Эволюция на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

Александр Петрович Никонов

Эволюция на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

 

Библиотека вундеркинда –

 

 

Александр Никонов

Эволюция на пальцах

Для детей и родителей, которые хотят

Объяснять детям

 

Для разгона

 

С детства я ненавижу всякие введения, предисловия, все эти «от автора» и прочий перевод бумаги. Скучно же! Зачем всю эту нудятину читать, если можно сразу перейти к действию? – так я рассуждал, будучи нетерпеливым ребенком.

И действительно, без всяких угрызений совести, без всяких сожалений за потраченные на это вступление деньги (клянусь, оно прилагается в подарок и в цену книги не входит), без какого бы то ни было ущерба для понимания вы можете эту запевку пропустить. Она написана не для моих главных и любимых читателей – детей, подростков и юношей, обдумывающих житьё. Это для тех взрослых, которые прочли аннотацию, но не всё поняли. Вот для них я разворачиваю свою мысль.

Задайте себе вопрос: хотели бы вы снова отсидеть от звонка до звонка десять лет за партой, или воспоминания о школьной поре вызывают у вас озноб и скрежет зубовный? Ведь чем плоха школа? В том числе тем, что запихивает в голову огромную кучу знаний, которые только занимают место. Знания накиданы беспорядочно, они пылятся невостребованными, неотсортированными, потерянными, вроде, они есть, а вроде бы и нету. Порой кажется: проще новое купить, чем старое найти в этой кладовке. Иногда вам вдруг кто‑то что‑то скажет, и вы спохватываетесь: а ведь я же это знал, вот только забыл отчего‑то.

Вы забыли оттого, что у вас в голове нет картотеки. Лежат знания вповалку, как убитые солдаты на поле боя, в ожидании похоронной команды склероза, которая бы пришла и закопала всё это дело в одну братскую могилу. И тогда пожилые осенние ветра над этими просевшими могилами знаний нанесут прелых листьев из желтой прессы, кучи бытового мусора и всякой сказочной ахинеи. Но я вручаю вам в руки инструмент – эту книгу. С её помощью вы сможете то, что навалено в вашей кладовке, разложить по полочкам в строгом порядке, понять взаимосвязь и восхититься самими собой: «Черт возьми! Да я же всё это знал! Просто руки не доходили осмыслить. Вот что значит разложить красиво!»

Эта книга поможет вам с правильного ракурса увидеть мир и ахнуть. А мне – заработать за уборку…

 

Глава 1. Госпожа Эволюция

 

Эволюция – это развитие, причем постепенное, медленное, я бы сказал, развитие. А революция – это, наоборот, быстрые изменения. Резкие, как понос!

Люди XIX века очень хорошо видели эволюцию техники – пароходы шли на смену парусникам, нарезные ружья с современным типом патрона сменяли гладкоствольные и кремнёвые, электрические лампы вытесняли свечи, дирижабли сменили воздушные шары. Но люди совершенно не замечали эволюцию в живой природе. Забегая вперёд, отвечу на вопрос, почему не замечали. Как раз потому, что развитие техники происходило на их глазах, а изменения животных в природе – очень медленный процесс, занимающий десятки тысяч лет. Жизнь одного человека по сравнению с изменениями в истории целого вида – просто миг. И оттого для нашего восприятия эволюция так же незаметна, как движение гор. Мы не замечаем биологической эволюции, а она не замечает нас. Раньше, до Дарвина, даже думали, что никакой эволюции в животном мире нет вовсе и разные виды животных совершенно не изменяются с течением времени, от поколения к поколению. Раз и навсегда созданные, они таковыми и остаются веки вечные.

А что такое энтропия?

Это статистическая мера хаоса. А хаос – это беспорядок. Иными словами, в любых физических системах, о которых повествует нам второе начало, сам по себе может только нарастать беспорядок – расти мера хаоса.

Что такое хаос и что такое порядок, доходчиво объясняет рисунок ниже. Посмотрев на левую и правую картинки, вы и сами можете сказать, где там порядок, а где хаос.

