Жизнь как она есть: её зарождение и сущность - [16]

Существуют ли еще другие самые общие требования, необходимые для живой системы? Для того чтобы любая форма жизни представляла для нас какой-то серьезный интерес, она должна быть, по крайней мере, средней сложности, и вероятно, необходимо, чтобы она действительно была очень сложной. Нам неизвестно ничего в структуре Вселенной на любом уровне, что создает такую степень сложности вследствие природы вещей. Единственный известный нам механизм, который может это делать, — это естественный отбор, требования которого мы только что в общих чертах рассмотрели.

Мы видели, что он подразумевает сохранение и репликацию большого количества информации. Единственный эффективный способ это выполнить — использовать комбинаторный принцип. А именно, мы выражаем информацию, используя только небольшое количество типов стандартных единиц, но соединяем их весьма многочисленными различными способами. (Письменность — отличный пример этого принципа.) Жизнь, как мы знаем, использует линейные нити из стандартных единиц, но можно представить схемы, в которых используются упорядоченные слои единиц или даже трехмерные структуры, хотя их было бы труднее копировать. Эти структуры должны не только содержать информацию, а именно, они не должны быть полностью регулярными, но их информационное содержание должно легко и точно копироваться, и, что еще важнее, информация должна быть устойчивой в течение более длительного периода времени, нежели необходимым для ее копирования, в противном случае ошибки будут слишком частыми и естественный отбор не сможет функционировать. Таким образом, создание на основе стандартных единиц расширенных комбинаций, которые довольно устойчивы, представляется важнейшей задачей, если должна развиться какая-то более высокая форма жизни. Если мы попытаемся избежать использования небольшого числа стандартных единиц, то механизм копирования становится все в большей и большей степени затрудненным, каким он несомненно является при письме и печати на китайском языке, содержащем тысячи различных единиц.

Другое общее требование к процессу состоит в том, что он не должен быть слишком медленным. Мы не можем, пока еще, рассчитать скорость процесса эволюции на основании первых принципов, но система, которая была, скажем, в десять или в сто раз медленнее нашей, едва ли имела достаточно времени для создания высших организмов, по сложности аналогичных нашим, даже если эта система зародилась сразу после Большого взрыва. Таким образом, любая система, в основе которой лежит твердое состояние, где химические реакции, безусловно, протекают, но протекают крайне медленно, почти неизбежно оказалась бы слишком медленной. Поэтому нам остается только рассмотреть жидкости и газы.

Одно возражение против чисто газообразного состояния заключается в том, что только мелкие молекулы могут образовывать настоящие газы, поскольку, даже если между ними нет особых сил притяжения, там всегда есть ощутимые силы межмолекулярного взаимодействия (называемые ван-дер-ваальсовыми силами). Они действуют между всеми атомами, хотя только на коротких расстояниях, и возрастают с размером молекулы. Поскольку, как мы видели, информационная молекула должна быть довольно крупной (для того чтобы содержать в себе инструкции, используя комбинаторный метод), то маловероятно, что она окажется газообразной, кроме как при высоких температурах, когда существует опасность, что тепловое движение разрушит ее на части, или же при крайне низком давлении, которое вызвало бы иные трудности. В частности, концентрации молекул, образующих газообразную фазу, были бы тогда обязательно очень низкими, и это замедлило бы скорость необходимых химических реакций. По всем этим причинам, трудно изобрести какую-либо правдоподобную систему, основанную исключительно на газообразном состоянии.

Возникает больше возможностей, если мы позволим частичкам твердой материи или каплям жидкости (или каплям, окруженным особой оболочкой) перейти почти в газообразное состояние. В таких случаях труднее доказать, что такая форма жизни весьма маловероятна. Можно было бы предположить невозможность развития каких-либо крупных организмов, использующих подобную систему, но здесь мы должны быть осторожными. Само существование наземных животных и растений доказывает, что однажды система некоторым образом усовершенствовалась; естественный отбор может быть очень изобретательным, преодолевая трудности подобного рода. Однако все же когда ознакомишься с проблемой, то самое легкое решение — это применить систему, в основе которой крупные соединения, напоминающие твердые структуры, но в незначительном масштабе, и плавающие почти в жидкости. По-видимому, чему-либо еще было крайне трудно начать развитие. Поскольку углерод — это атом, который, в отличие от остальных, превосходит по количеству связей другие атомы, тем самым создавая почти бесконечное разнообразие органических молекул, и поскольку вода — это наиболее распространенная молекула во Вселенной, которую, вероятно, можно найти в любом количестве в жидком состоянии, то не вызывает большого удивления, что жизнь, как мы знаем, основана на соединениях углерода, растворенных в воде.