Тема 2. Проблема происхождения и сущности жизни

Наука достигла больших успехов в познании законов строения, функционирования развития органического мира. Современная биология—это сложнодифференцированный комплекс дисциплин, изучающих биологические объекты во_всей совокупности структурных уровней организации, начиная от молекулярного и кончая биосферным. Получили свое естественное объяснение качественная специфика живого, происхождение человека, природа психики и сознания, расшифрован генетический код и раскрыты принципы наследственной информации. Существенно выросли такие науки, как молекулярная биология, популяционная генетика, этология, экология, бионика, палеонтология, микробиология и др. Значительны успехи и современной медицины. Во многом эти достижения явились следствием применения в биологии идей и методов смежных наук, и в первую очередь физики, химии, кибернетики и др. Именно с ними связано использование в биологии экспериментального метода, превратившего ее в точную науку, способную давать строго доказательное знание.

Однако было бы неверно предположить, что сущность живого может быть познана лишь на пути дифференциации науки и только с помощью экспериментального метода. Немаловажная роль принадлежит и обратному процессу-интеграции биологического знания, т. е. применению исторического метода, системно-структурного анализа, метода кибернетического моделирования и др.

Но при этом важно иметь в виду, что, при исследовании живого, необходимо учитывать целостное представление о биологическом объекте. Следовательно, сущность жизни может быть познана лишь в процессе изучения всех многообразных проявлений биологической формы движения материи. Такой подход позволяет реализовать при изу­чении биологических объектов важнейший принцип науки - познавать и объяснять природу такой, какова она есть сама по себе - без всяких мистических и сверхъестественных добавлений.

Другим фундаментальным принципом науки о живом является принцип историзма, который познание сущности живых тел тесно связывает с решением проблемы происхождения жизни, издавна привлекавшей к себе внимание мыслителей. История поисков решения этой проблемы полна драматических коллизий борьбы принципиально различных подходов: религиозно-мифологическому толкованию противостояла идея самопроизвольного зарождения жизни, гипотезе панспермии—эволюционная концепция происхождения живого из неорганического и т. д.

Еще в глубокой древности люди задавали себе вопрос: откуда произошла живая природа? Поистине всесильной и чудесной думали они, должна быть творческая причина этих изумительно совершенных созданий. На основе этого уже в первобытные времена и зародилось «объяснение» наблюдаемого порядка в природе как «разумного», «целесообразного», обожествлявшее природу и те силы, которые являются источником приходных процессов.

Религиозное мировоззрение «объясняет» «разумный» строй органической природы тем, что она имеет якобы в качестве причины своего возникновения разумную, целесообразную деятельность «творца», бога.

Само собой разумеется, что такой подход не мог удовлетворить ученых, чей пытливый ум требовал естественного объяснения живого. Так была выдвинута идея самопроизвольного зарождения жизни (лягушек, мышей, саламандр, ягнят) из различных материальных образований, в том числе гниющей земли, отбросов и иных объектов. Этой точки зрения придерживались такие крупные ученые и выдающиеся мыслители, как Аристотель, врач Парацельс, эмбриолог Гарвей, физиолог ван Гельмонт, Коперник, Галилей, Гете; Декарт, Шеллинг и др. Авторитет названных выше ученых и философов во многом определил длительный срок существования идей самозарождения и ее широкое распространение. Достаточно сказать, что ни опыты Реди (XVII в) доказавшие невозможность самозарождения червей из гниющего мяса при отсутствии мух, ни даже опыты с мельчайшими существами Спалланцани (XVIII в), показавшие, что в прокипяченных органических настоях не могут самопроизвольно зарождаться микроорганизмы, не оказали сильного влияния на господствующую в науке концепцию спонтанного самозарождения живого. И только в 60-х годах XIX в. в развернувшейся между Ф А. Пуше и Л. Пастером дискуссии, потребовавшей экспериментальных
исследований, удалось строго научно обосновать несостоятельность концепций самозарождения микробов. Опыты Л. Пастера продемонстрировали; что микроорганизмы появляются в органических растворах в силу того, что туда были ранее занесены их
зародыши. Если же сосуд с питательной средой оградить от занесения в него микробов, то не произойдет никакого их самозарождения.

