CC BY
71
Вестник ПСТГУ
IV: Педагогика. Психология
2011. Вып. 3 (22). С. 30-43
Предстояние тайне:
НАУКА О ЖИЗНИ В СТАРШЕЙ ШКОЛЕ Свящ. Олег Мумриков
Сущность и происхождение жизни — одна из самых сложных в мировоззренческом плане тем школьного курса биологии. Можно ли совместить содержание стандартной школьной программы и учебников по биологии с православным взглядом на мир без ущерба для содержательной стороны курса, христианской совести преподавателя и учащихся? Как обрести на уроках единство науки и православного богословия? О чем должен знать преподаватель биологических дисциплин? Этим вопросам посвящена данная публикация.
Наука и религия принципиально отличаются друг от друга по своим целям и методам. Вместе с тем, они нуждаются и в том, чтобы вступить во взаимный плодотворный диалог в пограничных, «предельных», «фундаментальных» вопросах, которые всегда косвенно поднимаются в естествознании: рациональность и случайность; личностная свобода воли и детерминизм; объективность и субъективность; проблема целостного восприятия мира и многое-многое другое. Все перечисленные вопросы неизбежно предполагают религиозный или философский аспект. Сущность и происхождение биологической жизни также относится к области «предельного».
Начиная разговор о сути феномена жизни или живого, прежде всего следует рассмотреть само понятие. Что же такое жизнь — только лишь «способ существования белковых тел», «процесс воспроизводства нуклеиновых кислот», «особая форма движения материи» или это понятие включает в себя нечто несравненно большее?
Как правило, исследуя жизнь как целостное явление, ученый может только фиксировать естественно-научными методами ее материальные биологические проявления, сама же сущность остается «непостижимой», «неописуемой». По всей видимости, ситуация здесь аналогична безуспешным попыткам через рациональные определения исчерпывающе раскрыть такие понятия, как «материя», «пространство», «время» «энергия» или «информация».
«Основная задача биологии как науки состоит в том, чтобы истолковать все явления живой природы, исходя из научных законов... мы вынуждены признать, что не можем дать строгого определения, что же такое жизнь, и не можем ска-
зать, как и когда она возникла. Все, что мы можем, — это перечислить и описать те признаки живой материи, которые отличают ее от неживой»1, а именно:
• характерный элементарный состав: биогенные элементы и микроэлементы (углерод, водород, азот, кислород, фосфор, сера, кальций, железо, магний, иод и т. п.);
• характерный химический состав (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты);
• клеточное строение (нехарактерное, впрочем, для вирусов);
• энергозависимость, обмен веществ и рост;
• саморегуляция и гомеостаз;
• раздражимость и подвижность;
• самовоспроизводство (репродукция), наследственность;
• адаптация к меняющимся условиям среды;
• индивидуальное и эволюционное развитие во времени (онто- и филогенез);
• одновременная целостность на уровне биосферы и дробность (дискретность) в индивидуумах.
В целом же, любой живой организм и жизнь как планетарное явление представляют собой качественный, не сводимый к более простому, скачок по отношению к неорганической природе.
Существует множество естественно-научных определений жизни с позиций биологии, химии, физики и др. дисциплин, например, такие:
• жизнь — способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел;
• жизнь — это совокупность существующих на земле открытых саморегулирующихся и самовоспроизводящихся систем, построенных из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот;
• жизнь — свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции биоэлементов в водной среде, движимой энергией солнечного излучения по пути увеличения информационной сложности (понижения собственной энтропии за счет повышения энтропии окружающей среды);
• жизнь — это способ упорядочения и стабилизации геохимических круговоротов вещества на планете;
• жизнь — это частичная, непрерывная, прогрессивная, многообразная и взаимодействующая со средой самореализация потенциальных возможностей электронных состояний атомов.
Все приведенные выше параметры и определения носят лишь взаимодополняющий, описательный, а не сущностный характер. Именно поэтому вплоть до начала ХХ в. оставался популярным т. н. «витализм» (от лат. vitalis — «жизненный, животворный, живой»), рассматривающий жизнь как уникальное явление, не сводимое к физико-химическим законам (XVII в. — Ван Гельмонт (Jan Baptista van Helmont; 1580-1644), XVIII в. — Г. Шталь (Georg Ernst Stahl; 1659—
1 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М., 1993. Т. I. С. 11.
31
1734), XIX в. — Тревиранус (Gottfried Treviranus; 1776—1837)2, Я. Берцелиус (Jons Jakob Berzelius; 1779—1848), ХХ в. — немецкий эмбриолог Х. Дриш (Hans Driesch; 1867—1941)).
