И перед вами ставится задача – подробно описать лабиринт, не взламывая пирамиды. Можете простукивать, прослушивать, просвечивать рентгеновыми лучами, словом, исследовать по косвенным признакам.Мой интерес к работе Перутца был тем более велик, что вся работа производилась теми самыми методами, которые были развиты для таких неживых объектов, как каменная соль, кальцит или нафталин.Но более замечательным оказалось вот что. В результате работы Перутца, да и вообще всех работ, посвященных изучению структуры биологических объектов, выяснилось, что законы построения биологических веществ ни в чем не отличаются от правил построения объектов неживой природы. Те же расстояния между химически связанными атомами, те же законы припасовки молекул друг к другу. Молекулы соприкасаются на тех же расстояниях и с соблюдением тех же правил упаковки, которые были найдены ранее для простых кристаллов, не связанных с биологией.Все это еще раз подтверждало непрерывность научного фронта, в которой убедились уже многие ученые. Исследования в, казалось бы, далекой кристаллографии совершенно неожиданно оказались нужным элементом в исследовании структуры белковых молекул. А эта работа, в свою очередь, явилась звеном в цепи проблем, открывающих тайны процессов, протекающих в живом организме.По мере накопления материала о структуре молекул и укладке молекул в биологически важных объектах крепла уверенность в том, что одинаковыми для живых и неживых объектов должны оказаться не только законы архитектуры, но и законы, управляющие процессами. Становилось несомненным, что все биологические явления окажется возможным описать как процессы перемещения, слияния, разлома молекул тем самым способом, который был разработан физикой для веществ, не имеющих отношения к живому. Структурные исследования не оставляли места для особой биологической субстанции и толкали исследователей на все более смелое подведение физического фундамента под здание биологии.Не моя цель рассказывать здесь о разнообразных достижениях этого важнейшего направления современной науки. Но чтобы тезис о физике, как основе всего современного естествознания, был воспринят читателем без сопротивления, стоит привести один довольно яркий пример.Как-то зашел ко мне знакомый биолог, и между нами произошел такой разговор.– Почему бы вам не заняться нуклеиновыми кислотами? – предложил гость.– А что это такое?– Вы про молекулу ДНК слыхали?– Что-то смутно помню.– Есть подозрение, что в этой молекуле заложен секрет деятельности клетки.– Эта молекула – ядро клетки?– Да нет, она составная часть ядра; я вижу, ваши сведения из биологии довольно скромные.– Не спорю, напомните, пожалуйста, – ответил я.– Наш организм построен из клеток, – начал мой собеседник.– Можете не начинать с азов, – перебил его я. – Это мне, слава богу, известно, и вирховский принцип «клетка из клетки» мне не так давно напомнили наши газеты. Знаю я и то, что клетки бывают разные – клетка мускулов, клетка мозга или печени – все они различаются.– Очень хорошо. Но чтобы подвести вас к теме нашего разговора, мы должны, напротив, поинтересоваться тем, что является общим для всех клеток.– Что же это?– Все клетки напоминают маленькую капсулку с жидкостью. Жидкость заселена самыми разнообразными молекулами и скоплениями молекул, образующих замечательно интересные постройки. Мы еще далеки от понимания функций этих молекул и телец, но уже сейчас ясно, что клетка – это маленькая фабрика, получающая приказы к действию, которые могут приноситься ей либо пришедшими из других частей организма молекулами, либо могут быть переданы по телеграфу нервной системы.– Но фабрика нуждается в энергии!– Верно, энергия для работы по выполнению приказов получается клеткой за счет солнечной энергии или пищи.– Вы знаете, как это происходит? – теперь уже задал вопрос я.– В общих чертах нам это известно. Но не будем отклоняться от темы. Если вас все это заинтересует, я вам принесу почитать популярные статьи. Сейчас же скажу, что, повинуясь приказам и за счет полученной энергии, клетка способна производить самую различную работу – механическую, химическую, электрическую.