Опыты Пастера имели двоякое значение. Во-первых, они показали научную несостоятельность концепции спонтанного самозарождения организмов. Во-вторых, они обосновали идею о том, что все современное живое происходит только от живого. Открытие Пастера создало новую ситуацию в решении проблемы происхождения жизни. Оно породило потребность в углублении конкретно-научного знания о живом, в выработке новых методологических и мировоззренческих принципов. Кризисная ситуация обострила философскую борьбу в науке. Так, после опытов Пастера теологи начали интенсивно настаивать на наличии непроходимой пропасти между органической и неорганической природой, на том, что живое возникло лишь в результате божественного творческого акта. Aбcoлютизиpyя тезис «все живое из живого», клерикалы хотели бы истолковать появление живого как доказательство существования бога-творца. Большую услугу оказывали и оказывают им в этом виталисты (сторонники идеалистического учения в биологии ), объясняющие специфику жизнедеятельности действием особых нематериальных и непознаваемых факторов, якобы находящихся в живых организмах (энтелехия, «порыв к форме», «жизненная сила» и т. д.).

Примерно в этот же период времени (1865) на стыке космогонии и физики, немецким ученым Г. Рихтером разрабатывается гипотеза занесения живых существ на Землю из космоса (панспермия). Согласно идеи панспермии, зародыши простых организмов могли попасть в земные условия вместе с метеоритами и космической пылью и положить начало эволюции живого, которая в свою очередь породила все многообразие земной жизни. Концепцию панспермии разделяли такие крупные ученые, как С. Аррениус, В.Томсон, Г. Гельмгольц, что способствовало ее широкому распространению среди ученых.

Однако эта гипотеза пока не получила конкретного научного доказательства, так как считается, что примитивные организмы или их зародыши погибли бы в космосе под действием ультрафиолетовых и космических лучей. Предназначенная для ответа на вопрос о происхождении жизни на Земле концепция панспермии не может в принципе объяснить возникновение живой материи, ибо тесно смыкается с идеей вечности жизни.

Гипотеза панспермии порочна и в методологическом отношении, так как основывается на метафизическом принципе абсолютизации качественного различия живого и неживого. Она несостоятельна и в мировоззренческом аспекте, потому что отбрасывает идею развития, перехода от неорганической к органической природе.

Решение проблемы происхождения жизни нашло конкретное воплощение в естествознании прежде всего в гипотезе отечественного ученого А. И. Опарина, который в 1924 г. изложил основы своей концепции в книге «Происхождение жизни». Им впервые была разработана конкретно-научная программа экспериментальных исследований данной проблемы.

Обобщив достижения космологии, органической химии, геофизики, биохимии, геоморфологии, астрофизики и др., он предложил гипотезу, объясняющую закономерный характер химической эволюции в направлении усложнения ее продуктов вплоть до образования простейших живых существ; А. И. Опарин теоретически предположил и экспериментально доказал возможность образования абиогенным путем органических соединений, которые возникают при действии электрических разрядов, тепловой энергии, ультрафиолетовых лучей на газовые смеси, содержащие пары воды, аммиака, циана, метана и др. Под влиянием различных факторов внешней среды эволюция углеводородов привела к образованию аминокислот, нуклеотидов и их полимеров, которые по мере увеличения концентрации органических веществ в «первичном бульоне» гидросферы Земли способствовали возникновению коллоидных систем, так называемых коацерватных капель. Последние, выделяясь из окружающей среды и имея неодинаковую внутреннюю структуру, по-разному реагировали на внешнюю среду.

Исходным пунктом анализа А. И. Опарина является материалистический подход, к познанию сущности живого. «Жизнь, - писал он, - материальна по своей природе. Это особая, качественно отличная от неорганического мира форма движения материи»⁴. Положив в основу своего научного поиска материалистические взгляды на сущность и происхождение жизни, А. И. Опарин последовательно проводит его при решении вопросов о субстрате и функциях живого, закономерностях, причинах и условиях возникновения и эволюции органического мира.

Данная методология помогла сделать А. И. Опарину важное предположение о том, что условия, в которых происходил процесс зарождения и эволюции жизни, также претерпевали качественные изменения. Было установлено, что превращениям углеродистых соединений в химический период эволюции соответствовала атмосфера с восстановительными свойствами. После_ того как возникли простые анаэробные формы жизни и увеличилось в атмосфере количество кислорода, она постепенно стала приобретать окислительные характеристики, что в наибольшей мере свойственно земной атмосфере в наше время.