 

Рис. 2. Не будучи учёным, любой может, ткнув пальцем, показать, где игрушки расположены хаотично, а где организованно, то есть в некоем порядке

 

Справа ещё одна картинка – с брошенными кубиками. Здесь порядок задаётся не расположением кубиков, а выпавшими на них числами. Слева – полный разброд и шатание, хаотическое разнообразие. А справа – явно подобранные грани, одна к одной! Из этого рисунка понятно также, насколько порядок в природе менее вероятен, чем беспорядок. Это ж сколько раз надо бросать кубики, чтобы выпали одни шестёрки? Понятно, что чаще всего будет воспроизводиться хаотичное состояние, когда на разных кубиках выпадают случайные числа. А всех шестёрок можно и до конца жизни не дождаться!

 

Рис. 3. Порядок в природе менее вероятен, чем беспорядок. А беспорядок возникнет скорее всего, если не поддерживать целенаправленно порядок. Не зря говорят, ломать – не строить. Ломать просто, а строительство требует усилий

 

Или, допустим, есть баллон с газом. В нём мечутся с огромной скоростью молекулы газа, то есть его мельчайшие неделимые частички. Этих молекул в баллоне – триллионы триллионов, и у всех немного разнится скорость мельтешения и сильно разнится направление полёта – одни туда летят, другие сюда… Молекулы постоянно сталкиваются друг с другом, как бильярдные шарики, отскакивают и разлетаются, чтобы через долю секунды снова столкнуться с другими шариками, разлететься, столкнуться. Вечное беспорядочное движение. Именно его мы наблюдаем ниже на картинке слева. Как вы думаете, велика ли вероятность того, что все молекулы соберутся в одной половине баллона? Или на какое‑то мгновение вдруг выстроятся сколько‑нибудь организованно?

Это практически невероятно! И чем больше молекул, тем невероятнее. Если бы в баллоне было всего три‑четыре мечущиеся молекулы газа, они бы запросто могли собраться на мгновение в левой или правой половине баллона. Сто молекул – уже вряд ли, хотя вероятность такого события все ещё относительно высока, и его можно дождаться, обладая некоторой усидчивостью. Тысяча, миллион, миллиард молекул – практически никогда! Их для этого слишком много, и они слишком разнонаправленно движутся, хаотично сталкиваются и разлетаются. Как им собраться в одной половинке или организовать сложный пространственный узор?

 

Рис. 4. Слева – наиболее вероятное состояние системы. Справа и ниже – менее вероятные, практически невозможные

 

Даже если произойдет невероятное – все мечущиеся молекулы вдруг выстроятся в какой‑то узор, подобный тому, что изображен на нижней картинке, то через мгновение эти неостановимые частицы снова разлетятся в разные стороны и опять образуют хаос бессмысленных столкновений.

Это понятно. Чем сложнее система – тем она невероятнее. Чем больше частиц – тем сложнее им случайно собраться во что‑то упорядоченное, организованное.

А что такое животное или человек? Это ужас как сложно организованная система. Невероятно сложная система. Сколько же надо ждать, чтобы атомы случайным образом сложились в человека или хотя бы в одну живую клетку? Времени жизни всей вселенной не хватит!

Если мы возьмем огромный ящик, наполним детальками конструктора и начнем трясти – когда мы натрясём машинку? Да никогда! Чтобы собрать машинку, нужна целенаправленная работа – глазками, ручками и головой.

Но природа ведь неразумная. Как ей удалось создать жизнь? Как получилось преодолеть второе начало термодинамики – один из важнейших физических законов, который никогда не нарушается? Не обошлось ли тут без Мирового Разума, то есть Бога?

Естественный отбор – третья составляющая механизма эволюции по Дарвину. Естественный, то есть природный, отбор – это очень просто: те признаки, которые повышают вероятность выжить и оставить жизнеспособное потомство, закрепляются и становятся признаками вида. А признаки, снижающие приспособляемость, средой отсеиваются.

Обратите внимание, речь идет только о вероятностях. Это не значит, что чуть более приспособленный индивид непременно выживет и оставит больше потомства со своим признаком, а чуть менее приспособленный непременно будет сожран хищником или умрёт от голода. Нет, речь лишь о возможностях и шансах. Это даёт видимый результат на больших статистических выборках, то есть при большом объеме материала, а живого материала в природе всегда много – вид насчитывает тысячи или миллионы особей. Благодаря редким удачным мутациям вид постепенно приобретает новый признак и с его помощью дрейфует в сторону большей приспособленности.