Согласно Х. Дришу, сущность жизненных явлений составляет «энтелехия» (греч. £vT£X£xia — «осуществленность», от £vT£Xf|£ — «законченный» и ёхю — «имею») — аристотелевский термин, обозначающий «нечто, в самом себе несущее цель». По мнению Х. Дриша и его последователей, энтелехия действует вне пространства и времени и эмпирически непознаваема. Таким образом, виталисты считали необходимым рассматривать проблему биологической жизни не только в границах естествознания, но и в рамках идеалистической философии. В настоящее время некоторые исследователи также говорят о жизни как об особой форме активности материи, объясняемой посредством действия гипотетических «морфических» или «архетипических» полей, имеющих или материальную, энергетическую, или идеальную («мировая душа» и т. п.) природу3. Первый вариант, несмотря на бурное развитие квантовой физики, пока не получил всеобщего признания, а второй является своеобразным возвращением к платонизму или даже оккультизму.
Между тем при объяснении феномена жизни вполне возможно обойтись без сомнительных гипотез как с точки зрения естествознания, так и с позиций православного богословия. На самом деле, в основе уникальной атомномолекулярной «архитектуры» живой материи, как и в основе фундаментальных структур неживого, лежат нетварные божественные логосы.
«Зиждительное начало... образует в виде животных и растительных организмов определенные и устойчивые формы жизни, которые, восходя постепенно все к большему и большему совершенству, могут, наконец, послужить материалом и средой для настоящего воплощения всецелой и неделимой идеи.
Реальная подкладка органических форм, материал биологического процесса берется весь в мире вещественном. Иными словами, органические тела суть лишь превращения, или трансформации, неорганического вещества, в таком же, впрочем, смысле, в каком Исаакиевский собор есть трансформация гранита, а Венера Милосская — трансформация мрамора. Признавать в живых телах особую, исключительно им присущую жизненную силу — это все равно, что приписывать храму особую храмовую силу, а статуе — особенную ваятельную силу. Явно, что с точки зрения реального состава в органических телах нет совсем ничего, кроме физических и химических элементов, точно так же как с этой точки зрения в храме нет ничего, кроме камня, золота и прочих материалов, а в мраморной статуе — ничего, кроме мрамора. А с формальной стороны в строении живых организмов мы имеем новую, сравнительно высшую степень проявления того же зиждительного начала, которое уже действовало и в мире неорганическом, — новый, относительно более совершенный способ воплощения той же идеи, которая уже находила себе выражения и в неодушевленной природе,
2 Именно он в начале XIX в. ввел в широкий оборот термин «vis vitalis» (лат. — «жизненная сила»), обозначающий нематериальное начало жизни.
3 Чайковский Ю. В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции. М., 2006. С. 427— 436, 675—678.
хотя более поверхностные и менее определенные. Тот же самый образ всеединства, который Всемирный художник крупными и простыми чертами набросал на звездном небе или в многоцветной радуге, — его же он подробно и тонко разрисовывает в растительных и животных телах», — писал философ В. С. Соловьев (1853—1900) в одной из своих статей4.
Для христианской святоотеческой традиции характерно понимание феномена жизни в первую очередь как таинства, творческого замысла Бога. Творец — «Жизнь живущего и Сущность существующего, всякой жизни и сущности Начало и Причина в силу Своей вводящей сущее в бытие и поддерживающей его там благости», — говорит Ареопагит5. «Любое живое существо и любое жизненное явление исходят из Жизни, превосходящей и жизнь, и любое основание всего живого. Из нее души человеческие улучают бессмертие, а в животных и растениях жизнь проявляется словно отдаленное эхо Жизни. И если какое-либо существо по немощи своей лишится сопричастности к Ней, то в отлученном от Жизни прекратится всякая жизненная деятельность»6. И если в творческом замысле Бога все неживое выражает себя через форму, будет ли это структура или процесс, то все живое выражает себя через индивидуальность, будет ли это животный или растительный вид. Человек как живое существо в свою очередь выражает себя через личность, т. е. самым глубоким, оригинальным и совершенным образом7.
В молитве «Царю Небесный» Дух Святый называется Подателем жизни. Пресвятая Троица в богослужебных текстах именуется Животворящей.
Говоря о строго естественной, биологической стороне жизни, нельзя обойтись без целостного ее осмысления как единой биосферы — «живой оболочки Земли». Все формы жизни можно разделить на несколько уровней. Низший уровень слагается из трех функций: питания, роста и воспроизводства. Это вегетативная стадия живого. На следующем уровне к вегетативной жизни добавляется сенсорная (чувственная, рефлекторная) деятельность, позволяющая организму более совершенно осуществлять собственную саморегуляцию. И наконец, на высшей, третьей ступени присутствуют разумное мышление и свобода, относящиеся к категориям уже духовной жизни. Таким образом, можно вполне определенно выявить иерархичность биосферы. Об этой иерархии за много веков до появления самого термина «сфера жизни» писал свт. Григорий Нисский (IV в), сравнивая ее с трихотомией, присутствующей в «микрокосме»-человеке: «Ибо Слово учит нас этим, что в трех различиях усматривается жизненная и душевная сила. Одна сила — только растительная и питательная, подводящая то, что нужно для ро-
4 Соловьев В. С. Красота в природе // Соловьев В. С. Собрание сочинений. Т. VI. Брюссель: Жизнь с Богом, 1966. С. 54—55. Если абстрагироваться от спорных с точки зрения православного богословия положений философии В. С. Соловьева, данную аналогию вполне можно принять. Зиждительным Началом является ипостасный Божественный Логос.
