению первой жизни. В 2009 г. учёные создали в лаборатории первую молекулярную систему, которая копировала себя и могла эволюционировать.

Биологи нашли способ формирования сложных генетических молекул (РНК и ДНК), используя простые молекулы (О, С, N, Р), существовавшие на ранней стадии развития Земли несколько миллиардов лет тому назад. Открытие структуры РНК и ДНК позволяет понять ключевую особенность биологических молекул - копировать себя и эволюционировать. ДНК - это сложная молекула с молекулярной массой в один триллион, тогда как РНК имеет молекулярную массу всего 35000. Напомню, что молекулярная масса воды равна 18, а углерода 12. Основными элементами жизни на Земле являются вода и углерод. Углерод способен вступать в различные химические связи с другими элементами и производить сложные органические молекулы, включая липиды, карбогидраты, протеины и генетические молекулы РНК и ДНК, которые являются основными молекулами жизни. Поэтому жизнь на нашей Земле - это carbon - based life, хотя в других местах Вселенной возможны и другие формы жизни, например, silicon - based life.

Известно, что основными элементами во Вселенной являются водород и гелий. Внимательный читатель может спросить, каким же образом сложные молекулы или тяжёлые элементы, отличные от водорода и гелия, появились на нашей планете. Кто их «принёс» на Землю? Ответ на этот вопрос нам хорошо известен из астрономии: так называемые сверхмассивные звёзды производят в своих недрах многие известные нам химические элементы вследствие различных термоядерных реакций. После гибели таких звёзд они выбрасывают эти элементы внутрь галактики, которые становятся частью межзвёздной пыли и планет. Все тяжёлые элементы на Земле - это результат взрыва сверхновых звёзд, которые в конечном счёте обусловили появление первой жизни на Земле.

Без этих элементов жизнь была бы просто невозможной. Мы можем даже утверждать (возможно, с гордостью!), что являемся частью звёздного вещества (“We are star stuff!”). Например, наличие железа в нашем организме, которое определяет цвет нашей крови, является результатом производства железа внутри звёзд, который высвобождается после гибели звезды. Спекральный анализ вещества внутри звёзд и галактик показывает, что все тела во Вселенной состоят из одинакового набора элементов, составляющих таблицу Менделеева, а все живые организмы, включая растительный мир, имеют единого предка (a common ancestor), т.е. они появились из одного и того же корня дерева жизни. Само дерево жизни состоит из трёх основных частей (eukarya, archaea, bacteria) и лишь две ветки “eukarya” включают в себя весь растительный и животный миры. Жизнь на Земле возникла не сразу, а после почти 10 млрд. лет с момента Big Bang, когда появились все необходимые условия для возникновения первой жизни. Интересно, что наша Вселенная также произошла в результате гигантского взрыва из одной «точки». Эта «точка», которую физики называют “singularity”, имела чрезвычайно маленький размер и почти бесконечную плотность. Вследствие инфляции (быстрое расширение) и ускорений наша Вселенная стала сегодня гигантской. Свет может пересечь Вселенную лишь за 14 млрд. лет, хотя и покрывает расстояние от Земли до Солнца всего за восемь минут.

Вернёмся однако к основному вопросу этой статьи - как возникла первая жизнь на Земле. Два выдающихся учёных из the University of Chicago L.Miller and H.Urey ещё в 1950-х годах провели интереснейший эксперимент, который продемонстрировал, что жизнь могла быть сформирована естественным путём из набора различных молекул (H2. H2O, CH4, NH3), существовавших на ранней Земле, и серии химических реакций. Эксперимент показал, что основные молекулы жизни - аминокислоты (протеины) и нуклеиновые кислоты (основания РНК и ДНК) - могут быть легко получены из молекул, которые имелись в первичной атмосфере ранней Земли. Они поместили в стеклянную трубку воду, водород, метан и аммоний и пропустили через неё сильный электрический ток, который является аналогом молнии в природе. Через неделю в трубке были обнаружены различные органические молекулы, включая протеины. Последние ответственны за все сложные метаболические функции живой клетки. Однако, подобные эксперименты, хотя и явились первым важным шагом на пути от неживой материи к первой жизни, они не могли объяснить многие другие процессы, включающие переход от аминокислот (протеинов) к первой жизни и, в частности, каким образом примитивная клетка могла воспроизводить себя, эволюционировала, т.е. как она приводила к появлению новой жизни.

В последнее время учёные сумели объяснить все основные процессы, каким образом первые живые организмы на Земле возникли из неживой материи (например, журнал “Scientific American”, September, 2009). Эти процессы включают формирование нуклеотидов, состоящих из сахаров, фосфатов, оснований цианидов, ацетилена и воды, генетические молекулы РНК и ДНК, а также протоклетки, дающей рост первой жизни. Молекула РНК может быть сформирована из простых молекул имеющихся на ранней Земле до формирования первой жизни. Она была первым генетическим материалом сформировавшим жизнь на Земле вместе с ДНК, явившимся результатом эволюции позже. РНК порождает ДНК, которая в свою очередь порождает протеины. «РНК мир» включает в себя появление первого живого организма - протоклетки с РНК геномом, способной к самокопированию и Дарвиновской эволюции, тогда как «ДНК мир» включает бактериальную клетку с ДНК геномом, протеины и начало дерева жизни с общим предком для всего живого на Земле. Оба РНК и ДНК имеют длинные основания (от 2 до 40 в случае РНК и от 1000 до миллиона в случае типичного гена), которые включают сахара, фосфаты и простые молекулы - цианид, ацетилен, формальдегид и воду, имевшихся в ранней Земле. Нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) ответственны за генетический код и дают инструкции для всех процессов внутри клетки. Чтобы образовать протеины, нуклеиновые кислоты должны сформировать длинные и сложные цепи. Все молекулы ДНК во всех живых организмах на Земле имеют одинаковую структуру, хотя и разный набор генов, и отличаются друг от друга различным подключением их ДНК.