Если какой‑то признак у вида уже существует, его можно усилить. Об этом прекрасно знают селекционеры, которые путем искусственного отбора усиливают нужные им признаки – например, повышают удойность коров, отбирая животных, которые дают больше молока, и размножая именно их. Таким способом вывели самые урожайные сорта растений. Так «слепили» из собак разные породы. Нужна коротконогая порода, чтобы могла ловко пробираться по узким норам и охотиться на лисиц? Сделали такую породу – называется такса. А как сделали? Очень просто! Один из тысяч отличительных признаков у собак – длина лап. Нужны коротконогие собаки? Давайте отбирать только тех, у которых ноги короче, чем у других, то есть носителей гена коротких ног. Выделим этот признак и будем усиливать его. Так можно вывести любую породу. Кстати, признак может быть не обязательно физическим, но и свойством характера, особенностью поведения. Собака, например, произошла от одомашненного волка. Тысячи лет прожив рядом с человеком, все собаки получили поведенческий признак – привязанность, любовь к людям. Кстати, и люди за тысячи лет существования бок о бок с симбиотическими[1] животными получили аналогичный признак – любви к кошкам‑собачкам. Он особенно ярок у детей – существ, ещё не испорченных воспитанием.

Другой пример симбиоза – полезные бактерии, живущие в человеческом кишечнике и помогающие переваривать пищу. Они нам помогают переваривать, а мы их кормим!

Наконец, мелкие воловьи птички «ухаживают» за бизонами: они выклёвывают из их густой шерсти насекомых‑паразитов, которые сосут бизонью кровь. И бизонам хорошо – их от паразитов избавляют, и птичкам корма предостаточно.

Эти симбиозы сложились в природе вне разумных рассуждений о взаимной пользе, совсем не как приручение собаки человеком. Отсюда можно сделать простой вывод: природа может поступать вполне разумно, не имея никакого разума вообще. Более того – разум есть всего лишь частный случай приспособительной деятельности. А мозг – всего лишь «аналитическая железа» человека для улавливания закономерностей в природе. Это уж потом люди её развили в результате естественного отбора и приспособили для математики, мороженого и мультфильмов.

В природе в роли селекционера выступает среда. Помните, галапагосские вьюрки, питающиеся семенами, постепенно, за десятки или сотни тысяч лет приобрели крепкие мощные клювы, усилив этот признак. Те же, кто жил на территориях с другим типом питания, и кому подходил тонкий и длинный клюв, дрейфовали в эту сторону.

Теперь вы знаете, что я имел в виду, когда говорил, что слепая природа, действуя абсолютно стохастически (случайным образом), тем не менее, идёт вперёд, будто события развиваются по разумному плану. Хотя никакого разумного плана нет, что видно хотя бы по количеству бездарно загубленных жизней – в миллионы раз больше, чем случайных слепых удач.

Ну что, повторим пройденное?

Итак, есть некие объекты – животные любого вида или короткие модули из компьютерных программных кодов (небольшие подпрограммки, существующие в оболочке большой программы, которая является для них средой).

И эти объекты:

– немного отличаются друг от друга;

– могут копироваться, передавая потомству свои индивидуальные особенности, причём в ходе копирования возникают ошибки;

– конкурируют между собой за свободную энергию, которая позволяет им жить, то есть бороться за свою выделенность из окружающей среды (иначе среда их просто растворит).

Если все эти условия выполняются, мы можем точно сказать: ребята, в этой системе идёт эволюция по Дарвину! Без всякого разумного вмешательства, чисто автоматически. Здесь будет идти усложнение. Здесь будут образовываться новые виды. Разве плохо?

 

Глава 5. Любовь и красота

 

Любовь бывает разная! Бывает любовь между самцом и самкой, а бывает между матерью и её детёнышем. Самки млекопитающих испытывают к своему помёту эмоциональную привязанность, именуемую любовью. Материнская любовь – это смесь из умиления, желания защитить и невероятной привязанности. Она включается после родов и работает на разных гормонах – особых веществах, вырабатываемых организмом. Их химические формулы мы рассматривать не будем, это не наша тема. Нам важно понять, зачем природа запускает в теле самки выработку этих веществ, на которые её мозг реагирует мощными эмоциями, которые мы называем материнской любовью.

Ответ прост: для наилучшего сохранения потомства. Чтоб жизнь за него отдала при случае! Ведь у птиц и млекопитающих (к которым относятся и люди) мать рождает несамостоятельное потомство, которое нужно ещё долго выхаживать и выкармливать – в отличие, скажем, от насекомых, рептилий и прочих существ, которые производят потомство, вполне приспособленное к жизни. Черепашки вылупились себе из яиц на пляже и сразу побежали в море. Они уже самостоятельные и живут одни, без мамы. Или оса какая‑нибудь – отложила яйца и прости‑прощай. Такие существа не испытывают материнской любви. Она им и их потомству просто не нужна, а природа, как мы знаем, излишеств не держит.