5Дионисий Ареопагит. О божественных именах. 1.3 // Дионисий Ареопагит. Сочинения. Толкования прп. Максима Исповедника. СПб.: Алетейя; Изд-во Олега Абышко, 2002. С. 219. Ср.: «Я есмь путь и истина и жизнь» (Ин 14. 6).
6Дионисий Ареопагит. Божественные имена // Мистическое богословие. Киев, 1991. С. 66.
1 Платон (Игумнов), архим. Православное нравственное богословие. М., 1994. С. 109—110; Иоанн (Шаховской), архиеп. Биосфера и ноосфера // Православие и экология. М., 1999. С. 204—205.
ста питаемого; она называется природной и усматривается в растениях. <...> Но кроме того есть и другой вид жизни, который включает и первый, но прибавляет к нему управляемость через чувство; он есть в природе бессловесных. Они не только питаются и растут, но имеют и чувственное действие (энергию) и восприятие. А последняя (совершенная) жизнь в теле находится в природе словесной, то есть человеческой: она и питаемая, и чувственная, и причастная слову, и управленная умом. <...> Таким образом, природа как бы из ступенек, то есть из отличительных признаков (идиом) жизни, совершает восхождение от самого малого к совершенному»8. При таком подходе сама «сфера жизни», в свою очередь, вписывается в стройный иерархический ряд, состоящий из геосферы, включающей в себя земную кору, гидро- и атмосферу, биосферы и ноосферы — «сферы разумной творчески-преобразующей деятельности человека»9.
* * *
Вопрос о происхождении жизни в натурфилософии и в естествознании в различные эпохи решался по-разному.
Теория самозарождения живого из неживой материи была широко распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте и Греции. По мнению ряда античных философов, жизнь — это свойство, изначально присущее материи. Она зарождается при определенных условиях в результате взаимодействия стихий (земли, воды, воздуха, огня) или атомов. Так считали Фалес Милетский (VII— VI вв. до Р. Х.) Демокрит (У—ГУ вв. до Р. Х.), Эмпедокл (У—ГУ вв. до Р. Х.), а также древнеримский поэт Лукреций Кар (I в. до Р. Х.).
Платон (V—ГУ вв. до Р. Х.) и Аристотель (IV в. до Р. Х.) полагали необходимым для самозарождения жизни воздействие на неживую материю активного духовного начала (греч. той кбоцои, лат. ашша шипШ — «психеи», «мировой души»).
Отчасти аристотелевская натурфилософская концепция была творчески осмыслена христианской традицией в контексте Библейского Откровения: Бог повелевает стихиям произвести жизнь (см. Быт. 1. 11—12, 20—25), и «повеление сие соблюлось в земле, и она не престает служить Создателю. Одно производится чрез преемство существовавшего прежде, другое даже и ныне является живоро-дящимся из самой земли. Ибо не только она производит кузнечиков в дождливое время и тысячи других пород пернатых, носящихся по воздуху, из которых большая часть по малости своей не имеют имени, но из себя же дает мышей и жаб. Около Египетских Фив, когда в жару идет много дождя, вся страна наполняется вдруг полевыми мышами. Видим, что угри не иначе образуются, как из тины. Они размножаются не из яйца, и не другим каким-либо способом, но из земли получают свое происхождение»10. Разумеется, в полном смысле «самоза-
8 Григорий Нисский, свт. Об устроении человека. СПб., 1995. С. 22—25.
9 Платон (Игумнов), архим. Богословский подход к проблеме мира // Богословские труды. Юбилейный сб. «300 лет МДА». М., 1986. С. 177.
10 Василий Великий, свт. Беседы на Шестоднев. Свято-Троицкая Сергиева Лавра, 1902. С. 137. Другие аналогичные примеры в святоотеческих творениях см. в публикации: Мумри-ков О., свящ. К проблеме раскрытия библейского учения о сотворении мира в учебном процессе современной школы // Вестник ПСТГУ. Сер. IV: Педагогика. Психология. 2008. Вып. 1 (8). С. 45-56.
рождением» этот процесс назвать уже невозможно — стихии выполняют лишь служебную функцию, а появление жизни определяется Божественной волей и действием (божественными «мысле-волениями» — нетварными энергиями-логосами).
Со времен Античности вплоть до Нового времени (XVI—XVII вв.) теория постоянного самозарождения живых организмов оставалась широко распространенной в научных кругах. В эпоху Ренессанса она испытывает сильное влияние оккультизма и каббалистики. Так, нидерландский врач Ван Гельмонт был убежден, что мыши «самозарождаются» через три недели, если в открытый кувшин положить обычное белье, загрязненное «активным началом» — человеческим потом, и добавить некоторое количество пшеницы, а знаменитый алхимик, врач и оккультист Парацельс (Paracelsus; 1493—1541) пропагандировал заимствованную из каббалистического иудаизма легенду о големе или гомункулюсе — человеке, искусственно созданном из глины или другой неживой материи при помощи специальных манипуляций и магических заклинаний.