Итак, на первом этапе простые и органические молекулы, а также различные химические реакции привели к образованию нуклеотидов. Три компоненты нуклеотидов - сахара, фосфаты и нуклеиновые основания - образовались спонтанно из простых молекул. Затем нуклеотиды соединившись дали начало первой генетической молекуле - РНК, а затем, на более поздней стадии развития, молекулу ДНК. Нуклеиновые кислоты, представляющие совокупность нуклеотидов, содержат генетическую информацию. Следующий этап - образование примитивной клетки с РНК геномом, включающая мембрану и способной к самокопированию путём деления. Протоклетка начала эволюционировать. Метаболизм, включающий серию химических реакций, позволил протоклетке получать энергию из окружающей среды. Следующий этап - образование ДНК и появление новой клетки с ДНК геномом, играющей роль первичной генетической молекулы. РНК теперь выполняет промежуточную роль между ДНК и протеином. Возникает первая бактерия с ДНК геномом и мембраной. Она способна к самокопированию и способна эволюционировать. Если раньше РНК была ответственна за образование протеинов, теперь протеины принимают на себя функции РНК в осуществлении самокопирования клетки и метаболических процессов. Интересно, что старый парадокс - что появилось раньше «курица или яйцо» - находит на основе этих процессов простое объяснение: сначала была курица (нуклеиновые кислоты), а затем уже появилось яйцо (протеины). Затем протеины (яйцо) служили началом образования нуклеиновых кислот (курица).

Жизнь - это химическая система способная к самокопированию и Дарвиновской эволюции. Э. Шредингер, один из основателей квантовой механики, в своей книге «Жизнь с Точки Зрения Физика» дал следующее определение жизни: “The living systems is self-assemble against nature’s tendency toward disorder, or entropy”.

Подведём итоги. Жизнь началась после того как химические молекулы ранней Земли сформировали нуклеотиды, важные элементы РНК. Затем образовалась протоклетка с РНК геномом, на следующем этапе образовалась ДНК и первая бактерия с ДНК геномом. Бактерии оставались без изменений миллиарды лет и начали эволюционировать в более сложные организмы, когда началась эра под названием Cambrian explosion, когда мир животных эволюционировал из маленьких и примитивных организмов в многоклеточные организмы. В это же время на основе Дарвиновской эволюции появилось огромное разнообразие мира животных и около 5 млн. лет тому назад появились первые человекоподобные существа hominids. Недавно был обнаружен hominid Ardi, которому 4.4 млн. лет и который, возможно, является первой фазой в эволюции человека. Современный человек homo sapiens появился примерно 50,000-100,000 лет тому назад на юго-востоке Африки и позднее распространился по всему миру. 5000 лет тому назад были построены Египетские пирамиды. Около двести лет назад мы стали технологической цивилизацией, когда было открыто электричество, появились паровые машины и самолёты. Если это время сравнить с возрастом нашей Вселенной (14 млрд. лет), то оно составляет лишь 0.00001% от этого времени, т.е. мы являемся молодой цивилизацией, хотя и во многом преуспели. Другое сравнение основано на использовании космического календаря. Если принять, что вся история Вселенной равнялась одному году, то первые современные люди появились лишь две минуты назад, 11 секунд назад были построены египетские пирамиды, одну секунду назад Галилей и Кеплер доказали, что солнечной система является гелиоцентрической и лишь полсекунды назад мы стали технологической цивилизацией.

Давайте заглянем в наше будущее и зададим себе вопрос - закончилась ли наша эволюция. Чтобы ответить на этот вопрос нам следует понять, почему происходит эволюция, т.е. изменения в нашем организме во времени, и появляются ли в нашем геноме новые гены. Ответ на второй вопрос найден - да, дополнительные гены появляются и наша эволюция не только продолжается, но и ускоряется во времени. Ева Яблонски, теоретик в области биологии из Тель-авивского университета, опубликовала результаты своих исследований, согласно которым имеется более ста наследственных изменений, которые отсутствовали в последовательности ДНК. Эти изменения охватывают бактерии, грибы, растения, а также животных. Токсические вещества, диета и даже стресс могут быть причиной изменений в геноме. Мутации - причина возникновения новых ген. Сегодня мы изменяемся быстрее, чем за любые предыдущие периоды нашей истории.

Интересно, что сравнительно недавно было открыто ускорение нашей Вселенной. Нет ли какой-либо взаимосвязи между ускорениями Вселенной и ускорением нашей эволюции? Чтобы объяснить причину ускорения Вселенной, физики предположили существование тёмной энергии, т.е. особой силы отталкивания (a repulsive force), которая обусловливает ускорение Вселенной. Сегодня мы знаем немного о природе этой силы, несмотря на то, что сотни учёных around the world пытаются разгадать её структуру.