Физически детёныш не привязан к матери никакими веревками. Чтобы она о нём не забыла, чтобы её тянуло кормить, играть с ним (игра есть обучение нужным навыкам – охотиться, например, или бороться), защищать его, мать нужно привязать к потомству эмоциональными канатами. И потомство к матери тоже, чтобы держалось матери, потому что мать – главная защита в этом непростом мире.

Есть и иная разновидность гормонов, которые вызывают другой тип любви. Этот коктейль химических веществ вызывает так называемую половую любовь, то есть сильную эмоциональную привязанность между двумя особями разного пола. Опять‑таки она есть не у всех видов живых существ. Зачем она тем видам, которым не нужно выхаживать потомство? Но видам высокоорганизованным, которым для выращивания потомства необходимы усилия обоих родителей – волкам, людям, многим птицам и прочим созданиям, – необходимо как‑то привязать самца к самке. Как сделать так, чтобы самец не убежал восвояси? В самом деле, ему какой интерес потомство выращивать, у него что, более интересных дел нету? Зачем ему охотиться не для того, чтобы самому сожрать, а для того, чтобы принести в логово, в дом, в гнездо?

Забота обоих родителей повышает шансы помёта на выживание, поэтому природе потребовалось самца привязать к самке покрепче. Как это сделать? Рецепт известен – эмоциональным канатом. Пусть он любит свою самку! Тогда будет готов даже поработать на семью.

В основном, такая любовь характерна для моногамных видов. Вы ведь знаете, что существуют виды полигамные и моногамные?

Полигамный вид – это когда у одного самца несколько самок, целый гарем.

Получается, что у полигамных видов в размножении участвуют только самые крутые самцы. Они имеют своё небольшое самочье стадо и охраняют его от других самцов, которые тоже стараются немножко поразмножаться при удобном случае.

В моногамных видах на каждого самца приходится одна самка. Люди относятся к моногамному виду. Запомните и родителям расскажите: форма брака – это видовой признак! И мы – вид моногамный, кто бы что ни говорил. Правда, у некоторых народов существуют полигамные семьи, где один мужчина может иметь несколько жён. Но это для нашего вида, скорее, социальное исключение, поскольку человечество всегда жило по большей части в моногамии, и сейчас абсолютное большинство особей нашего вида моногамны. И даже в тех странах, где разрешено многожёнство, доля таких браков относительно невелика.

Кроме того, у биологов есть безошибочный способ отличить моногамный вид от полигамного. Самцы полигамных видов в несколько раз больше самок. Вы наверняка видели моржей по телевизору. Неприятные и скучные создания, которых, в отличие от кошечек и собачек, даже не хочется погладить. Толстые такие, огромные, ревут все время. Так вот, самцы моржей намного, намного крупнее самок. Длина взрослого моржа может достигать четырех с половиной метров, и весить он может пару тонн. А самочки‑моржихи – сущие малютки, тяжелее восьмисот килограммов не вырастают и длиннее трех метров тоже. Аж в полтора раза самец моржа длиннее самки и вдвое‑втрое тяжелее!

А теперь посмотрите на людей, или на волков, или на лебедей, известных своей супружеской верностью. Самец волка и самец человека совсем не намного крупнее своей самки. Не вдвое‑втрое, а всего процентов на десять‑двадцать.

Такие различия между самцом и самкой называются половым диморфизмом. Половой диморфизм ярче выражен у полигамных видов. Почему? А потому, что полигамным самцам нужно быть самыми крупными, чтобы отгонять конкурентов от своих многочисленных жён, поскольку хотя самцов и самок рождается равное количество, но только самые огромные и сильные самцы забирают себе всех самок. А вот у моногамных видов, где на одного самца так или иначе всё равно придётся одна самка, конкуренция гораздо меньше, и самцам не обязательно иметь столь внушительные габариты. А лишнего природа не поддерживает.