Позднее, в XVII—XVIII вв., благодаря экспериментам итальянцев Ф. Реди (Francesco Redi; 1626—1697) и Л. Спалланцани (Lazzaro Spallanzani; 1729—1799) теория постоянного самообразования живых организмов была серьезно поставлена под сомнение — в закрытых марлей сосудах с мясом не зарождались «черви» — личинки мух, а в прокипяченных бульонах и отварах не наблюдались живые микроорганизмы. Во второй половине XIX в. посредством серии остроумных опытов, известных сейчас каждому школьнику, французский микробиолог Л. Пастер (Louis Pasteur; 1822—1895) окончательно доказал незыблемость принципа «omne vivum ex vivo» — «все живое — из живого».
Таким образом, к началу ХХ в. факт невозможности самозарождения жизни становится общепризнанным, однако ученые активно обсуждают вероятностные сценарии возникновения живого на ранних этапах существования планеты.
Гипотеза абиогенного происхождения жизни (абиогенез) была выдвинута советским биохимиком Александром Ивановичем Опариным (1894—1980) в 1924 г. и несколько лет спустя независимо разработана британским генетиком Дж. Холдейном (John Haldane; 1892—1964). Согласно академику Опарину, в растворах высокомолекулярных соединений могут самопроизвольно образовываться зоны повышенной концентрации, обособленные от внешней среды и в то же время поддерживающие с ней обмен веществ и даже способные к «делению» — распаду по мере увеличения на несколько аналогичных образований. Они получили название коацерватных капель, или просто коацерватов (лат. ^ace^^s — «собранный в кучу»). Именно таковыми виделись протоорганизмы, возникшие в результате поэтапной химической эволюции и естественного отбора на стабильность.
С целью подтверждения этого предположения в 1953 г. студент Чикагского университета С. Миллер (Stanley Miller; 1930—2007) провел синтез в специальной колбе, имитирующей физико-химические условия первобытной Земли, и получил из смеси паров воды, метана (CH4), аммиака (NH3), водорода (H2) и моноксида углерода (CO) ряд сложных органических веществ (сахара, липиды), в т. ч. и несколько простейших аминокислот (по современным данным, до 22).
Однако целый ряд серьезных возражений критиков показывают слабость гипотезы спонтанного абиогенеза.
1. В настоящее время не существует признанной всеми специалистами единой теории о составе гипотетической атмосферы первозданной Земли.
2. Сложные молекулы полимерных органических соединений крайне неустойчивы, и их распад преобладает над синтезом. Вероятность возникновения простейшей биополимерной молекулы в результате случайных процессов является абсолютно нереальным событием. Британский астрофизик Фред Хойл (Sir Fred Hoyle; 1915—2001) высказал известное мнение, что мысль о возникновении живого в результате случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке Боинга-747»11.
3. Для получения длинных полимерных цепочек необходимо работать с очень чистыми бифункциональными соединениями12, взятыми в точно определенных соотношениях, что в природных условиях является абсолютно нереальным.
4. В ходе биохимических экспериментов получается смесь т. н. L и D зеркальных изомеров аминокислот в примерном соотношении 50:5013, тогда как в составе живых организмов встречаются исключительно L-изомеры. С зеркальной симметрией предметов человек сталкивается постоянно (наши левые и правые ладони, ступни или уши). С одной стороны, они, безусловно, похожи. С другой — если мысленно совместить их в пространстве (или, что нагляднее, надеть левый ботинок на правую ногу или правую перчатку на левую руку), — легко понять суть явления, называемого в стереохимии хиральностью (от греч. х^Ф — «рука»). Оно заключается в невозможности совместить в пространстве молекулы, состоящие из одинаковых составляющих, которые расположены в разной пространственной ориентации по отношению к центральной части молекулы. Практически это означает следующее: если к какому-либо из атомов данной молекулы прикреплены по крайней мере четыре различные химические группы, то возможно существование двух хиральных (зеркально симметричных, как ладони руки) форм этой молекулы. Впервые явление хиральности было открыто в середине XIX в. упомянутым выше французским микробиологом Луи Пастером. В частности, он исследовал причину отложения солей винной кислоты на стенках винных бочек («тартар»). Решая сугубо утилитарную задачу, Пастер неожиданно обнаружил, что при нагревании тартар теряет присущее ему свойство вращать плоскость поляризации света. Еще более он был удивлен, когда оказалось, что химический состав и физические свойства измененного тартара оставались прежними. Исследовав кристаллы соли, Пастер заметил, что некоторые из них представляют собой зеркальное отражение других. Отделив кристаллы этих двух типов друг от друга, ученый обнаружил, что одни из них вращают плоскость поляризации света вправо, а другие — влево. Так было впервые показано, что одно
11 Цит. по: Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Указ. соч. Т. III. С. 258.