– А умственная деятельность?– Ну, разумеется, тоже клетки; все бесконечное разнообразие жизненных процессов осуществляется совокупными действиями мириад клеток, из которых построен наш организм.– Не могу сказать, чтобы мне было все ясно, кроме общих идей.Биолог засмеялся.– Поверьте, и мы еще очень далеки от понимания механизма большинства жизненных процессов, но огромным достижением сегодняшней биологии является открытие некоторых общих закономерностей. К ним принадлежит точно установленный факт, что основная работа клетки состоит в производстве разного сорта белковых молекул.– Я где-то читал о бесконечном разнообразии молекул белков.– Не совсем так. Хотя клетка производит больше сортов молекул, чем любая пуговичная фабрика сортов пуговиц, типы производимых молекул вполне определенные. Фабрика-клетка работает по разнообразным, но раз навсегда утвержденным чертежам. Так вот, в последние годы мы нашли главного конструктора фабрики. Это особая молекула, которая сокращенно называется ДНК.– А если полностью?– Дезоксирибонуклеиновая кислота.– Пусть уж лучше будет ДНК. Так что же оказалось?– О, придется произнести еще один длинный монолог. Начальство фабрики заключено в так называемом ядре клетки – ДНК очень длинная молекула. Важной ее особенностью является то, что она построена из кусочков четырех сортов. Я упрощаю, но вы потом разберетесь сами в деталях, а мне хочется рассказать лишь основную идею открытия. Эти кусочки расположены в какой-то определенной беспорядочной последовательности. Теперь идея номер один. План разнообразных действий клетки, передающийся без изменения от клетки к ее бесконечному потомству, возникающему благодаря делениям, закодирован специфической последовательностью расположения этих кусочков.– Хорошо, но какое же это имеет отношение к производству бесконечно разнообразных белковых молекул?– А откуда вы взяли, что белковые молекулы бесконечно разнообразны?– Не помню, но где-то читал.– В известном смысле это верно, но замечательным является то обстоятельство, что все белковые молекулы построены из двадцати различных элементов. Только двадцати. Опять-таки, располагая эти элементы в разной последовательности, можно получить неисчерпаемое богатство разновидностей молекул, годящихся, так сказать, на все случаи жизни и на все вкусы.– Рассказывайте про производство белков, вы меня заинтриговали, – попросил я.– Вы знаете, что такое типографская матрица?– Конечно.– Так вот, представьте себе, что вы отлили отдельно каждую строчку. Если будете пытаться совместить одну из строчек с матрицей так, чтобы все выпуклые части вошли в соответствующие впадины, то это удастся сделать только единственным способом, поставив строчку на ее собственное место.– Ясно.– Молекула ДНК играет роль такой матрицы, алфавит у нее четырехбуквенный, а число строчек двадцать. Роль строчки в моей грубой схеме играет молекула, которая сокращенно обозначается РНК.– Можете не называть ее полностью. Продолжайте, пожалуйста.– Молекула ДНК находится в среде, где имеется достаточное количество ее строительных блоков четырех сортов. Прежде всего ДНК готовит строчки, то есть изготовляет молекулы РНК.– Вы говорите об этом так, будто речь и на самом деле идет о типографской строчке. А здесь протекает сложнейший химический процесс.– Я рад, что вы это чувствуете. Я просто не останавливаюсь на химизме явления, а говорю лишь о структурной схеме, – уточнил мой товарищ. – Каждая из строчек – это специализированная молекула РНК, которая способна подцепить один из строительных кирпичей белковой молекулы. После того как молекулы РНК построены, они отправляются на охоту за своими кирпичами белковых молекул, притаскивают их к молекуле ДНК (я опять упрощаю картину, но это не меняет принципиальной стороны дела), каждая строчка находит свое место, и кирпичи белковой молекулы оказываются расположенными в строго определенной последовательности, они соединяются и образуют белковую молекулу.– Но ведь надо сделать много сортов белковых молекул.– Совершенно верно, представляйте себе молекулу ДНК не как один лист матрицы, а как большое число листов – каждый лист фабрикует свой белок.