Что такое жизнь? Понять биологию за пять простых шагов

Учитывая мой интерес к жукам, бабочкам и насекомым в целом, меня все больше и больше беспокоит сокращение численности и разнообразия насекомых, наблюдаемое во многих частях света. Что особенно волнует, так это то, что мы до сих пор не знаем причин. Разрушение естественной среды, изменение климата, монокультурное сельское хозяйство, световое загрязнение, чрезмерное употребление инсектицидов или что-то еще? Предложена масса объяснений, некоторые люди более чем уверены в собственных теориях, но на самом деле мы не знаем. Если мы должны что-то делать, чтобы дать обратный ход сокращению популяций насекомых, нам нужно изучить их взаимодействие между собой и остальным миром. В решении этой проблемы велика будет роль ученых, работающих в разных направлениях, сотрудничающих друг с другом и размышляющих на эту тему в терминах информации.

Какой бы уровень биологической организации мы ни рассматривали, попытки проанализировать ситуацию будут напрямую зависеть от нашей способности понять, каково там управление информацией. Это путь перехода от описания сложной системы к ее пониманию. Как только нам удастся это совершить, мы сможем увидеть, как порхающие бабочки, питающиеся сахаром бактерии, развивающиеся зародыши и все прочие жизненные формы совершают качественный скачок, преобразуя информацию в продуктивное знание, которое могут использовать для достижения своих целей выживания, роста, воспроизводства и развития.

Благодаря поступательно возрастающему пониманию химических и информационных основ жизни набирает силу наша способность не только понимать жизнь, но и вмешиваться в деятельность живых существ. Поэтому, прежде чем воспользоваться уроками, которые мы извлекли из восхождения на наши пять ступенек, для определения, что такое жизнь, я бы хотел поразмышлять над тем, как мы можем использовать знание биологии для того, чтобы изменить мир.

Изменить мир

В 2012 г. я должен был отправиться на антарктическую научную станцию в Скотт-Бейс. Мне всегда хотелось посетить огромную замерзшую пустыню за Южным полярным кругом – буквально на краю Земли, – и наконец шанс выпал. Перед поездкой нужно было пройти стандартное медицинское обследование, однако результаты оказались далекими от стандарта. Впервые в жизни мне пришлось столкнуться с фактом, что я смертен.

У меня были серьезные неполадки с сердцем. В двухнедельный срок после этого нежданно-негаданного открытия я оказался в операционной под наркозом. Хирург вскрыл грудную клетку и обнаружил поврежденные кровеносные сосуды, неспособные питать сердечные мышцы достаточным количеством крови. Затем врач извлек четыре коротких сегмента грудной артерии и вены из ноги и вставил их в сердце, чтобы шунтировать неисправные участки. Через несколько часов я проснулся, покромсанный, с синяками, но с отремонтированным сердцем.

Эта операция спасла мне жизнь. Помимо высокого мастерства врачей, лечивших меня, и их сострадания, успех операции всецело определялся нашим пониманием того, что есть жизнь. Каждый шаг направлялся знанием человеческого тела, его тканей, клеток и химической природы. Анестезиолог был уверен, что его лекарства отключат мое сознание, но потом его вернут. В мое сердце был введен раствор, который полностью остановил его биение на несколько часов. Раствор содержал калий в известной врачам концентрации, которой было как раз достаточно, чтобы изменить химический состав клеток сердечной мышцы и расслабить ее. Мое сердце и легкие дублировало устройство, благодаря которому кровь правильно насыщалась кислородом и поступала с заданной скоростью. В ходе операции и после мне давали антибиотики, сдерживающие патогенные бактерии. Без всех этих накопленных знаний о жизни вряд ли мне было бы суждено писать сегодня эти строки.

На протяжении всей истории большинство людей умирало не из-за старости, а из-за инфекционных болезней. Нашествия бактерий, вирусов, грибков, червей и кучи прочих паразитов, а также моровые поветрия унесли бесчисленные миллионы жизней, многих из них еще в младенческом возрасте. Бубонная чума, пронесшаяся по миру в XIV в., убила почти половину жителей тогдашней Европы. На протяжении истории смерть всегда ждала за углом.

Сегодня это не совсем так. Там, где имеются вакцины, санитарная гигиена и антибактериальные лекарства, мы располагаем средствами предотвращения, лечения и сдерживания широкого спектра некогда смертельных инфекционных болезней. Даже ВИЧ, о котором в свое время кричали как о новой Великой чуме, ныне при должном уходе можно лечить как стойкое хроническое заболевание. По прошествии тысячелетия, в котором медицина основывалась по преимуществу на предрассудках, туманных объяснениях и массе непроверенных и нередко рискованных снадобий, такой переход выглядит прямо-таки чудом. Он строится целиком на нашем понимании жизни, рожденном учеными и затем распространившемся на весь мир.