12 Полимерные органические соединения, молекулы которых имеют два активных центра, а не один.
13 Отдельными экспериментами все же удалось частично сместить это равновесие в сторону преобладания L-изомеров.
и то же вещество может существовать в двух формах с различными оптическими свойствами. Нуклеотидам, лежащим в основе нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, а также АТФ, тоже присуще это свойство: они могут существовать в форме, вращающей свет как влево ^-форма), так и вправо ф-форма). Однако особенность всех без исключения современных живых организмов состоит в том, что для построения своих нуклеиновых кислот они используют исключительно D-нуклеотиды и L-аминокислоты. Присутствие даже малого количества L-форм нуклеотидов ингибирует (угнетает) или вовсе блокирует работу ферментов синтеза РНК. Отвергает организм и D-аминокислоты. Существовала ли данная избирательность с самого начала возникновения жизни? Если она образовалась в ходе эволюции, то что служило причиной? Как стало возможным обойти негативное влияние L-форм на первых этапах каталитического синтеза РНК? Почему на Земле не смог развиться «параллельный» L-нуклеотидный мир? На все эти вопросы пока не существует внятных ответов14.
5. Спонтанно возникшая молекула ДНК (даже если пренебречь нулевой вероятностью такого события) не будет нести информации о структуре гипотетической протоклетки и, следовательно, останется совершенно бесполезной с точки зрения биохимической эволюции структурой. Самое трудное для модели абиогенного происхождения жизни — объяснить способность живых систем к самовоспроизведению, т. е. сам переход от сложных химических неживых систем к простейшим живым организмам15.
6. Особое внимание следует уделить проблеме рассмотрения генома как целостного, структурированного, иерархически организованного языка, построенного по принципу «все или ничего», подразумевающего обязательное наличие интерпретатора (читателя). ДНК — это не архив информации о белках клетки, а динамично работающая, сложнейшая программа — лингвистическая система. Подобный ракурс позволяет перенести рассмотрение проблемы в другую область: какова вообще вероятность самопроизвольного возникновения любого языка? Вопрос появления новых генетических текстов — это, прежде всего, вопрос появления не новых знаковых последовательностей, а новых смыслов. В ДНК также содержится информация об аппарате считывания всех зашифрованных данных; т. е. генетическая информация и аппарат ее чтения должны были возникнуть в один и тот же момент времени16.
7. Биосинтез белков, жиров и углеводов даже в простейшей клетке представляет собой сложнейший многоэтапный согласованный процесс, и случайное возникновение такого отлаженного механизма даже в самой благоприятной среде составляет 10-100000000000 17.
8. Установлено, что автономное существование нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), несущих всю информационную нагрузку, принципиально невозмож-
14 См.: Григорович С. В начале была РНК? В поисках молекулы первожизни // Наука и жизнь. 2004. № 2. [Электронный ресурс]. URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/4770/
15 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Указ. соч. Т. III. С. 258.
16 Обзор по проблеме см. в работе: Константинов К., свящ. Молекулярно-генетические свидетельства творения органического мира (курсовое сочинение). СПб., 2005.
17 Юнкер Р., Шерер З. История происхождения и развития жизни. Минск, 1997. С. 100-104.
но — они нуждаются в сложнейшей системе белков, поддерживающих структуру и играющих защитную роль.
9. В настоящее время факты говорят о том, что размеры генома, его молекулярная структура не всегда находятся под контролем естественного отбора, следовательно, их изменения в процессе химической эволюции, как минимум, неподвластны классическим дарвинистским интерпретациям. Остается невыясненной и суть механизма взаимодействия огромных интронных (неинформативных, негенных) частей молекулы ДНК с экзонными (несущими информацию, генными) участками18.
10. Известно, что даже самая простейшая живая клетка является сложнейшей динамической системой, состоящей из огромного количества согласованно функционирующих структурных элементов, и ее возникновение в результате случайных процессов просто исключено. «Между живой клеткой и наиболее упорядоченными небиологическими системами типа кристаллов или снежинки пролегает пропасть, настолько обширная и настолько абсолютная, насколько можно себе представить», — писал биохимик М. Дентон (Denton), иллюстрируя объективный факт нередуцируемой сложности биологических систем19.
11. Один из ведущих специалистов по микробным сообществам академик Г. А. Заварзин обращает внимание на то, что опаринский «первичный бульон» даже теоретически не мог быть источником пищи для «первичной жизни», т. к. является конечным, исчерпаемым ресурсом. Поскольку живые существа размножаются в геометрической прогрессии, потомство первых же гетеротрофов должно было бы потребить всю органику «бульона» за совершенно ничтожное время и погибнуть от голода. Аналогичные проблемы ожидают автотрофную (фотосинтезирующую) биосферу, которая в том же темпе — и с тем же конечным результатом — свяжет весь углерод на планете в виде неразложимых высокомолекулярных соединений20.
