Новый Мир ( № 7 2010)

И вот астробиологи из NASA сообщили, что, вполне вероятно, жизнь, основанная на метане и ацетилене, существует на спутнике Сатурна Титане. На Титане довольно холодно по земным меркам, и там метан находится в жидком состоянии. Причем его на Титане очень много — он разлит по поверхности. Как утверждают планетологи, там есть целые озера и реки из метана. Титан — единственное небесное тело в Солнечной системе (кроме Земли), где на поверхности есть жидкая среда. Когда в 2005 году были открыты озера на Титане, сразу было высказано предположение, что на этом спутнике Сатурна возможна жизнь. И микроорганизмы, живущие там, дышат водородом и питаются ацетиленом. Если это так, то распределение водорода в атмосфере Титана должно быть специфичным: в частности, в нижних слоях атмосферы водорода практически не будет — он будет поглощаться микроорганизмами в процессе дыхания. Когда спутник «Cassini» провел исследование атмосферы Титана, распределение водорода оказалось в точности таким, каким его предполагали увидеть сторонники жизни на Титане. Конечно, это еще не доказывает, что на Титане действительно есть жизнь, но то, что теория блестяще подтвердилась, заставляет все с большим интересом присматриваться к этому удивительному небесному телу.

Поиски жизни заводят ученых куда глубже в пространстве, чем пределы Сол­неч­ной системы, и куда дальше во времени, чем возраст Земли. В последние

годы все более популярной среди серьезных исследователей становится гипотеза

панспермии, согласно которой преджизнь возникла не на Земле, скорее всего в межгалактических пылевых облаках 10 миллиардов лет назад. Согласно этой гипотезе, жизнь существует повсюду во Вселенной.

У этой гипотезы есть серьезные оппоненты, которые говорят, что панспермия ничего не объясняет, поскольку всего лишь сдвигает решение вопроса о происхождении жизни во времени и пространстве. На что адепты панспермии возражают, что само по себе увеличение времени эволюции многое объясняет, поскольку тогда очень медленные и крайне маловероятные процессы зарождения жизни получают достаточно хорошие шансы на реализацию, чего никак нельзя сказать в том случае, если процесс предбиологической эволюции происходил только на Земле. То есть если посадить за пишущую машинку обезьяну, вероятность того, что она напечатает «Гамлета», исчезающе мала, но если мы посадим миллиард обезьян и у них будет 10 миллиардов лет, вероятность того, что одна из них напечатает шедевр, резко повышается. А как утверждают сторонники панспермии, именно удачный экземпляр получает резкое конкурентное преимущество в дальнейшей эволюции и достаточно быстро «заражает» преджизнью (или даже жизнью) окрестные звезды.

Еще одно направление в поисках жизни — ее синтез. Можно, конечно, спорить, является ли вирус живым или нет, но собрать его из подручных материалов мы можем, и довольно давно. Первый искусственно синтезированный вирус — вирус полиомиелита — был собран в 2002 году. Если быть более точным, был собран его геном — РНК, состоящая из 7500 нуклеотидов. Собранную молекулу РНК вводили в экстракт белков, полученных из разрушенных клеток, и в этом белковом экстракте под влиянием искусственно полученной РНК был зарегистрирован синтез новых полноценных частиц вируса полиомиелита. Более того, «новый» вирус при введении в мозг мышей оказался способным вызывать паралитические заболевания, сходные с полиомиелитом человека. (Это, кстати, пример небелковой формы жизни — вирус развивается из одной РНК без участия белков. Так что Энгельса биохимики уточнили.)

На сегодня известны геномы более чем 2 тысяч вирусов. И в принципе многие из них могут быть синтезированы. Более того, ничему не противоречит создание полностью искусственных вирусов, которые не имеют природных аналогов. Правда, для этого нужно научиться понимать, что значит в геноме каждый нуклеотид.

Но профессор Стивен Беннер из Университета Флориды полагает, что жизнь вполне можно вырастить в пробирке. В исследовании, которое было опубликовано в 2009 году, сообщается, что группа, которую возглавляет Беннер, работает над созданием специальной молекулы, которая очень похожа на нормальную ДНК, но только ее код строится не из 4-буквенного алфавита (как у традиционных форм жизни на Земле), а из 6-буквенного. Тем не менее Беннер уверен: «Мы создали первый пример искусственно синтезированных химических систем, способных к дарвиновской эволюции». Пока эта система нуждается во внешней помощи —

ее необходимо подкармливать. Профессор Беннер считает, что наше представление о «жизни» является весьма приближенным и будет уточняться и расширяться.

Есть и другое направление поиска жизни — это компьютерные вирусы и другие программы, способные к самостоятельному существованию в глобальных сетях: в принципе у них уже есть все признаки живого существа — они способны размножаться, мутировать, приспосабливаться к изменениям среды (например, к новым версиям антивирусных программ).