Есть и другие внешние признаки, отличающие моногамные виды от полигамных. Один из них – здоровенные клыки. Бивни и клыки нужны полигамным нехищным самцам для драк за самок, больше ни для чего. Помните моржей и их огромные бивни? Мы с вами – не моржи, мы относимся к приматам, то есть обезьянам. Существует много видов обезьян. Есть обезьяны с огромными клыками – например, павианы, гориллы, орангутаны. Это полигамные виды. А есть с маленькими, редуцированными (уменьшенными) клычочками, как у нас. У нашего вида, то есть у людей, просто слёзы, а не клыки, неспециалисту даже сложно отличить их от прочих зубов. Значит, люди – существа моногамные.

 

Рис. 11. Вот люди, а вот, для сравнения, наши «двоюродные братья» гамадрилы

 

Возникает вопрос: в чём преимущества моногамии? Для чего‑то ведь её природа придумала!

Ответ биологам известен: моногамия возникает там, где есть особая необходимость заботиться о потомстве. Птицы откладывают яйца, как известно каждому мудрому гражданину. Змеи с черепахами, а также крокодилы откладывают яйца. Но змеи, черепахи и крокодилы – холоднокровные существа. Свои яйца они не подогревают. Закопал в песок и уполз веселиться! Яйца сами дозреют, и из них какая‑нибудь зверушка вылупится. А птицы – теплокровные. Им нужно насиживать яйца, то есть своим телом поддерживать нужную температуру яиц, греть их, иначе они погибнут.

А кто будет кормить птичку‑мамашу, пока она насиживает яйца? Кроме папаши, других кандидатур нет! Вот его природа и запрягла заботиться о своём потомстве. А вылупившиеся из яиц птенцы требуют много корма, потому что они существа теплокровные, а подогрев – дело очень затратное. Поэтому, оба родителя начинают усиленно кормить птенцов. Вот вам польза от моногамии.

У плацентарных животных, то есть у тех, кто вынашивает детёныша прямо в собственном теле, а потом рождает, чуть получше с защитой потомства – мать носит его в себе, а не сидит в гнезде, значит, сама может искать себе пропитание. Поэтому у большинства млекопитающих не бывает устойчивых брачных пар. Всего 9 % видов млекопитающих моногамны. Но среди этих девяти процентов есть группа животных, у которых моногамия встречается гораздо чаще. И это мы, приматы. У нас треть всех видов моногамны!

Моногамия у приматов возникла ради дополнительной защиты детёнышей, чтобы не только одна мать заботилась о потомстве, но и отец. Это повышает шансы на выживание. Причем защита здесь состоит не только и не столько в дополнительном куске пищи, который может перепасть малышу, не только и не столько в защите от хищников. Моногамия уберегает детенышей от агрессии внутри вида, поскольку взрослые самцы имеют обыкновение убивать чужих детенышей, чтобы пресечь распространение чужих генов и отправить в будущее свои гены. Конкуренция генотипов! Каждый хочет распространить свои гены, а чужие пригасить.

Если же самец все время находится рядом с самкой, ему удобнее не только защищать потомство, но и контролировать самку, чтобы не убежала к соседу и не понесла в будущее чужие гены. Это называется ревность, и её цель и смысл – включать внутри особи резко негативную и агрессивную реакцию, когда есть шанс, что оставит потомство не она и не ее гены распространятся в природе.

В социальной жизни современного общества с его развитыми технологиями для контроля рождаемости ревность давно уже не имеет смысла. Но поскольку тело человека – биологическая машинка и работает по животным программам (они называются инстинктами), чистой логике справиться с ним часто бывает невозможно. И потому люди продолжают бессмысленно ревновать, бушевать, проявлять ненужную агрессию, расстраиваться и проявлять прочие признаки животного поведения при разных ситуациях. Обезьяньи повадки неистребимы!

Мы – обезьяны. И особенности того зверя, от которого мы произошли, наложили отпечаток на всю нашу цивилизацию…

А теперь поговорим о красоте. Я уже несколько раз упоминал, что природа не терпит излишеств. Однако, оглянувшись по сторонам, можно найти среди разных признаков у животных не только приспособительно‑полезные, но и те, что служат исключительно для красоты.

Понятно, что красота – штука субъективная и о вкусах не спорят. Всегда можно сказать, что длинная шея лебедя красива. Но одновременно этот признак и приспособительный – длинная шея позволяет, опустив голову в воду, достать до дна и пощипать водоросли, подобрать донных животных – рачков, моллюсков. Это как длинная шея жирафа, которая позволяет дотягиваться до верхней листвы и тоже красива.