Исходя из диалектической теории развития и обобщив богатый материал из биофизики и биохимии, А.И. Опарин предложил программу оригинальных модельных опытов с фазовообособленными системами, или пробионтами (коацервантными каплями), для объяснения возникновения и совершенствования обмена веществ живых организмов и таких важнейших его составляющих, как белки (ферменты и строительный материал для морфологических структур), нуклеиновые кислоты (носители генетической информации), полисахариды и липиды (источник энергии биохимических реакций).

В методологии А. И. Опарина также раскрываются эвристические возможности диалектики части и целого при исследовании закономерностей перехода от химической эволюции к биологической форме организации материи. А. И. Опарин считает методологически порочной точку зрения, согласно которой возникновение целесообразности и внутренней гармонии таких необходимых частей целостных живых систем, как белки и нуклеиновые кислоты, возможно за пределами целого. Он справедливо усматривает здесь опасность впасть либо в механистическую абсолютизацию случайности (живое возникло в результате случайного соединения независимо друг от друга эволюционировавших белков и нуклеиновых кислот, но оказавшихся гармоничными в выполнении ферментативной и кодовой функций), либо в бесплодное телеологическое объяснение (самосборка «целесообразно» построенных полимеров белка и нуклеиновых кислот осуществлялась по аналогии сборки частей машины по заранее составленному плану творения. Абсурдность подобных решений становится очевидной, если иметь в виду, что в соответствии с действием дарвинского естественного отбора отдельные части живых систем могут возникать и эволюционировать только в пределах целостного организма. Их функциональная приспособленность есть результат длительного исторического процесса, где «отбору подвергались не отдельные молекулы нуклеиновых кислот и даже не возникавшие при их участии белки-ферменты, а целостные фазовообособленные системы, первоначально образованные из неспецифических полипептидов и полинуклеотидов. Таким образом, не части определили собой целесообразную организацию целого, а целое в своем развитии создало целесообразную приспособленность внутримолекулярного строения частей».

Сегодня проблема происхождения жизни исследуется широким фронтом различных наук. В зависимости от того, какое наиболее фундаментальное свойство живого изучается в данном исследовании преимущественно (вещество, энергия, информация), все современные концепции происхождения жизни можно условно разделить на три направления: субстратное (биохимики во главе с А. И. Опариным), энергетическое (И.Пригожин, Л. А. Блюменфельд, М. В. Волькенштейн, К С. Тринчер, П. Г. Кузнецов, Л. А.Николаев и др.) и информационное (А. Н. Колмогоров, А. А. Ляпунов, М. Эйген, Ф. Крик, Д.С. Чернавский и др.). Из конкретных концепций, получивших сегодня широкое признание, можно указать, кроме гипотезы Опарина о путях эволюции обмена веществ и Холдейна о становлении механизма передачи наследственной информации, на гипотезу Кастлера об эволюции молекулы полинуклеотида со свойствами репликации, идею Кальвина о молекулярной эволюции свойства автокатализа некоторых биополимеров, концепцию Бернала о химической эволюции в адсорбционных пленках; гипотезу Фокса и Дозе об эволюции протеиноидных микросфер; теорию Эйгена об эволюции самовоспроизводящегося гиперцикла систем синтеза белков полинуклеотидов; концепцию Меклера о перекрестной стереокомплементарности (механизм воспроизводства генетической информации и кода) и др.

При всем разнообразии данных точек зрения их объединяет общий методологический подход, сутью которого является историческая экстраполяция, т. е. объяснение истории развития живого из знания субстратных, энергетических и информационных характеристик современных живых систем. В данном случае направление процесса познания противоположно естественному ходу возникновения живого. Это накладывает определенные ограничения на возможности актуалистического, или, как его еще называет А. П. Руденко, биологическо­го, подхода, самый главный недостаток которого состоит в том, что он не способен в принципе вскрыть законы химической эволюции, определяющие ее условия, воз­можность, причины и направленность. «Из-за незнания законов химической эволюции в актуалистических гипотезах и теориях остается непонятным механизм естественного отбора эволюционных изменений; неясно, почему вообще происходит химическая эволюция и чем она отличается от неорганизованных химических процессов, почему эволюция направлена от простого к сложному, от неорганических веществ к органическим, от органических веществ к биополимерам и т. д.».

Вместе с тем было бы неверно утверждать, что актуалистический (биологический) подход не способствует решению проблемы возникновения жизни. В самом деле, все перечисленные выше концепции ставят своей целью определить тот нижний порог, с которого начинает действовать естественный отбор на биологическом уровне, а стало быть, начинают функционировать собственно биологические законы.

