Том 13. Сумма технологии

Более двух с половиной миллиардов лет жизнь развивалась исключительно в водах океанов. Воздух и суша в те эпохи были мертвы. Известно около 500 ископаемых видов организмов кембрийского периода (более полумиллиарда лет назад). В докембрии же, несмотря на почти столетние поиски, удалось обнаружить лишь отдельные виды[234]. Причины этого поразительного пробела по сей день неясны. Похоже на то, что количество живых форм серьезно возросло за относительно короткое время — порядка миллионов лет. Докембрийские формы — это почти исключительно растения (водоросли); животные почти полностью отсутствуют, их можно перечесть по пальцам. В кембрии, однако, они появляются в большом количестве. Некоторые ученые склоняются к гипотезе о каком-то радикальном, глобальном изменении земных условий. Может быть, это был скачок интенсивности космических лучей, согласно упоминавшейся гипотезе Шкловского. Но как бы то ни было, неизвестный фактор должен был действовать в масштабе всей планеты, ибо докембрийский пробел относится ко всей совокупности палеонтологических данных. С другой стороны, не следует думать, что до начала нижнего кембрия океанские воды по неизвестным причинам содержали сравнительно небольшое количество живых организмов вообще и что появлению в кембрии многочисленных новых видов предшествовал резкий рост численности предыдущих форм. Живых организмов было много уже и в археозое; геологические данные говорят о том, что отношение кислорода к азоту в атмосфере было близким к современному уже задолго до кембрия[235]. Поскольку же кислород воздуха является продуктом деятельности живых организмов, их общая масса была, должно быть, ненамного меньше, чем сейчас. Отсутствие ископаемых форм вызвано, хотя бы частично, их нестойкостью: докембрийские формы были лишены минеральных скелетов. Что именно привело к такой «реконструкции» в кембрии, мы не знаем. Возможно, что эту проблему так никогда и не удастся решить. Однако, углубив наше знание биохимической кинетики, мы, возможно, сумеем раскрыть эту загадку, если нам удастся, исходя из современной структуры белкового гомеостаза, выяснить, какие более примитивные формы могли ему с наибольшей вероятностью предшествовать. Конечно, мы сможем решить эту загадку, лишь если ее решение связано с внутренней структурой организмов, а не с какой-то уникальной цепью космических, геологических или климатических изменений на рубеже кембрия.

Мы говорим об этом, потому что «кембрийский перелом» мог быть вызван какой-то «биохимической находкой» эволюции. Но если такая «находка» и была сделана эволюцией, это все же не изменило исходного фундаментального принципа всей архитектуры, в основе которого лежит использование клеточных кирпичиков.

Эволюции жизни, несомненно, предшествовала эволюция химических реакций; праклеткам не приходилось, таким образом, питаться мертвой материей как источником порядка. Они не смогли бы, кстати, решить сразу и одну из труднейших задач — задачу синтеза органических соединений из простых веществ (вроде двуокиси углерода) с использованием энергии солнечных фотонов[236]. Этот шедевр синтеза осуществили лишь растения, овладев искусством образования хлорофилла и целым аппаратом ферментов, улавливающих лучистые кванты. К счастью, с самого начала праорганизмы располагали, по-видимому, органическими веществами, которые они могли легко усваивать. Это были остатки прежнего изобилия органических веществ, которое появилось в ходе таких процессов, как, скажем, электрические разряды в атмосфере аммиака, азота и водорода[237].

Вернемся, однако, к основной динамической проблеме элементарной клетки. Клетка должна управлять существенными параметрами своих изменений так, чтобы из области еще обратимых флуктуации они не ускользнули за пределы обратимости — не привели к разложению и, следовательно, к смерти. В жидкой коллоидной среде подобный контроль может осуществляться лишь с ограниченной скоростью, поэтому флуктуации, вызванные статистической природой молекулярных движений, должны происходить не быстрее общеклеточного обмена информацией. В противном случае центральный регулятор — ядро — утратил бы власть над процессами, происходящими локально, информация о необходимости вмешательства поступала бы тогда, как правило, слишком поздно. Это было бы уже началом необратимых изменений. Итак, размеры клетки диктуются в конечной инстанции двумя параметрами — скоростью передачи информации из произвольного места клетки к регуляторам и скоростью локально происходящих химических процессов. На ранних стадиях эволюция, должно быть, создавала клетки, иной раз существенно различавшиеся размерами. Невозможна, однако, клетка величиной с тыкву или слона. Это вытекает из упомянутых выше ограничений.