Но есть штуки, которые, вроде бы, пользы не приносят и существуют просто для голой красоты. Например, павлиний хвост, точнее, надхвостье. Это громоздкое сооружение только мешает птице! А у него ведь есть ещё механизм поднятия и раскладывания, нужный исключительно для того, чтобы поднять, расправить веером и продемонстрировать такую красотищу самке: самки павлинов выбирают себе кавалеров по пышности и великолепию перьев надхвостья – атрибута, казалось бы, совершенно не нужного для выживания.

Как же быть с тезисом, что природа не поддерживает ненужное?

У медали естественного отбора есть две стороны – выживание в окружающей среде и половой отбор. Мало выжить, избежав смерти от бескормицы, болезней или хищников. Нужно ещё, чтобы самка захотела произвести потомство именно с тобой. Самцы могут впечатлить женский пол разными способами – например, у некоторых видов они устраивают перед самками поединки. Самкам нравятся победители: они более сильные, значит, и потомство будет сильное. Иногда самец привлекает самку сложными танцами или песнями. Иногда строит гнездо. А иногда гусар может просто надеть кивер с султаном, яркий ментик – и поразить женское существо в самое сердце!

Последний случай – это как раз про павлинов. Распустил петух хвост с цветными пятнами, курица и сомлела от такой чудовищной красоты. Но разве у хвостатого красавца есть какое‑то эволюционное преимущество перед тем, у которого перья не столь ярки и велики? Есть: если самец несёт на себе такое излишество, как огромное надхвостье, и может с этакой штукой выживать, значит, он достаточно здоров, избыточно силён. Таков системный смысл этой красоты. Это подтверждают исследования: животные с ярко выраженной видовой окраской, например, петухи с мощным красным гребнем, меньше подвержены влиянию паразитов и болезней, обладают более сильной иммунной системой. Собственно, молодцеватый вид и есть свидетельство отличных генов, отвечающих за здоровье.

Есть и ещё одна скрытая логика в выборе самкой красивого самца. Ее объяснение могло бы так звучать из уст самки павлина, если бы у нее были уста, разум и членораздельная речь: «Есть у этого самца какие‑то конкурентные преимущества или нет – вопрос спорный. Но этот красавец нравится и другим самкам, не только мне, значит, нужно выбрать именно его. Тогда и дети у нас получатся красавцами, унаследовав признак красоты, а стало быть, в будущем самки будут выбирать именно их. Значит, я передам свои гены в будущее! Ха‑ха‑ха!»

Но куры, зачарованно глядящие на яркий гребень петуха или хвост павлина, не могут рассуждать – мозгов у них мало. Им просто нравится.

Так работает природа – она просто существует и усложняется. Мы же своим разумом облекаем всё в оправу рассуждений для личного понимания. Но сам по себе разум – всего лишь устройство для ловли закономерностей и предвидения, как будет разворачиваться ситуация. Интеллект – довольно позднее приобретение эволюции. До этого она управляла живыми организмами через чувства и ощущения, а не через рассуждения. Хочется твари есть – идёт искать еду. Идёт, потому что голодна, а не потому, что понимает: «нужно восполнить энергозатраты и накопить запас строительного материала для клеточного метаболизма».

Природа запросто обходится без разума, ей достаточно потока энергии и химических веществ, вызывающих желания и эмоции.

 

Потому что молекула – самая маленькая частичка вещества, которая ещё обладает свойствами этого вещества. Если разделить эту мельчайшую частицу составного вещества, то она развалится на атомы других веществ с другими свойствами.

Например, вода. В обычных условиях она жидкая, прозрачная, неэлектропроводная (в чистом виде). У неё ещё много других свойств – плотность, теплоёмкость, теплопроводность и так далее. Но если самую маленькую частичку воды – её молекулу – разложить на составные части, то получится два атома водорода и один атом кислорода. Водород – это газ. Кислород – это газ. И свойства этих составных частей воды далеки от свойств самой воды. Это вообще не вода!

То же самое с солью. Разделите на части молекулу поваренной соли, то есть самую маленькую частичку, которая ещё обладает свойствами соли, и вы получите то, что солью не является, – атом металла натрия и атом ядовитого газа хлора.

Если все молекулы всех веществ в мире разделить на атомы (а разных веществ в мире – миллионы!), останется только набор всего из несколько десятков химических элементов таблицы Менделеева.