Время - самая фундаментальная характеристика Вселенной и оно ответственно за все изменения в нашем мире. Причина изменений в мире, возможно, состоит в том, что температура космоса сильно изменилась - от 1032К во времена Big Bang (эта температура триллион триллионов раз превышает температуру в центре самых горячих звёзд) до 3К сегодня (-270С) в течение 14 млрд. лет. Эта температура измерена по спектру остаточного излучения космоса, которое заполняет всю нашу Вселенную и которое является ярким доказательством реальности Big Bang и того факта, что было начало мира. Такое резкое уменьшение температуры космоса связано с её расширением (inflation). Разумеется, это расширение и спад температуры не могут не отражаться на скорости всех процессов внутри Вселенной, обусловливая изменения не только Вселенной, но и влияют на темпы нашей эволюции, которая будет продолжаться всегда, пока наша Вселенная существует и изменяется во времени. Если температура космоса упадёт до нуля, наша Вселенная погибнет, что будет означать конец эволюции и самой жизни. Любопытно, что из четырёх сценариев развития нашей Вселенной, которые рассматриваются в астрономии, имеется доказательство, что наша Вселенная в конечном счёте погибнет, вследствие безудержного расширения и спада температуры до абсолютного нуля. Такой вывод основан на анализе данных о взрывах так называемых «белых карликов» (white dwarf supernova explosion).

Тогда другой Big Bang возвестит о начале новой вселенной и нового мира. Эта новая вселенная пройдёт совершенно другой путь развития и в ней будут другие законы физики с другими фундаментальными постоянными, такими как скорость света, масса электрона, гравитационная постоянная и т.д., и, разумеется, другой жизнью. Сегодня учёные обсуждают вероятность существования других вселенных (multiverse), в которых также возможна жизнь, но основанная на других принципах и других законах природы.

Илья Гулькаров, Чикаго

Из архивов «Континента»

Хорошо известно, что наша Вселенная образовалась около 14 миллиардов лет тому назад в результате гигантского взрыва, известного в науке как Big Bang. Возникновение Вселенной “из ничего” не противоречит известным законам физики: положительная энергия вещества, образовавшегося после взрыва, в точности равна отрицательной энергии гравитации, так что полная энергия такого процесса равна нулю. В последнее время ученые обсуждают также возможность образования и других вселенных – “пузырей”. Мир, согласно этим теориям, состоит из бесконечного числа вселенных, о которых мы пока еще ничего не знаем. Интересно, что в момент взрыва образовалось не только трехмерное пространство, но, и что очень важно, и время, связанное с пространством. Время – причина всех тех изменений, которые произошли во Вселенной после Big Bang. Эти изменения происходили последовательно, шаг за шагом по мере возрастания стрелы времени, и включают в себя образование огромного числа галактик (порядка 100 млрд.), звезд (число галактик умноженное на 100 млрд.), планетных систем и в конечном счете самой жизни, включая разумную жизнь. Чтобы представить себе, как много звезд во Вселенной, астрономы приводят такое любопытное сравнение: число звезд в нашей Вселенной сравнимо с числом песчинок на всех пляжах Земли, включая моря, реки и океаны. Вселенная, замороженная во времени, была бы неизменной и мало интересной и в ней не было бы никакого развития, т.е. всех тех изменений, которые произошли потом и в конечном счете привели к существующей картине мира.

Возраст нашей Галактики 12.4 миллиардов лет, а нашей солнечной системы 4.6 млрд. лет. Возраст метеоритов и самых старых камней на Земле немного меньше 3.8-4.4 млрд. лет. Первые одноклеточные организмы, лишенные ядер прокариоты и зелено-голубые бактерии, появились 3.0-3.5 млрд. лет тому назад. Это простейшие биологические системы, способные образовывать протеины, цепи аминокислот, состоящие из основных элементов жизни С, Н, О, N, S, и ведущие независимый образ жизни. Простые зелено-голубые “аlgае”, т.е. водяные растения без сосудистых тканей и “archaebacteria” или старые бактерии (используемые для приготовления лекарственных препаратов) и сегодня важная часть нашей биосферы. Эти бактерии – первое успешное приспособление жизни на Земле. Интересно, что зелено-голубые бактерии и другие прокариоты почти не изменились в течение млрд. лет, в то же время исчезнувшие динозавры и другие виды уже никогда не могут возродиться снова, т.к. условия на Земле сильно изменились, и они уже не могут пройти через все те этапы развития, которые они прошли в те далекие годы. Если по тем или иным причинам жизнь на Земле прекратится (из-за столкновения с гигантским метеоритом, в результате взрыва соседней к солнечной системе суперновой или нашего собственного самоуничтожения), она не может начаться вновь в том же виде, ибо теперешние условия в корне отличаются от тех, которые были около четырех млрд. лет тому назад (например, наличие свободного кислорода в атмосфере, а также изменение фауны Земли). Эволюция, уникальная по своей сути, уже не может повториться в том же виде и пройти все те этапы, через которые она прошла за минувшие миллиарды лет. Доктор Пайсон из Лос-Аламосской Национальной Лаборатории США высказал весьма любопытную мысль о роли эволюции в организации системы живых структур: “Жизнь – это последовательность молекулярных взаимодействий. Если мы откроем в биологии принцип иной, чем эволюция, мы научимся создавать живые системы лабораторным путем и таким образом понять механизм образования жизни”. Причина, почему мы не можем лабораторным путем осуществить превращение видов (например, мухи дрозофилы в какой-нибудь другой вид), состоит в том, что в естественных условиях на это понадобились миллионы лет, и мы сегодня не знаем другого принципа, как вызвать такое превращение.