– Потрясающе интересно! Представить себе химический процесс такой степени сложности и происходящий «сам по себе»?! Нет, это, право, поразительно. Я вот думаю сейчас, что на настоящем уровне техники спроектировать автоматическую фабрику даже для производства одного сорта белка и то невозможно. А здесь, в живой материи, в микроскопическом масштабе налажено сложнейшее производство, подчиняющееся приказам извне… Да, звучит, как сказка.– Вот вы и должны заняться этими вещами и показать, что ничего сказочного в этом нет, – поведение всех этих молекул подчиняется все тем же правилам, которые действуют в простых небиологических системах.– Ну, знаете, это надо менять свою профессию, а я уж стар для этого.– Гм. Это уже другой вопрос. Его вы должны решить сами. Я же хотел лишь нарисовать реальную картину, которая сложилась сейчас в биологической науке.С этими словами мой собеседник-биолог простился и ушел, а я долго еще грыз себя, почему 10–15 лет назад не занялся этими проблемами. Последующее показало, что хорошо мне знакомые, частично развитые мною самим представления о поведении органических молекул переносятся на сложные процессы, протекающие в клетке. Те же правила, те же закономерности, тот же фундамент, общий для физической науки. Действительно, самое главное в схеме – припасовка молекул друг к другу таким образом, чтобы впадина одной и выступ соседней совпадали, – была мною еще в начале сороковых годов обнаружена как непременное свойство всех органических кристаллов. Оказалось, что и в сложных системах то же правило осуществляется не только качественно, но и с соблюдением тех же геометрических соответствий, которые присущи всему миру простых органических кристаллов.Тщательно исследуется сейчас и энергетическая сторона дела. Показано, что все описанные чудесные процессы происходят с полным соблюдением закона сохранения энергии. Энергия, необходимая для переноса и конструирования молекул, доставляется солнцем или пищей. Таким образом, усложнение против простых химических реакций – столкновений, разломов и соединений молекул – только количественное.В молекулярной биологии сегодняшнего дня больше загадок, чем решенных проблем. Тем не менее то, что нам известно, показывает с полной несомненностью, что в основе сложнейших процессов жизни лежат физические законы, общие для всех частиц, строящих вселенную.Только это мне и хотелось подчеркнуть. Глава 12Психология …из которой читатель с негодованием узнает, что физик не видит принципиального различия между изучением движения элементарных частиц и стремлением человеческой души. Очень обидно, когда тебя назвали винтиком. Ну, а если несколько более солидной деталью или даже машиной? Скажем, не человек, а бездушная машина? Большинство все равно обижается. Действительно, звучит не как комплимент. Хотя… в XX веке?! Разве так уж редко машина вызывает искреннее восхищение своими гармоническими пропорциями или завидной легкостью выполнения сложнейших движений? Словом, с моей точки зрения комплименты – красива, как космическая ракета, или сообразителен, как «Стрела» (есть такая вычислительная машина), – вполне современны.И все же, когда оставляешь шутливый тон и на полном серьезе убеждаешь собеседника, что между человеком и машиной нет принципиального различия, то встречаешь решительное противодействие. С вами готовы согласиться, что машина может решать лучше человека задачи любой сложности, что она может выполнять самые головоломные приказания. Но машина, которая учится, машина, которая творит… и (пожалуй, самое яростное возражение) машина, которая чувствует, – это уж извините! Как допустить, как согласиться с тем, что машина способна переживать, может любить и ненавидеть, может восхищаться красотами природы! И все же большая группа естествоиспытателей (к которым относит себя и автор) уверена в отсутствии принципиального различия между человеком и машиной.