Теперь вопрос: а мельчайшие частицы химических элементов – атомы – можно разделить на части? Известно, из чего они сделаны?

Известно! Все химические элементы, среди которых такие непохожие, как золото, ртуть, серебро, сера, железо, йод, углерод, кислород, водород, уран и десятки других, состоят всего из трех частиц в разных пропорциях.

Весь вещественный мир, все предметы вблизи нас и в далеком космосе сделаны всего из трех частичек, имя которым – протон, нейтрон и электрон. Принципы их взаимодействия я в подробностях сейчас описывать не буду, вы прочтёте это в книге «Физика на пальцах». Здесь – лишь в самых общих чертах.

Протон – элементарная частица, имеющая положительный электрический заряд. Электрон – очень маленькая элементарная частица (почти в две тысячи раз легче протона), имеющая отрицательный электрический заряд. Нейтрон – частица размером с протон, но электрического заряда не имеющая, нейтральная, отсюда и название.

Электрон кружится вокруг протона, как планетка вокруг звезды. Если вы представили себе крохотулю электрон, кружащийся вокруг пузатенького протона, значит, вы представили себе не что иное, как самый простой химический элемент, обозначенный в таблице Менделеева под номером один, – водород.

Да, наборчик из одного протона и одного электрона, крутящегося вокруг протона, – это и есть атом водорода. Так просто он устроен.

Теперь давайте посмотрим на химический элемент номер два в таблице Менделеева. Газ гелий. Он как устроен?

У него в центре два протона, два нейтрона, а вокруг них вращаются на своих орбитах два электрона.

 

Рис. 15. Вот так устроен гелий

 

Теперь берем следующее по номеру элементарное вещество из таблицы – номер три. Литий, легкий металл. В ядре его атома три протона и три нейтрона, а вокруг ядра крутятся, как планетки, три электрона.

Уловили? Конечно! Всё просто! Теперь вы и сами можете.

Какое теперь вещество возьмём из таблицы деда Менделеева? Ну, давайте фосфор. Наверняка вы слышали от родителей, что рыбу есть полезно, потому что в ней много фосфора. Давайте‑ка разберёмся в его устройстве!

Фосфор – номер пятнадцать. И это значит, что ядро состоит из пятнадцати протонов, пятнадцати нейтронов, а вокруг них болтаются пятнадцать электронов. Это ли не прекрасно?

Примерно так строятся все химические элементы (элементарные химические вещества) в таблице Менделеева. Правда, есть некоторые нюансы – при увеличении номера в ядре атома увеличивается число нейтронов. Скажем, у золота с номером 79 вокруг ядра кружатся 79 электронов, в ядре атома, как и положено, содержатся 79 протонов, а вот нейтронов 117. Но для нас это сейчас непринципиально.

Важно, что всего из трех элементарных частиц – протона, нейтрона и электрона – мы теоретически в состоянии собрать любые атомы, а уж из атомов потом – любые, какие только возможно, молекулы. Весь многообразный мир – всего из трех штучек!

А ведь когда мир только зародился, он не был столь многообразен. В нём не было веществ, он представлял собой сущий хаос из элементарных частиц и излучений. Как же из хаоса собралось такое структурное чудо?

Мы уже знаем как – с помощью закачанной в систему энергии. Сейчас расскажу.

Эта глава началась со слов о зарождении мира, которые наверняка вас зацепили. Ведь всегда же интересно, откуда всё взялось! А мы вместо ответа взяли и уехали куда‑то к деду Менделееву. Ну что ж, теперь пришла пора вернуться.

Мир наш возник примерно четырнадцать миллиардов лет тому назад в результате Большого взрыва. Не спрашивайте меня, что было до того, как возникла наша вселенная – я отправлю вас к своей книге «Астрономия на пальцах», где про это подробно рассказывается со всеми возможными ужасами. Здесь же мы изучаем, что происходило внутри нашего мира.

Итак, мир возник из сингулярности – микроскопической точки с бесконечной плотностью и бесконечной температурой. Эта точка тут же начала расширяться, разменивая свою чудовищную энергию на пространство, в котором «конденсировались» частицы.