По мере увеличения количества прокариотов они “изобрели” явление фотосинтеза, т.е. сложную цепь химических реакций, в которых энергия солнечного света вместе с углекислым газом и водой преобразуется в кислород и глюкозу. В растениях фотосинтез осуществляется в хлоропластах, которые содержатся в их листьях, приводя к атмосферному кислороду. Атмосфера, насыщенная кислородом, появилась 2-2.5 млрд. тому назад. Эукариоты, многоклеточные клетки, содержащие ядро с генетической информацией, а также органеллы, образовались 1-2 млрд. лет тому назад. Органеллы содержатся в клетках прокариотов, а также в клетках животных и растений. ДНК – это генетический материал любой живой клетки, в которой содержится наследственная информация. Наследственные гены расположены в хромосомах, которые содержат протеины, связанные с ДНК. Все организмы – бактерии, растительный и животный миры – несмотря на гигантское разнообразие видов, имеют общее происхождение, т.е. имеют общего предка (common ancestor). Дерево жизни состоит из трех основных ветвей – Bacteria, Archaea, Eukaria. В последнюю группу входит весь растительный и животный мир. Все известные живые организмы образуют протеины, используя лишь 20 основных аминокислот (хотя общее количество аминокислот в природе равно 70), а также используют одну и то же молекулу энергии АТФ для запаса энергии в клетках. Они также используют молекулы ДНК для передачи генов из одного поколения другому. Ген – это фундаментальная единица наследственности, часть ДНК, который содержит информацию, необходимую для синтеза протеина. Различные организмы имеют сходные гены, которые могут подвергаться мутации или улучшаться в течение длительной эволюции. От бактерий до амеб и от амеб до человека) гены ответственны за характеристики организмов и улучшение видов, тогда как протеины поддерживают жизнь. Все живые организмы используют ДНК, чтобы передать свои гены другому поколению. Генетическая информация передается от ДНК протеину путем сложной цепочки превращений посредством РНК, которая подобна ДНК, но отличается от нее своей структурой. В цепочке превращений химия®биология®жизнь синтезируется органическая молекула. Биологам хорошо известны все эти превращения. Самое удивительное из них – расшифровка генетического кода (The Human Genome Project), которая поражает воображение как сложностью, так и совершенством. Генетический код универсален для всех трех ветвей дерева жизни.

Самый интересный вопрос, некоторый человечество ищет ответ в течение всей своей истории, это как возникла первая жизнь и, в частности, зародилась ли она на Земле или же была привнесена из межзвездной среды с помощью метеоритов. Все основные молекулы жизни, включая аминокислоты и ДНК, найдены и в метеоритах. Теория направленной пансмермии (panspermia) предполагает, что жизнь возникла в межзвездном пространстве (интересно, откуда?), мигрирует через огромное пространство, однако эта теория не может объяснить, как жизнь может сохраниться в суровых условиях космоса (опасная радиация, низкие температуры, отсутствие атмосферы и т.д.). Ученые придерживаются теории, согласно которой естественные, хотя и примитивные условия на Земле привели к образованию простых органических молекул, а также к развитию форм различной химической активности, которые, в конечном счете, запустили дерево жизни. В очень интересном эксперименте Miller and Urey, выполненном в 1953 году, они доказали образование сложных органических молекул (альдегидов, карбоксилов и аминокислот) путем пропускания мощного электрического разряда – аналога молнии в естественных условиях – через смесь газов CН4, NH3, H2O, H2, которые имелись в первичной атмосфере Земли. Этот эксперимент продемонстрировал, что основные химические компоненты жизни, т.е. биологические молекулы, могут быть естественным путем сформированы путем симуляции примитивных условий на Земле. Однако, никакие формы жизни, включая полимеризацию молекул ДНК, не были обнаружены которые, по-видимому, могли возникнуть только в результате длительной эволюции.

Тем временем стали появляться более сложные структуры, огромные клетки – органы и большие живые образования, состоящие из млн. и млрд. клеток (например, человек состоит из десяти триллионов клеток). Сложность системы зависела от прошедшего времени и глубины естественного отбора, который сохранял виды, наиболее приспособленные к новым условиям жизни. Хотя все простые эукариоты воспроизводились путем деления, более сложные системы образовывались половым путем. В последнем случае каждая новая клетка берет половину генов от одного родителя и вторую половину от другого.

Жизнь в течение очень длительного периода ее истории (почти 90%) существовала в микроскопических и невидимых формах. Примерно 540 млн. лет тому назад начался совершенно новый революционный период, известный в науке как Cambrian era. Это период бурного возникновения огромного количества многоклеточных видов с твердой оболочкой, скелетом и мощным панцирем. Появились первые рыбы и позвоночные, растения из океанов начали мигрировать по всей Земле. Первые насекомые и их потомки способствовали распространению по Земле и животного мира. Последовательно стали появляться насекомые с крыльями, амфибии, первые деревья, пресмыкающиеся, динозавры и мамонты, первые птицы и первые цветы (динозавры исчезли 65 млн. лет тому назад, по-видимому, вследствие гигантского столкновения Земли с массивным метеоритом). Затем наступил период дельфинов, китов, акул и приматов, прародителей обезьян. Примерно 3 млн. лет тому назад появились существа с необычайно большим и сильно развитым мозгом, hominids (первые предки людей). Появление первого человека (homo sapiens) датируется 200,000 лет тому назад. Согласно некоторым теориям, появление первого человека, который качественно отличается от всех других видов животного мира, возможно, является результатом сильной мутации hominids, которое явилось источником образования новой аллели (allele) – измененной формы одного из генов. Появление современного человека датируется примерно 100,000 лет – тому назад, исторические и культурные свидетельства нашей истории не превышают 3000-7 4000 лет, однако технологически – развитой цивилизацией мы стали совсем недавно, всего лишь 200 лет назад!