Однако актуалистический (биологический) подход правомерен и эффективен лишь в границах действия собственно биологических закономерностей. Ниже этой границы действуют качественно другие законы (закономерности эволюционной химии). В условиях, когда эволюционная химия делает первые шаги, недооценка значения диалектики химической и биологической форм движения материи ведет к возникновению кризисной ситуаций в конкретно-научном решении проблемы происхождения живого. Поиск выхода из кризисной обстановки повысил интерес к философским вопросам о соотношение случайности и необходимости, химического и. биологического, причинности и телеологии в детерминации процесса возникновения жизни.

В качестве примера можно сослаться на гипертрофию случайностной трактовки химического этапа биогенеза в концепциях Кастлера и Эйгена, которые полагают, что образованию системы репликации полинуклеотидов (Кастлер) и возникновению самовоспроизводящего гиперцикла (Эйген) предшествуют только случайностные химические процессы. На противоположных философских основаниях строит свою гипотезу А. И. Опарин, который отстаивает необходимый характер органо-химической эволюции, несмотря на то, что сегодня явно не хватает данных, раскры­вающих последовательность переходов в добиологической эволюции, так как эволюционная химия пока находится в стадии становления.

Неудовлетворенность случайностной трактовкой предбиологического процесса приводит некоторых авторов вообще к отказу от его причинной детерминации и ориентирует на телеологический подход. Так, в книге «Биохимическое предопределение» (Д. Кеньон, К. Стейнман) проводится мысль о том, что «биологической» молекуле присуще стремление к какой-то цели, заключающейся в способности как бы предвидеть будущие эволюционные преимущества превращений. Не соглашаясь с подобным телеологическим объяснением, А. П. Руденко совершенно справедливо критикует их за попытку приписать молекулам, участвующим в направленном процессе органо-химической эволюции, про­явление свободной воли.

В спорах о проблеме возникновения живого подчас раздаются и весьма скептические голоса по поводу возможности научного решения данной проблемы, и потому признается несостоятельность причинного объяснения и необходимость телеологии

Выходом из кризиса, вероятно, можно считать успешно разрабатываемый А. П. Руденко химический аспект происхождения жизни. В 1969 г. им была предпринята попытка ответить на вопрос о том, как произошел переход от химической эволюции к биологической. Он разработал теорию эволюции элементарных открытых каталитических систем, в основу которой было положено явление направленного изменения катализатора в процессе каталитического акта. В своих работах А. П. Руденко заложил теоретическую базу эволюционной химии. В качестве объекта направленных химических превращений он рассматривает элементарную открытую каталитическую систему, которая способна к саморазвитию.

Таким образом, А. П. Руденко в противоположность актуалистическому (биологическому) подходу, развивает естественно-исторический, позволяющий «рассматривать последовательное саморазвитие, самоорганизацию и самоусложнение элементарных объектов химической эволюции от простых их форм до живых организмов на основе свойств этих объектов и законов химии, в том числе и законов химической эволюции. При этом учитывается не только последовательное развитие и усложнение объектов эволюции, но и самих законов химической эволюции вплоть до перехода их в законы биологии. Благодаря этому становится возможным детальное теоретическое описание всех естественных этапов химической эволюции вплоть до перехода ее в биологическую эволюцию». Концепция А. П. Руденко выгодно отличается от отмеченных выше тем, что в ней последо­вательно проводится причинное объяснение в противовес бесплодному телеологическому подходу, отвергается чисто случайностная трактовка и отстаивается, углубляется, научно обосновывается необходимый, закономерный характер происхождения живого с учетом диалектики химической и биологической форм движения материи.

С общефилософской и мировоззренческой точек зрения вопрос о сущности жизни решен давно, и решен в пользу материализма, отбросившего всякого рода иде­алистические (виталистические и пpочие) представления, хотя они и сегодня возрождаются под разными наименованиями.

Современная биология доказала, что нет и не может быть какой-то универсальной «формулы жизни», исчерпывающе выражающей ее сущность. Последняя скорее выступает как процесс, как сложная система определений, фиксирующая существенные отношения, присущие биологическому объекту. А это и означает постижение сущности жизни в ее диалектическом понимании, противоположном метафизическим представлениям о ней как о некоей «магической формуле», однозначно выражающей своеобразную «энтелехию» объекта биологического познания.

Такое понимание с необходимостью предполагает, следовательно, исторический подход к биологическому познанию как постижению сущности жизни, в ходе которого изменялись и сами концепции жизни, и представления о тех формах, в которых возможно познание ее сущности.