12. Исходя из вышеизложенного, важно отметить, что для существования жизни необходима соответствующая среда. Жизнь должна появляться сразу на уровне отлаженных экосистем, а не отдельных особей или популяций.
Еще одна гипотеза происхождения жизни, не относящаяся в строгом смысле к науке, была выдвинута немецким ученым и врачом Г. Рихтером (Richter) в 1865 г. и поддержана некоторыми известными естествоиспытателями: С. Аррениусом (Svante August Arrhenius; 1859—1927), Г. Гельмгольцем (Hermann von Helmholtz; 1821—1894), Либихом (Justus von Liebig; 1803—1873), получив название гипотезы панспермии. Данная концепция не предполагает никакого механизма первичного развития жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. При этом считается, что посредством метеоритов с планеты на планету переносятся простейшие «зачатки жизни» в виде спор (греч. navonsp^a — «смесь
18 Акифьев А. П. Острова в океане, или парадоксы эволюции генома. Почему цитогенетики видят хромосомы? // Знание — сила. 1995. № 8. [Электронный ресурс]. URL: http://www. arbuz.uz/genom.html
19 Цит. по: Гудинг Д., Леннокс Д. Мировоззрение: для чего мы живем, и каково наше место в мире. Ярославль, 2000. С. 109.
20 ЕськовК. Ю. Удивительная палеонтология. М., 2008. С. 76. [Электронный ресурс]. URL: http://www.evolbiol.ru/lifehistory.htm
всяких семян»). Однако совершенно очевидно, что при таком подходе к вопросу о происхождения жизни проблема не снимается, а просто переносится в какое-то другое место во Вселенной. Кроме того, советские и американские исследования «позволяют считать, что вероятность обнаружить жизнь в пределах нашей Солнечной системы ничтожна», а ряд сообщений о нахождении на метеоритах объектов, напоминающие примитивные формы жизни, пока не кажутся достаточно убедительными, т. к. возможно «загрязнение» метеоритов и земной органикой при прохождении через атмосферу или после падения21.
В 1973 г. известный английский физик, лауреат Нобелевской премии за открытие структуры молекулы ДНК Ф. Крик (Francis Crick, 1916—2004) и американский биохимик Л. Оргел (Leslie Orgel) выдвинули концепцию «направленной панспермии», согласно которой появление генетического кода и происхождение жизни на Земле — следствие целенаправленной деятельности внеземной цивилизации, с помощью космического аппарата пославшей на Землю «семена» жизни. Данная гипотеза к разряду научных не относится по причине ее принципиальной непроверяемости и неопровержимости одновременно. Скорее ее можно определить как мифологическую или фантастическую. Примечательно, что к созданию данной гипотезы известных ученых побудил, с одной стороны, последовательный атеизм, с другой — уверенность в том, что молекула ДНК и генетический код не могут возникнуть путем спонтанной биохимической эволюции.
* * *
Между тем некоторые из указанных проблем в той или иной степени разрешаются в современных гипотезах абиогенеза, возникших к концу ХХ в.
Так, концепция твердофазного синтеза, позволяет теоретически решить вопрос «самосборки» сложных «живых молекул». Это становится отчасти возможным в случаях, когда реакции объединения нуклеотидов в цепочки проходят не в растворе, а на поверхности какого-либо твердого вещества-«матрицы». Так проводят искусственный синтез коротких цепочек олигонуклеотидов (греч. 6Xfyo£ — «малочисленный») — фрагментов ДНК или РНК — в лабораториях для научных и медицинских целей. На первобытной Земле возможные кандидаты для «твердой фазы» — минеральные породы в глубине океана, такие как карбонат кальция, каолинит, цеолиты, монтмориллонит. Твердая минеральная «подложка» не только способствует правильной ориентации нуклеотидов относительно друг друга, но и стабилизирует структуру образующегося олигонуклеотида. Кроме того, минеральные породы, возможно, могли активно накапливать нуклеотиды и образующиеся цепочки, позволяя им тем самым чаще встречаться и вступать в химические реакции. Как показали результаты исследований, в таких условиях короткие цепочки могли объединяться в более длинные, состоящие из 20—30 звеньев, а это уже давало основание для опять-таки случайного, некаталитического образования первых рибозимов22. Однако на данном этапе развития науки данная гипотеза пока остается открытой для дискуссий.
21 Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Указ. соч. Т. III. С. 256.
22 Молекулы РНК, способные к катализу, были названырибозимами (по аналогии с энзимами, т. е. белковыми ферментами). См.: Григорович С. Указ. соч.