Жизнь на Земле – это продукт биологической эволюции, насчитывающей примерно 3.5 млрд. лет. Появление жизни на Земле – это результат большого числа благоприятных условий – астрономических, геологических, химических и биологических. Все живые организмы от бактерий до человека имеют общего предка и состоят из нескольких основных молекул, присущих всем объектам нашей Вселенной. Главные свойства живых организмов – они имеют реакцию, растут, размножаются и передают информацию от одного поколения другому. Мы, земная цивилизация, несмотря на свой юношеский возраст, многого достигли: освоили атомную энергию, расшифровали генетический код человека, создали сложные технологии, стали экспериментировать в области генной инженерии (синтетической жизни), занимаемся клонированием, работаем над увеличением продолжительности нашей жизни (уже сегодня ученые обсуждают возможность увеличения продолжительности жизни до 800 и более лет), начали летать в космос, изобрели компьютеры и даже пытаемся вступить в контакт с внеземной цивилизацией (программа SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence). Т.к. другая цивилизация пройдет совершенно другой путь развития, она полностью будет отличаться от нашей. В этом смысле каждая цивилизация по-своему уникальна – возможно, – это одна из причин, почему программа SETI оказалась безуспешной. Мы стали вмешиваться в святая святых, т.е. в процессы, которые в естественной среде занимали бы миллионы и миллионы лет.

Чтобы лучше понять, как мы молоды, предположим, что полная история Земли равна одному году и что наша история началась 1 января. В этой шкале уже 1 июня появились прокариоты и зелено-голубые бактерии, которые вскоре привели к насыщенной кислородом атмосфере. Cambrion эра началась 13 ноября. Динозавры жили на Земле с 13 по 26 декабря, а первые hominids появились днем 31 декабря. К Новому году мы, уже современные люди, послали первое послание в космос – в другую часть нашей Галактики. Только примерно через 100,000 лет (или по нашей шкале через 15 минут) наше послание (не прочитанное еще никем) покинет нашу Галактику и устремится к другим галактикам. Будет ли оно прочитано когда-нибудь? Мы этого не узнаем. Вероятнее всего нет.

Для возникновения в другой части Вселенной цивилизации, подобной нашей, не только потребуются миллиарды лет. Важно, чтобы такая цивилизация имела достаточно времени для своего развития и превращения в технологическую, а главное не уничтожила себя (это другая причина, почему мы не можем найти другую цивилизацию, хотя мы ее ищем более 50 лет: она, возможно, погибает раньше, чем успевает стать технологической). Наша технология может оказать пагубное влияние на атмосферу. Уже сегодня мы озабочены появлением озоновых дыр в нашей атмосфере, которые сильно увеличились за последние 50 лет (озон – трехатомная молекула кислорода, которая, в общем, является ядом). Это – результат нашей технологической активности. Озоновая оболочка предохраняет нас от опасного ультрафиолетового излучения Солнца. Такое излучение, при наличии озоновых дыр, приведет к повышению земной температуры и как результат – к глобальному потеплению (global warming). Поверхность Марса сегодня стерильна из-за отсутствия озонового слоя. За последние 20 лет озоновая дыра в атмосфере Земли возросла до размеров большого континента. Увеличение температуры даже на 2 градуса приведет к таянию льдов, возрастанию уровня океанов, а также к их испарению и опасному увеличению углекислого газа в атмосфере. Затем произойдет новое потепление атмосферы, и этот процесс будет продолжаться, пока не испаряться все моря и океаны (ученые называют это явление runaway greenhouse effect). После испарения океанов количество углекислого газа в атмосфере увеличится примерно в 100,000 раз и составит около 100%, что приведет к полному и необратимому уничтожению не только озонового слоя земной атмосферы, но и всего живого на Земле. Такое развитие событий уже имело место в истории нашей солнечной системы на Венере. 4 млрд. лет тому назад условия на Венере были близки к земным и, возможно, даже там была жизнь, т.к. Солнце в те далекие времена светило не так ярко (известно, что интенсивность излучения Солнца постепенно увеличивается). Возможно, что жизнь с Венеры мигрировала на Землю, а с Земли, по мере возрастания солнечного излучения, мигрирует на Марс, хотя, по-видимому, такое развитие событий маловероятно из-за проблем миграции живой клетки через космос. Количество углекислого газа в атмосфере Венеры сегодня равно 98%, а атмосферное давление почти в сто раз превышает земное. Возможно, это результат глобального потепления и испарения венерианских океанов. Венера и Марс преподают нам важный урок, т.е. мы знаем сегодня, что может произойти и с нашей планетой, если не предпринимать никаких мер. Другая проблема связана с возрастанием излучения Солнца, которое, в конечном счете, обусловит runaway greenhouse effect на Земле с известным результатом.