Никто не думает, что на современном уровне наших знаний можно создать искусственного человека или даже мышцу длиной в миллиметр. Не существенно то, что практические пути моделирования всех жизненных процессов еще совершенно не очевидны. Не играет роли и то, что будущее, возможно, откроет нам участие в явлениях жизни процессов более сложных и тонких, чем электрические токи и химические реакции. Дело не в этом. Важно лишь одно: открытия последних десятилетий привели к заключению, что все жизненные процессы, механизм которых более или менее известен, подчиняются тем же законам природы, что и процессы искусственно созданные, и могут быть моделированы.Почему же не верить, что успех, одержанный в самом начале пути, будет сопутствовать нам и дальше? Тем более что в материальной основе всех физиологических, эмоциональных и рациональных проявлениях жизни естествоиспытатель не может сомневаться. То, что мы смело можем защищать утверждения, что нет принципиального различия между машиной и человеком, представляется нам самым большим, самым значительным шагом естествознания XX века. Все революционные события в физике, о которых рассказывалось, отступают на второй план перед этим изумительным достижением науки. И правда, разве может быть что-нибудь важнее открытий, позволяющих человеку по-новому оценить самого себя. С ним может сравниться, пожалуй, лишь доказательство эволюционного происхождения человека от простейших животных. Дарвин (хотел он этого или нет) разрушил веру в божественное происхождение человеческой души. Простая логика заставляла думать, что если духовное нечто и существует, то оно должно было создаваться постепенно, модифицироваться вместе с физиологией.Но все же несводимость духовной жизни к физическим явлениям долгие века казалась очевидной для большинства. Правда, история знает ряд последовательных мыслителей, утверждавших материальность мышления. Однако эти выступления были преждевременными, не подготовленными развитием естествознания и потому казались вульгарными и неоправданными.Сегодняшняя наша уверенность в том, что духовная жизнь человека в принципе сводима к физическим явлениям, происходящим в мозгу и нервной системе, возникла в результате успехов двух областей знания. С одной стороны, были построены сложные автоматы, в работе которых были найдены аналогии с деятельностью мозга, с другой – значительно прояснились наши сведения о механизме работы мозга и нервной системы, который оказался похожим на механизм действия автоматов, построенных на электронных лампах или полупроводниковых приборах.В чем же состоит это сходство, которое ведет нас к столь далеко идущим выводам?Чтобы машина и мозг могли действовать, они должны обладать знанием фактов, законов и команд, могущих воплотиться в действия. Величайшее богатство мыслей записывается небольшим числом букв алфавита, различные комбинации которых создают слова, а последовательность слов – фразы. Но совсем не обязательно пользоваться для записи сведений десятками букв-знаков. Точка и тире азбуки Морзе не хуже справляются с этой задачей. Такое двухзначное представление цифр и слов в электронных цифровых машинах осуществляется электрическим импульсом, который может «быть» (точка!) или «не быть» (тире!) в одном из нескольких десятков тысяч органов машины. Таким образом, в каждое мгновение все сведения и распоряжения, выполняемые машиной, определяются распределением точек и тире по ее лампам. У каждой лампы возможны только два состояния.Роль лампы в живом организме играет нервная клетка – нейрон. Провода, соединяющие нервные клетки, называются аксонами. Так вот, оказывается, что нервные импульсы, распространяющиеся по аксону, могут либо «быть», либо «не быть». Возникшие импульсы имеют стандартную форму. Так же как импульс в цифровой электронной машине, нервный импульс несет в нейрон только два вида информации – точку или тире.Тщательное рассмотрение проблемы, о которой мы несколькими фразами дали читателю лишь слабое и грубо упрощенное представление, показывает, что в основном нервная система устроена примерно так же, как и цифровая электронная машина.Но, разумеется, уверенность в аналогии была достигнута не только с помощью этого общего доказательства. Много усилий затрачено на то, чтобы воспроизвести с помощью машин специфику мыслительной деятельности человека.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19