Расчёты показывают, что, когда с момента взрыва сингулярности прошла ничтожная, непредставимо малая доля секунды, температура упала до 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (одного октиллиона) градусов, а сама вселенная успела раздуться от точки до шарика диаметром в десять сантиметров. Вся наша вселенная с её невообразимыми расстояниями в миллиарды триллионов километров когда‑то представляла собой шарик размером с детский мяч. И не спрашивайте меня, где взорвалась эта самая сингулярность и что было вокруг «мячика» – я снова отошлю вас к уже упомянутой книге за подробностями. А пока сообщу, что вокруг «мячика» совсем ничего не было, потому что слова «где» и «вокруг» отсылают нас к понятию пространства – так же, как слово «до» в вопросе «а что было до Большого взрыва?» относится к понятию времени.

Это подводные гейзеры.

Уж что такое гейзеры, вы должны знать! Так вот, эти гейзеры с очень горячей водой бьют прямо из океанского дна. А черными их назвали за их цвет – струя воды, вырывающаяся из донной расщелины, черного цвета и напоминает дым.

Впервые донные гейзеры были открыты лет тридцать назад. В извергаемой под огромным давлением воде содержится много растворённого сероводорода – это очень вонючий газ, пахнущий тухлыми яйцами (точнее, наоборот, тухлые яйца имеют такой запах, потому что выделяют при протухании сероводород). По названию понятно, что молекулы этого газа состоят из атомов серы и водорода. Хорошо хоть, на глубине в три километра нюхать эту вонь некому!

При этом в морской воде растворено много солей разных металлов… А что такое соли, кстати? Да ещё «разных металлов»?.. Я не буду сейчас слишком глубоко соваться в химию и постараюсь объяснить, как зародилась жизнь, буквально на пальцах, но все‑таки какие‑то вещи считаю нужным пояснить. Одну соль вы точно знаете – поваренную, которую на картошку сыплют. И если напряжёте память молодецкую, то вспомните, что каждая молекула этой соли сделана из одного атома металла натрия и одной молекулы газа хлора. Так вот, металлические соли – это металл плюс кислотный остаток. И не спрашивайте меня, что такое кислотный остаток, а то мне придется вместо «Эволюции на пальцах» писать «Химию на пальцах»!..

Так вот, сероводород начинает реагировать с морской солью, в результате реакции образуются вещества, именуемые сульфидами, а они густого черного цвета. Поэтому курильщики – черные.

Вообще в этих курильщиках и вокруг них – самые благодатные условия для химических реакций. Во‑первых, курильщики вымывают из океанского дна уйму разного, да и в солёной морской воде также содержится предостаточно всяких веществ, а это – готовый строительный материал для производства. Во‑вторых, температуры там высокие. Вода в этих природных реакторах перегрета до температуры в 250 градусов Цельсия. А высокая температура, как мы уже знаем, – это и есть необходимая для строительства энергия. Химикам давно известно: повышение температуры резко увеличивает скорость прохождения реакции. Наконец, в‑третьих, большое количество разных примесей означает, что среди них наверняка есть катализаторы – вещества, которые сами в химических реакциях не участвуют, но способны их ускорять. И химические эксперименты, воссоздающие условия, которые присутствуют в черных курильщиках, показали: да, при этом действительно образуются аминокислоты.

Немного ранее я назвал аминокислоты «буквами жизни», а также «кирпичиками жизни». И это верные аналогии. Но как, по каким чертежам складывается из кирпичиков здание жизни? Кто и как сложил из них первый живой организм? Ведь между кирпичиками и зданием, как между аминокислотами и живой клеткой, – дистанция огромного размера.

Мы уже знаем от дядюшки Дарвина, что для возникновения жизни нужен естественный отбор. А какой отбор может быть у молекул, которым всё равно, выживут они или нет, потому что они не живут!? Как они могут бороться за энергию среды с другими молекулами? Как они могут размножаться и передавать признаки?

Всё это правильные вопросы! И эти вопросы как бы между делом позволили нам сформулировать, что же такое жизнь и чем она отличается от нежизни. Вот главные признаки жизни:

– живые объекты (субъекты или существа, зовите как хотите) функционируют, обмениваясь энергией и веществом с окружающей средой. Таким образом они активно поддерживают свою выделенность из среды;

– они копируются (размножаются);

– эволюционируют по Дарвину, то есть передают по наследству индивидуальные черты, а при копировании этих черт возможны ошибки.

Может быть, эти три фактора сложились постепенно? А когда собрались вместе все три признака жизни, тогда сложная химическая система и стала жизнью? Хорошая идея!

Давайте посмотрим, существует ли вообще в неживой материи то, что нужно для получения жизни. Например, есть ли среди химичес<