ФИЗИКА ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

ЖИВАЯ ПРИРОДА

Прежде чем попытаться дать физическую трактовку наибо­лее общих проблем биологии — проблем развития — полезно отойти в сторону и задуматься о живой природе в целом.

Войдем в лес. Мы окружены растительными и животными организмами, существующими в чисто биологической сфере, ко­нечно, если человеческая деятельность не оказала еще уничто­жающего влияния на биогеоценоз, — в этот лес не вторглись ас­фальтированные дороги, вырубок нет и заводской дым не от­равил атмосферу.

Сначала перед нами встает целостная статическая картина. Наше сознание фиксирует разнообразие оттенков зеленого цвета листвы, заполняющего отдельные участки поля зрения. Белые стволы берез, серо-зеленоватые осин, черные дубов. Мы слышим пение птиц, звон кузнечников, кваканье лягушек. Мы осознаем общий ландшафт, географ относит его к зоне смешанных лесов, а живописец воплощает на полотне, смотря на которое, мы ис­пытываем эстетические эмоции и ассоциативно связываем про­изведение искусства с виденным куском живой природы. Далее, мы перестаем «видеть лес за деревьями». Мы регистрируем не слишком большое число видов деревьев (если лес подмосков­ный, а не дальневосточный), но отмечаем разнообразие их ин­дивидуальных форм — эта береза изогнута, а та раздвоена. Под ногами пластинчатые грибы-сыроежки. Они разноцветные и, хотя мы называем их одинаково, принадлежат к разным видам, коих несколько десятков. Вот бордово-красная Russula vesca, а вот желтая Russula flava (см. [1]). Мы считаем, сколько раз прокуковала кукушка (Cuculus canorus), следим за полетом красивой бабочки-траурницы (Nymphalis antiopa), если, повезет, любуемся белкой (Sciurus vulgaris) или зайцем-русаком (Lepus europaeus). Вооружившись лупой, а затем микроскопом, мы на­ходим в лужицах инфузории и другие микроорганизмы. Лес предстает перед нами как совокупность различных живых существ во всем их видовом и индивидуальном многообразии.

Научное понимание увиденного требует знания биологии. Прежде всего нужно классифицировать виды. Мы узнаем, что Упомянутый заяц-русак принадлежит к типу позвоночных (Ver­Tebrate), К классу млекопитающих (Mammalia), К подклассу на­стоящих зверей (Theria), Инфраклассу высших зверей (Euthe- Ria), Отряду зайцеобразных (Lagomorpha), А не грызунов, к се­мейству зайцы (Leporidae), К группе настоящих зайцев, к роду Lepus (см. [2]). Далее изучается поведение и физиология живых организмов, определяются условия и способы их существования. В результате громадной работы таких натуралистов, как, на­пример, Брэм или Фабр, жизнь животных перестала быть за­крытой книгой. Но и классификация, и жизнеописание живот­ных и растений далеко не закончены, многих из них мы не знаем и еще меньше знаем о том, как они живут.

Наука ведет нас дальше. Мы узнаем, почему эти виды жи­вотных и растений сосуществуют, взаимодействуя друг с дру­гом, именно в таком лесу, представляющем собой биогеоценоз. Учение о биогеоценозах, как целостных системах, развито Сука­чевым (см. [3]). Мы вступаем в область экологии и снова видим лес как целое, но уже вооруженные знаниями.

Наблюдения над возникновением и развитием организма и специально поставленные опыты позволяют зафиксировать на фотоснимках и описать онтогенез — индивидуальное развитие от оплодотворенной яйцеклетки — зиготы до многоклеточного животного и растения. Именно здесь возникают важнейшие во­просы естествознания — почему и как происходит развитие? Ка­ким образом план развития установлен генетически, чем и как контролируется реализация этого плана?

На основе классификации видов (Линней), на основе изуче­ния живой природы в целом как существующей ныне, так и в ее прошлом, сохранившемся в окаменелых останках, биология при­ходит к пониманию происхождения видов, филогенеза, биологи­ческой эволюции. Общее представление об эволюционном раз­витии возникло задолго до Дарвина — оно фигурировало уже у Бэкона, а затем у Бюффона, Сент-Илера, Ламарка. Но даже Ламарк в своей «Философии зоологии» (см. [4]), постулировав эволюцию как результат направленной, адекватной изменчиво­сти организмов, не искал ее причин и не дал объяснения неиз­бежности эволюционного процесса. Такое объяснение предло­жил Дарвин, впервые построивший научную теорию эволюции, движущей силой которой является борьба за существование, естественный отбор.

Верна ли эта материалистическая теория, сыгравшая опре­деляющую роль во всем развитии современной биологии? Не означает ли она сплошного перебора практически безграничною числа вариантов живых существ, проводимого методом проб и ошибок? И, если так, то хватило ли времени с момента возник­новения планеты Земля до современного геологического пе­риода, чтобы создать существующее многообразие видов?

Телеологические представления об эволюции, представления о высшем разуме, план которого реализован в живой природе, не могут быть просто отброшены, они требуют научного опро­вержения. Но что означает здесь слово «научного»? Независимо от ответов на только что поставленные вопросы, теория Дар­вина — научная теория, ибо существование естественного от­бора как двигателя эволюции аргументируется несомненными научными фактами. В свою очередь, теория Дарвина дает пол­ное объяснение множеству фактов — таких, например, как влия­ние географической изоляции на видообразование, как зависи­мость темпов эволюции от географических и исторических усло­вий и т. д. (см. [5, 6]). Отличие теории Дарвина от физических и химических теорий состоит в том, что ее предсказания обра­щены пока не в будущее, а в современный мир в его настоящем и прошлом. Экспериментальную реализацию естественного от­бора и создания таким путем новых видов пока провести не удается. С другой стороны, громадные достижения, селекции, искусственного отбора, полностью согласуются с теорией Дар­вина.

Причем же здесь физика? И непосредственное восприятие живой природы, возникающее при посещении леса, и ее пони­мание, основанное на научной биологии, повелительно ведут нас прочь от неживой природы с ее сравнительно (только сравни­тельно) простыми закономерностями. И многообразие видов и особей, и их экологические взаимосвязи, и филогенез и онтоге­нез далеки от явлений, которыми ранее занималось точное есте­ствознание — физика и химия.

Вместе с тем наука преодолевает преграду между физикой и биологией. Путь преодоления этой преграды глубинный — чтобы вступить на него, пришлось дойти до молекулярного уровня организации и функциональности живого организма. Возникла неразрывно связанная с физикой и химией молекуляр­ная биология, давшая ясное и четкое научное объяснение на­следственности и изменчивости. Расшифровка генетического кода имеет фундаментальное значение для биологии в целом.

Но решение этих задач не дает еще ответов на поставленные здесь вопросы об истории жизни, о ее развитии. А ответить на них необходимо. Во всей книге, равно как и в первом томе этой работы [7], аргументируется тезис о возможности физического, физико-химического объяснения основных явлений ЖИВОЙ при­роды. В настоящей главе мы обращаемся к такому объяснению эволюционного и индивидуального развития. Эта область био­физики находится еще во младенчестве. Ее прогресс должен стать определяющим как для решения конкретных научных за­дач, так и в общефилософском плане. Либо будет найдено науч­ное истолкование онтогенеза и филогенеза на основе общих свойств вещества и поля, либо мы должны вернуться к вита­лизму, к представлениям о «жизненной силе», о «высшем ра­зуме», непознаваемом средствами точного и единого естество­знания.