С начала 2000-х группа ученых из Калифорнийского технологического института и Мичиганского университета работает над проектом «Avida» [25] . Главный рабочий инструмент авторов проекта — компьютерная программа под названием «Avida». Это — генетический симулятор, создающий в памяти компьютера подобие живой природы.

Эта природная среда представляет собой виртуальный процессор, который является обычной программой, стартующей на реальном процессоре. Виртуальный процессор много проще и яснее — он заточен под обработку только одного вида программ, а эти программы представляют собой не что иное, как знакомые всем пользователям персональных компьютеров компьютерные вирусы.

Каждый живой организм в «Avida» представляет собой простую программу, инструкции к которой имитируют генетический код. Единственная задача каждой такой программы — воспроизводство себя самой. Но вследствие мутаций (случайных изменений, вносимых в код виртуальной средой) они могут получить и другие возможности.

Функция цели или функция полезности, которая и направляет эволюцию цифровых созданий, не сводится только к максимальному уровню воспроизводства. Создателям «Avida» удалось научить свои цифровые творения выполнять серию логических операций. Конечно, эти создания научились столь сложным вещам не в результате некоей одной мутации или одного решающего скрещивания, но, получая поощрение в виде дополнительной возможности оставить потомство за небольшой прогресс в нужном направлении (к примеру, за умение выполнить какую-либо логическую операцию), за 15 тысяч поколений они решили поставленную перед ними достаточно сложную задачу.

Варьируя норму мутаций — то есть вероятность случайного изменения программы, исследователи пришли к довольно неожиданным выводам. Оказалось, что сама по себе способность к очень быстрому воспроизводству хорошо работает только при довольно низком уровне мутаций. При высокой вероятности мутации очень быстрое воспроизводство может привести к тому, что большое количество особей оказывается нежизнеспособно, стремительно деградирует и вымирает.

Гораздо более устойчивыми оказываются особи с меньшим уровнем воспроизводства себе подобных — в этих случаях образуется «облако», или квазиособь, как называет это явление один из основных разработчиков Крис Адами. Квазиособь содержит множество вариантов очень близкого генетического кода — то есть это множество близких родственников, и некоторые из них оказываются жизнеспособны. И на длинных отрезках эволюции побеждают более устойчивые к мутации особи, а не те, которые наиболее быстро размножаются. Крис Адами высказал предположение, что биологические вирусы ведут себя именно как квазиособи — то есть как многовариантные генетические образования. И именно это позволяет им выживать и приспосабливаться. В то время как любой конкретный генотип оказывается неспособным противостоять губительной мутации, в «облаке» организмов обязательно найдутся некоторые особи, генотипы которых смогут приспособиться и выжить.

Крис Адами настаивает на том, что его цифровые особи — это живые организмы: «Мы моделируем мир, но мы не моделируем организмы, живущие в этом мире. Они живут и борются, чтобы выжить. Информация, которая является генетической последовательностью этих цифровых организмов, закодирована в физическом виде в памяти компьютера. И они настолько физически существуют, насколько физически существует информация, закодированная в последовательности ДНК».

Исследования Криса Адами и его коллег представляют безусловный интерес. Хотя и не следует преувеличивать достигнутое. Ученые определили целевую функцию не так, как требует этого классический дарвинизм: цель — не максимальное воспроизводство особей, а умение выполнять набор логических операций. Само по себе такое умение не помогает воспроизводству цифровых вирусов, выигрыш происходит только потому, что так устроена внешняя среда. То есть фактически система говорит своим обитателям: заниматься нужно математикой, тогда и с воспроизводством все будет нормально. Вы получите высокую норму воспроизводства в качестве награды. В случае Криса Адами размножение цифровых вирусов напрямую зависит не от того, как они учатся размножаться, а от того, как они умеют «познавать».

Итак, можно ли сказать, куда идет развитие науки в познании того, что такое жизнь? Будут открываться все новые и новые формы жизни, существующие в природе, вероятно, не только на Земле. Скорее всего, какие-то формы жизни (возможно, не встречающиеся в природе) будут синтезированы.

Станет ли нам понятнее, что такое жизнь? Сможем ли мы сформулировать такое же четкое определение, как однажды сформулировал Энгельс? Очень маловероятно.

Впрочем, и сам Энгельс добавлял: «Наша дефиниция жизни, разумеется, весьма недостаточна, поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а, напротив, ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них. <...> Чтобы получить действительно исчерпывающее представление о жизни, нам пришлось бы проследить все формы ее проявления, от самой низшей до наивысшей» [26] .

Книги

Фредерик Бегбедер. Французский роман. Перевод с французского Е. Головиной. М., «Иностранка», 2010, 320 стр., 20 000 экз.

Автобиографическая проза.

Курт Воннегут. Мать Тьма. Перевод с английского Л. С. Дубинской, Д. Ф. Кес­лера. М., «АСТ»; «АСТ Москва», 2010, 224 стр., 1500 экз.