Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер

Жизнь и смерть служили Шрёдингеру не просто пищей для мысленных экспериментов. Его отец увлекался ботаникой и познакомил Эрвина со сложным устройством растений, когда тот был еще ребенком. В студенчестве Шрёдингер жадно глотал книги по биологии. Позже, когда Мёллер с помощью рентгеновских лучей получил мутации, молодого ученого заинтересовала природа генов. В нем проснулось любопытство дилетанта, касающееся «фундаментального различия между живой и мертвой материей»^[259], как он однажды выразился. Когда знакомый передал Шрёдингеру статью Дельбрюка 1935 г. о генах, она стала для исследователя ядром, вокруг которого постепенно наросли его собственные соображения. В те времена Дельбрюк и Шрёдингер были коллегами по профессии, разъезжавшими по Европе ради общения с рассеянной по континенту братией квантовых физиков. Однако Шрёдингер ни разу не сказал и не написал Дельбрюку о почерпнутом у него вдохновении.

Австрийский ученый тоже бежал от нацистов, но оказался не в Калифорнии, а в Ирландии, где власти построили научный центр, чтобы Шрёдингер мог его возглавить. Одним из условий его работы было чтение публичных лекций в Тринити-колледже. Исследователь решил, что не станет рассказывать о своих уравнениях, ведь его слушатели не специалисты в квантовой физике. Вместо этого он задумал прочесть курс лекций, в котором излагались бы его личные размышления о природе живого^[260].

В феврале 1943 г. в лекционный зал стеклась огромная толпа. Организаторам пришлось ограничить доступ для тысяч желающих. Взойдя на кафедру, Шрёдингер предупредил переполненный зал, что будет говорить не как специалист, а как «наивный физик». И задал наивный вопрос – тот же, которым задавался Георг Шталь почти на четверть тысячелетия раньше: что такое жизнь?

Значительная часть биологических сведений, изложенных тогда Шрёдингером перед дублинской аудиторией, была не нова. А то новое, что содержалось в его лекциях, впоследствии оказалось по большей части неверным. И все же ему удалось заложить основы современного научного подхода к определению того, что значит быть живым. Идеи Шрёдингера озарят путь целому поколению ученых, которые поставят биологию на молекулярное основание. И, что не менее важно, он продемонстрировал физикам, насколько несостоятельными оказываются их теории, стоит лишь вступить на территорию живого. Да и теперь, спустя много десятилетий, физики не могут справиться с брошенным им вызовом.

«Отрицательная энтропия – вот то, чем организм питается»^[261], – заявил Шрёдингер. Энтропия по сути есть мера неупорядоченности. Мельтешение атомов и молекул с течением времени увеличивает энтропию естественным путем. Чтобы сохранять свою упорядоченность, живому необходимо поглощать энергию таким способом, который противодействует возрастанию энтропии. И оно распространяет эту упорядоченность в будущее, передавая свои гены потомкам.

Объясняя наследственность, Шрёдингер опирался на десятилетней давности работу Дельбрюка о хромосомах. Австрийский ученый представлял их себе как стабильные кристаллы, содержащие гены и способные воспроизводиться из поколения в поколение.

У Шрёдингера были лишь смутные представления о том, как работает это устройство. Кристаллам следовало быть, по его выражению, «апериодическими». В обыкновенных кристаллах наблюдается периодичность: лед – это решетчатая конструкция из молекул воды, поваренная соль – совокупность ячеек, состоящих из атомов натрия и хлора. Неважно, в каком направлении вы двигаетесь внутри таких кристаллов, их элементарные ячейки будут одинаковыми. Но в хромосомах, как предполагал Шрёдингер, расположение атомов может варьировать, и вариации эти повторяются более сложным образом – они подобны цепочке букв, выбранных из алфавита. Такие вариации могут служить, по определению ученого, «программным кодом», способным породить целый организм.

«Различие в структуре, – рассуждал Шрёдингер, – здесь такое же, как между обычными обоями, на которых один и тот же рисунок повторяется с правильной периодичностью все снова и снова, и шедевром вышивки, скажем, рафаэлевским гобеленом, который дает не скучное повторение, но сложный, последовательный и полный значения рисунок, начертанный великим мастером».

_______

Размышления Шрёдингера по поводу энтропии и программных кодов не напугали слушателей; его лекции снискали огромную популярность – столь огромную, что ему пришлось повторить весь курс на бис. Молва о сенсационных идеях австрийского исследователя продолжала распространяться, и один из издателей предложил Шрёдингеру изложить их в небольшой книжке. Брошюра «Что такое жизнь?» стала бестселлером следующего года. Она не только заинтересовала широкую публику, но и задала курс развитию науки. Через девять лет после публикации брошюры два ее читателя обнаружат, что «апериодический кристалл» Шрёдингера не просто предположение, а реальная молекула – ДНК, обитающая в каждой нашей клетке.

Одним из этих читателей был английский физик Фрэнсис Крик^[262]. Родившийся в 1916 г. в провинциальной Англии в семье выходцев из среднего класса, Крик уже в отрочестве разочаровался в религии и обратился к науке, чтобы познавать окружающий мир. Тайны, которые еще лишь предстоит раскрыть, писал он впоследствии, «легко превращаются в заповедник для религиозных суеверий»^[263][264]. Крик решил изучать физику в Лондонском университетском колледже, но не впечатлил своих преподавателей. В аспирантуре ему поручили измерять вязкость воды, о чем он отзывался как о «самом унылом задании, какое только можно себе вообразить»^[265].

В годы Второй мировой войны Крик служил в Научно-исследовательской лаборатории британских ВМС, где разрабатывал подводные мины для потопления нацистских кораблей. Когда война закончилась, ему не захотелось возвращаться к теме вязкости воды. Не желал Крик и оставаться конструктором военной техники. Он жаждал чего-то большего. Однажды ему случилось прочесть о недавно открытых антибиотиках, и мысль, что эти молекулы могут спасать людям жизнь, взбудоражила его. Крик рассказывал о них своим друзьям с таким воодушевлением, что сам поразился своему энтузиазму. Исследователь задумался, а не сможет ли он в 30 лет радикально сменить род занятий и стать биологом.

Как раз примерно в это время Крик и прочел «Что такое жизнь?». Шрёдингер внушил сомневающемуся англичанину уверенность, что переход к биологии не столь радикален, как сперва может показаться. Жизнь была всего лишь частью окружающего мира, которую физике еще предстояло объяснить. Крик решил, что не станет ограничиваться исключительно антибиотиками или какой-либо одной органической молекулой. Скорее, его привлекало то, что он называл «границей между живым и неживым»^[266].