Наше развитие идет по экспоненте, с ускорением. Население Земли удваивается каждые 40 лет и возросло примерно с 200 тысяч до 6 млрд. за последние 2000 лет. Однако, не содержатся ли в таком бурном развитии семена опасности нашему существованию? Не погубим ли мы свою цивилизацию? Успеем ли мы стать высокоразвитой цивилизацией и понять нашу историю? Сумеем ли мы летать глубоко в космос и найти другую цивилизацию, подобную нашей? Согласно Эйнштейну, самое удивительное в мире состоит в том, что мир познаваем. Пожалуй, эта одна из самых интригующих особенностей человеческой цивилизации – умение раскрывать тайны мира. Мы можем понять мир, в котором живем, и понять законы, управляющие им. Однако, почему эти законы существуют? Почему скорость света, например, равна 300,000 км/сек или почему хорошо известное в математике число я (отношение длины окружности к его диаметру) равно именно 3.14159…? Американский физик А. Майкельсон получил Нобелевскую премию за измерения скорости света с невиданной точностью (напомню, что это гигантская величина: двигаясь с такой скоростью мы бы оказались на Луне через примерно одну секунду, на Солнце через 8 минут, а в центре Галактики через 28,000 лет). Другой пример – расшифровка генетического кода, состоящего из 30 млн. кусочков, каждый длиной в 500-600 букв, потребовала 15 лет работы с использованием сложных программ и компьютеров. Оказалось, что длина всего кода равна длине 100 млн. писем. Это открытие было сделано на рубеже двух тысячелетий и показало, что, возможно, мы научимся лечить болезни любой сложности путем исправления ошибок соответствующего участка поврежденного гена. Математики с помощью быстрых компьютеров рассчитали число я с немыслимой точностью до триллиона знаков после запятой, чтобы знать точное его значение и описать это число с помощью какой-нибудь простой формулы. Кто придумал эти числа и почему они именно такие? Как генетический код мог оказаться столь совершенным? Как физические постоянные связаны с нашим мирозданием? Разумеется, они отражают геометрическую структуру нашей Вселенной и, по-видимому, имеют разное значение для разных вселенных. Мы не знаем этого сегодня, как, впрочем, много другого. Но мы стремимся найти общие законы нашего мира или даже единый закон, из которого могли бы получить все другие законы в частном случае, а также, что очень важно, понять смысл мировых постоянных. Мы также не знаем, связано ли наше существование с выполнением какой-то миссии.

Но вернемся к нашей истории и нашей эволюции. Закончилась ли она и в чем ее смысл? Что произойдет с нами через миллионы лет, если, конечно, мы сумеем решить намят технологические проблемы и не уничтожим себя? В чем смысл появления в нашей истории таких гениальных личностей, как Эйнштейн, Шекспир или Моцарт? Возможна ли новая мутация и создание другого более совершенного вида, чем человек? Может ли этот новый вид решить проблемы мироздания и понять смысл нашей истории? Мы открыли законы и измерили с захватывающей дух точностью мировые постоянные, но мы не понимаем, почему они такие и какова их роль во Вселенной. Если совсем немного изменить те постоянные, то вся наша история выглядела бы по-другому. Несмотря на всю сложность и загадочность генетического кода, загадки самой Вселенной выглядят бесконечными. В чем суть этих загадок и удастся ли нам расшифровать их? Безусловно, мы изменимся. Но как? Являемся ли мы высшим и последним звеном в длительной истории нашего развития? Является ли наша история результатом какого-то остроумного плана или же оно просто результат сотен и тысяч благоприятных условий, которые стали возможными благодаря времени и длительной эволюции? Вне сомнения, что нашему развитию нет предела и оно также бесконечно, как бесконечен мир, состоящий из миллионов и миллионов вселенных, которые постоянно и разрушаются и образуются вновь.

Илья Гулькаров, Профессор, доктор физико-математических наук, Чикаго
June 18, 2005

ВАМ ПОНРАВИЛСЯ МАТЕРИАЛ? ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА НАШУ EMAIL-РАССЫЛКУ:

Каждый понедельник, среду и пятницу мы будем присылать вам на email дайджест самых интересных материалов нашего сайта.

Проблема возникновения жизни на Земле издавна интересовала и волновала человека. Существует несколько гипотез о происхождении жизни на нашей планете:

жизнь создана Богом;
жизнь на Землю занесена извне;
живое на планете неоднократно самозарождалось из неживого;
жизнь существовала всегда;
жизнь возникла как следствие биохимической революции.

Все многообразие различных гипотез сводится к двум взаимоисключаемым точкам зрения. Сторонники теории биогенеза полагали, что все живое происходит только от живого. Их противники защищали теорию абиогенеза – они считали возможным происхождение живого от неживого.

Многие ученые допускали возможность самозарождения жизни. Невозможность самопроизвольного зарождения жизни была доказана Луи Пастером.

Второй этап – образование из простых органических соединений в водах первичного океана белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Разрозненные молекулы этих соединений концентрировались и формировали коацерваты, действующие как открытые системы, способные к обмену веществ с окружающей средой и росту.

Третий этап – в результате взаимодействия коацерватов с нуклеиновыми кислотами образовались первые живые существа – пробионты, способные, помимо роста и обмена веществ, к самовоспроизведению.

Живое на земле - откуда мы? В версиях недостатка нет - от сугубо научных до самых фантастических. Человечество ищет ответ на этот вопрос уже тысячелетия. Ответить на него попытался известный российский биофизик Всеволод Твердислов в ходе лекции, состоявшейся в образовательном центре «Сириус». Он объяснил, почему на Земле существует лишь один живой организм, что общего между слизевиком и железными дорогами в Токио и как нужно искать инопланетян. «Лента.ру» приводит основные тезисы его выступления.

Три вопроса

В науке для просвещенного человечества существует всего три вопроса: как появилась Вселенная, как в ней зародилась жизнь и как живое научилось думать. Чтобы разобраться в столь глобальных темах, мыслить нужно масштабно, не в рамках какой-либо одной конкретной науки.

