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.