Открытие рибозимов — молекул РНК, способных к ферментативному катализу, дало начало новой концепции возникновения жизни — «мира РНК»23. Согласно данной гипотезе РНК первичнее ДНК. Простейшие молекулы РНК могли существовать без структурных белков, полностью автономно, катализируя реакции синтеза новых форм РНК и самовоспроизводясь, сохраняя из «поколения» в «поколение» каталитические свойства. Накопление случайных мутаций привело к появлению РНК, катализирующих синтез определенных белков, являющихся более эффективным катализатором, в связи с чем эти мутации закреплялись в ходе естественного отбора. А позднее возникли специализированные «хранилища генетической информации» — ДНК. РНК же сохранила за собой известную нам, ставшую традиционной роль «посредника» между ДНК и аминокислотами при биосинтезе белков клетки.
В 1980-х гг. немецкий химик М. Эйген (Manfred Eigen; р. 1927), основываясь на неклассической термодинамике и синергетических концепциях24, создал новую теорию молекулярной эволюции, исходя из представлений о гиперциклах25 — нелинейных автокаталитических цепях химических реакций. Гиперциклы, которые сами, по сути, относятся еще к области чистой химии, тем не менее уже обладают некоторыми признаками живого: круговорот (обмен) веществ и энергии, самовоспроизведение с наследованием информации, приспособляемость к изменяющимся условиям, подверженность естественному отбору на предмет способности поддерживать собственную структуру (стабильность). Преимущество получают химические реакции с наиболее эффективными катализаторами при участии высокомолекулярных соединений углерода.
Таким образом, «жизнь в форме химической активности означенных соединений оказывается стабилизатором и катализатором уже существующих на планете геохимических циклов (включая глобальный); циклы при этом «крутятся» за счет внешнего источника энергии... Автокаталитическая система... обладает потенциальной способностью к саморазвитию, и прежде всего — к совершенствованию самих катализаторов-интермедиатов. Отсюда становится понятным парадоксальный вывод, к которому независимо друг от друга приходили такие исследователи, как Дж. Бернал (1969) и М. М. Кам-шилов (1972): жизнь как явление должна предшествовать появлению живых существ»26, а геохимические гиперциклы являются прообразом экосистем и биосферы в целом.
23 Идея мира РНК была впервые высказана американцем К. Вёзе (Carl Woese) в 1968 г., позже развита английским химиком Л. Оргелом (Leslie Orgel) и окончательно сформулирована американским биохимиком У. Гильбертом (Walter Gilbert) в 1986 г. За открытие рибозимов в 1989 г. американские биохимики Т. Чек (Thomas Cech) и С. Альтман (Altman) были удостоены Нобелевской премии по химии.
24 Напомним, что Земля является открытой для поступления солнечной энергии системой.
25 Эйген М., Шустер П. Гиперцикл. Принципы самоорганизации макромолекул. М., 1982; Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул. М., 1973.
26 Еськов К. Ю. Указ. соч. С. 61.
В последние годы было установлен возраст наиболее древних осадочных пород (3,8 млрд лет, формация Исуа, Гренландия), в которых найден углерод заведомо органического происхождения (в углероде, принимавшем когда-либо участие в реакциях фотосинтеза, необратимо меняется соотношение изотопов 12C и 13C). Таким образом, первые достоверные следы жизни появляются на Земле одновременно с первыми достоверными следами воды. Еще в 1922 г. академик В. И. Вернадский, исходя из структуры и геохимических особенностей различных осадочных пород, пришел к заключению о том, что в геологической истории Земли не удается обнаружить периода — сколь угодно древнего — когда образование всех известных для него осадков происходило бы заведомо без участия живых организмов — абиогенным путем. Так была сформулирована «презумпция Вернадского»: «Следует считать, что жизнь на Земле существовала изначально — до тех пор, пока не доказано обратное». Оказывается, что в последние десятилетия в области изучения древнейших форм жизни произошла подлинная революция, в ходе которой точка зрения Вернадского получила весьма весомые фактические подтверждения27, — жизнь возникает на планете сразу в виде целостной, хотя и простейшей биосферы.
Постепенно выясняется, что многие объекты, рассматриваемые ранее как примеры «нередуцируемой (неупрощаемой) сложности» и «разумного замысла (intelligent design)» (белковые комплексы, рибосомы, клеточные структуры и проч.), все-таки могут быть объяснены как результат постепенной естественной эволюции28.
Вместе с тем следует помнить об уникальности события происхождения жизни, гипотетичной умозрительности даже самых новейших концепций, а также о том, что активно привлекаемая эволюционистами наука о самоорганизации материи — синергетика является еще весьма молодой и широко дискутируемой дисциплиной.
Нам видится, что в современной христианской апологетике важно избегать абсолютизации рассматриваемых выше аргументов как «против», так и «за» теорию абиогенного происхождения жизни. Дело в том, что аргументы «против» по сути относятся к концепции «Бога белых пятен». Нельзя со стопроцентной уверенностью утверждать, что все обозначенные и не обозначенные здесь проблемы (например, наличие молекулярных оптических изомеров одного вида в живом веществе) никогда не будут разрешены наукой. Популярная теологическая концепция XVIII—XIX вв. т. н. «Бога пробелов» или «Бога белых пятен» была призвана исполнять универсальную служебную функцию «объяснения всего непонятного» прямым, чудесным Божественным вмешательством. История показала ее методологическую ущербность и даже определенную опасность, связанную с желанием обосновать бытие Творца наличием нерешенных проблем
27 Еськов К. Ю. Указ. соч. С. 75.