Очень многие процессы можно объяснить с помощью такого понятия, как «самоорганизация активных сред». Активная среда энергетически и информационно совмещает разнородные процессы в пространстве и времени. Такие разные, казалось бы, явления, как распространение огня в степном пожаре, распространение слухов и инфекций, валют или языков объясняются одинаково, если рассматривать их с позиций биофизики.

Биофизика - раздел биологии, изучающий физические аспекты существования живой природы на всех ее уровнях, от молекул и клеток до биосферы в целом, а также наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации и о влиянии на биологические объекты различных физических факторов. Биофизика призвана выявлять связи между физическими механизмами, лежащими в основе организации живых объектов, и биологическими особенностями их жизнедеятельности.

Иными словами, механизмы самоорганизации в физико-химических, биологических, экологических и социальных системах можно рассматривать с общих позиций. Имея представление о самоорганизации активных сред, можно создать модели, которые описывают такие несхожие на первый взгляд процессы, как работа лазера, свертывание крови, химические реакции, биение сердца или появление годовых колец у дерева.

Еще Аристотель утверждал: «Правильно в философии рассматривать сходство даже в вещах, далеко отстоящих друг от друга». Современная наука исходит из того, что это утверждение верно не только для философии.

Местные мы

Сколько на Земле организмов? Один: биосфера. Это единственный самодостаточный организм, под ногами у него таблица Менделеева, сверху аш ню падает, то есть кванты света. Ну и условия Земли, конечно, надо принимать во внимание.

Активная среда самоорганизуется по одинаковым принципам, независимо от ее размера. В качестве примера можно рассмотреть то, как по коре дуба расползается слизевик. Простейший организм, клетка размером в полмиллиметра, кусочек слизи, который может настолько разрастись, что покроет метры дерева.

Ученые провели эксперимент, взяв за основу географическую карту Токио и окрестностей. Вокруг слизевика, который как бы находится на месте японской столицы, они разложили пищу в тех местах, где располагаются соседние с Токио города и поселки. Слизевик начал движение в сторону пищи, прокладывая к ней каналы - «тропы». Когда исследователи сравнили схему движения подопытного организма и реальную карту японских транспортных артерий, они совпали. Все активные среды самоорганизуются, подчиняясь одним и тем же законам.

Самоорганизация - основа всего живого на земле. При этом важно учитывать, что определяется эта самоорганизация прежде всего физическими законами - даже в биологии, хотя люди привыкли трактовать биологию через химические соединения. Если речь идет о наследственности, то вспоминают ДНК. Если говорят о биологических рабочих инструментах, то подразумевают белки и ферменты. Если слышат об оболочке клетки, то на ум приходят липидные мембраны.

В результате даже астрономы, когда ищут жизнь во Вселенной, ориентируются на углеродные соединения, напоминающие аминокислоты. Если встречается что-то, напоминающее нуклеиновые кислоты, то делается предположение о существовании там форм жизни. Но ведь совершенно не очевидно, что вне Земли будут такие же ДНК, как здесь.

Как происходит естественный отбор на Земле? Природа предпочитает одни кислоты и отвергает другие не потому, что они ей нравятся или не нравятся. И даже не сами аминокислоты отбираются - природа выбирает среди разных физических форм принципы эффективности: самая эффективная побеждает. А значит, и внеземные цивилизации надо искать не через ДНК, из которых состоим мы, люди, а через физические формы потребления энергии.

На этом основана концепция сферы Дайсона, разработанная американским астрофизиком Фрименом Дайсоном. Идею он, кстати, позаимствовал из книги «Создатель звезд» фантаста Олафа Стэплдона. Как он предлагал искать инопланетный разум? Необходимо создать в космосе тонкую сферическую оболочку большого радиуса, сопоставимого с радиусом планетных орбит, со звездой в центре. Предполагается, что развитая цивилизация инопланетян может использовать сферу для полной утилизации энергии звезды или для решения проблемы жизненного пространства. По энергетическим колебаниям инопланетяне и будут обнаружены.

Пока вне Земли не найдено ни одного даже самого примитивного соединения, какое не могло бы быть синтезировано на нашей планете. Все, что обнаружено в космосе, производится самой Землей сейчас. Иными словами, нет никаких доказательств, что жизнь на Землю была привнесена извне. Это опровергает гипотезу панспермии, которая предполагает, что зародыш жизни (например, споры микроорганизмов) был занесен на нашу планету из космоса, скажем, метеоритом.

Если на метеорите прилетит пять аминокислот, ведь из них еще нужно сделать клетку. Представьте, что у вас есть скрипка, барабан и фагот, но один лишь факт наличия этих музыкальных инструментов еще не означает, что у вас есть оркестр. В этом и состоит главная тайна зарождения жизни. Этот оркестр нам на Землю никто не привозил. Все соединения, которые обнаружены в космосе, получаются и на Земле - с помощью молний и естественных природных катализаторов.

Избегайте равновесия

Часто можно услышать выражение «этот организм находится в равновесии с окружающей средой». Физик данную фразу трактует однозначно: «этот организм мертв». Мы с вами принципиально неравновесные и удалены от термодинамического равновесия, и уж если говорить о наших отношениях с окружающей средой, то находимся мы в термодинамическом, энергетическом и материальном балансе. Это могут быть стационарные отношения или нестационарные, но никак не равновесные. Равновесие у нас может быть только на погосте.

Сама суть жизни - это взаимодействия разностей химических и электрических потенциалов, концентраций и так далее. Только в случае неравенства и неравновесия может идти химический процесс. С точки зрения биофизика, энергетическая жизнь - это парабола. В нижней точке жизнь замирает, в каком-то смысле ее там нет. Процессы самоорганизации активной среды начинаются тогда, когда заканчивается равновесие и система удаляется от него.