28 Коллинз Ф. (руководитель международного проекта «Геном человека». — Свящ. О. М.). Доказательства Бога: Аргументы ученого / Пер. с англ. М., 2008. С. 143—147; Марков А. В. Тайна происхождения рибосом разгадана? [Электронный ресурс]. URL: http://elementy.ru/ news/431013; Петров П. Н., Марков А. В. и др. «Несократимая сложность» и бактериальный жгутик // Доказательства эволюции. [Электронный ресурс]. URL: http://evolbiol.ru/evidence10. htm# Irreducible
в естествознании, — как часто оказывалось, впоследствии разрешимых. Любую «случайность» в развитии эволюционирующей «самоорганизующейся» системы (подобно актуализации одного из случайных состояний в квантовой механике) с точки зрения богословия всегда можно расценивать как реализацию Божественного Замысла и Промысла, постоянно действующего в мире на тонком уровне, неразличимом наукой. Таким образом, и феномен «самоорганизации», и закономерность «естественного отбора», и само время, по сути, оказываются укорененными в области нетварных божественных мыслеволений или логосов. Аналогичные суждения относятся и к информации: любая упорядоченная сложная система есть лишь ее «носитель», а сама информация или, точнее, смысл соотносимы с трансцендентной, «логосной» областью бытия. Реализация (актуализация) неизменного благого творческого замысла о мире как о нетленном, «хорошем весьма» зависит от нравственного самоопределения наших прародителей в раю по отношению к Богу29.
Возможное научное решение неразрешимых на настоящий момент проблем никак не опровергает утверждение о Божественном сотворении жизни. Во-первых, в идеальном случае при искусственном создании живой материи человеческий разум всего лишь воспроизведет то, что было создано и замыслено Творцом30; во-вторых, о достоверности тех или иных событий прошлого всегда можно говорить только в категориях вероятности применительно к опытно известному нам миру, несущему на себе последствия трагедии грехопадения31. В третьих, как мы показали выше, натурфилософская концепция «самозарождения» жизни спокойно принималась святыми отцами с оговоркой, что «зиждительная сила» стихий не «самосущная», но принадлежит Творцу. В таком случае естественнонаучное объяснение абиогенеза никак не может противоречить Священному Писанию и учению о божественных творческих мыслеволениях. Когда Ф. Реди в XVII в. объявил, что простейшие организмы не происходят «сами собой», но от себе подобных, некоторые современники, как это ни странно, обвинили его в безбожии. Теперь в безбожии объявляют противников Реди, «тогда как из самой истории вопроса должно было бы научиться, что у нас нет средств связать необходимой связью вопрос о Боге и о самозарождении, и поэтому должна быть представлена полная свобода его обсуждения», — писал еще в самом начале
XX в. проф. Московской Духовной Академии С. С. Глаголев (1865—1937)32.
Таким образом, тайна жизни и в XXI в. остается одним из самых важных и
интересных «предельных вопросов» для ученых, философов и богословов. Приобщить учащихся к этой тайне во всех ее многогранных аспектах: духовном,
29 См.: Мумриков О., свящ. Указ. соч. С. 45—56.
30 Напомним, что в мае 2010 г. появилось сообщение об успешном создании микроорганизма с искусственным геномом. См., например: Марков А. В. Создано первое живое существо с синтетическим геномом. [Электронный ресурс]. URL: http://elementy.ru/news/431329
31 Об этом см.: Мумриков О., свящ. О проблемах «богословия эволюции» на рубеже ХХ—
XXI вв. / / Доклад на Х1Х Международных образовательных Рождественских Чтениях. Секция «Наука в свете православного миропонимания» (22—26 января 2011 г.). [Электронный ресурс]. URL: http://www.bogoslov.ru/text/1415473.html (научно-богословский портал «Богослов.ру»).
32 Глаголев С. С. Задачи русской богословской школы (Вступительные чтения по введению в богословие) // Богословский вестник МДА. Т. 3. № 11. Сергиев Посад, 1905. С. 433.
эстетическом, рационально-смысловом, материально-эмпирическом — первоочередная задача компетентного православного педагога и миссионера.
Ключевые слова: абиогенез, апологетика, биология, естествознание, жизнь, наука и вера, творение, эволюция.
Facing Mystery:
Science on Life in High School
Priest Oleg Mumrikov
The essence and origin of life is one of the most complex topics of biology course at school. Is it possible to combine the contents of a standard school curriculum and biology textbooks with Orthodox outlook without detriment to the subject matter of the course and Christian conscience of both the teacher and students? How to reconcile science and Orthodox theology? What must a teacher of natural sciences know? This article addresses such questions.
Keywords: abiogenesis, Christian apology, biology, natural sciences, life, science and religion, creation, evolution.