Если взять две системы с одинаковым электрическим потенциалом - неважно, сколь он велик, - то никакого движения зарядов быть не может. Нужна асимметрия. Это - главное условие начала процессов. Химическими процессами движет физика. На этом строятся современные системные биология и биофизика. И сейчас одно из самых перспективных направлений - это наука, которая с одной стороны включает в себя биофизику, а с другой - синергетику.

Синергетика, или теория сложных систем - междисциплинарное направление науки, изучающее общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других) на основе присущих им принципов самоорганизации. Синергетика является междисциплинарным подходом, поскольку принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же безотносительно природы систем, и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат.

Знаменитый французский физик, лауреат Нобелевской премии Пьер Кюри сказал, что природой движет нарушение симметрии, само движение по сути есть искажение симметрии, ведь симметрия - это статика.

Надо учитывать, что природа часто не подчиняется тому, что физики по традиции называют «законом». Например, закон Гука - утверждение, согласно которому деформация, возникающая в упругом теле, прямо пропорциональна приложенной к нему силе. Но этот закон неприменим к большим деформациям - невозможно растянуть пружинку, к примеру, на 10 километров. Значит, не каждый закон физики является законом природы. Надо разбираться в пропорциональных линейных зависимостях. Тут становится очевидным, что удаленные от равновесия системы могут проходить гладкие участки и попадать в так называемые точки бифуркации - то есть раздвоения.

Очень часто (особенно политики) говорят, что развитие должно идти по пути эволюции, а не революции. Но эволюция, в том числе биологическая, после гладкого развития идет как раз через бифуркацию, и предсказать, какой она будет, пройдя точку раздвоения, очень сложно. Степень точности прогноза - примерно как у синоптиков. Вероятность стопроцентного совпадения маловероятна, так как даже сама природа не знает, как себя поведет, пройдя точку бифуркации.

Предельно упрощая, можно сказать, что жизнь на Земле представляет собой систему, состоящую из двух сопряженных подсистем - биосферы и человеческой «экономики». Каждая из них является иерархически организованной активной средой, ни одна из них уже не может существовать сама по себе.

Именно в этом направлении сейчас развивается наука о живом - в поиске соотношения между потоками энергии вещества и информации и пространственно-временной самоорганизации. Например, почему рыбы часто плавают большими косяками? Таким образом они снижают сопротивление воды для каждой отдельной движущейся рыбы. Но вдруг появляется акула, и косяк распадается. Это функционально, но и это - изменение симметрии. А если посмотреть на произошедшее с точки зрения биофизика, это - бифуркация.

На пороге нового прорыва

К началу XX века практически все классические фундаментальные науки вроде бы были завершены. Географические открытия сделаны, астрономы все ближайшие созвездия и устройство Солнечной системы описали, геологи все разведали, физика и химия завершены, уравнения Максвелла написаны, электромагнетизм понят, теоретическая механика усвоена, таблица Менделеева есть, люди понимают, как устроены органические соединения. Казалось, все известно - дальше двигаться некуда.

И вдруг прорыв: появляется квантовая механика, появляется теория относительности, квантовая механика приходит в химию и придает ей новый мощный импульс. Уже к середине XX века у классических наук образовалось огромное количество ответвлений: физика твердого тела, физика высокомолекулярных соединений, физика космоса и так далее. Науки рассыпались по огромному числу прикладных направлений. Владимир Иванович Вернадский, знаменитый русский и советский ученый-естествоиспытатель, писал: «Рост научного знания XX века быстро стирает грани между отдельными науками. Мы все больше специализируемся не по наукам, а по проблемам».

Благодаря этому произошел сильнейший рывок цивилизации, мощный прорыв. Но человечество, обрадовавшись сильному старту, весьма бездарно провело вторую половину XX века и начало XXI. Прикладные направления наук не дали миру ничего по сути нового, они постоянно обновляют оболочку уже старых идей. Например, атомные электростанции стали намного надежнее, но сам принцип их функционирования не изменился с 1950-х годов. Гаджеты становятся тоньше, мы говорим, что они более современные, но принципы их действия остаются прежними.

Для нового цивилизационного прорыва настало время сосредоточиться не на прикладных направлениях науки, а на фундаментальных, чтобы дать миру новый прорыв, который затем прикладные направления будут еще сто лет эксплуатировать.

Происходит новое соединение наук. Физика начала соединять два своих крайних крыла, совмещая представления о самом малом и самом большом, то есть элементарные частицы и Вселенную. Ученые плотно занимаются теорией Большого взрыва. Такие же процессы идут в биологии. Исследователи консолидируют свои знания о большом (биосфере) и малом (геноме).

Кстати, в неспособности научить видеть картину мира в целом заключается одно из слабых мест и современного образования: ученики и студенты получают много разрозненных сведений, существующих в сознании обособленно, не превращаясь в единое знание. Часто употребляемое выражение «клиповое мышление» как нельзя лучше описывает эту ситуацию.

Что даст объединение наук? Скоро узнаем и, возможно, удивимся. Знаменитый английский писатель Артур Кларк, один из так называемой «большой тройки научных фантастов», чье влияние не ограничивалось рамками литературы, в своей книге «Черты будущего» (1962 год) сформулировал «законы Кларка», и первый из них гласит: «Если заслуженный, умудренный жизненным опытом ученый говорит, что нечто в науке возможно, он почти наверняка прав. Если же он говорит, что нечто невозможно, он почти определенно ошибается».