Мировые загадки сегодня

Мы говорили, что основной элемент органического мира — углерод образует молекулы тетраэдральной структуры, и тоже с четырьмя связями. Таковы метан, метанол (древесный спирт) и другие углеводороды. Кстати, напомним, что тетраэдр — четырехгранник, все грани которого — треугольники. Вряд ли можно считать простым совпадением тетраэдральную форму наипростейших «кирпичиков» органического мира — углеводородных соединений и молекул воды — второй основы живого. В этой одинаковости, сопровождающейся чрезвычайной активностью, подвижностью и схожей «чуткостью» к определенным процессам, по всей вероятности, кроется еще одна не совсем познанная закономерность природы, ведущая в конечном результате к неизбежному образованию сверхсложных биологических молекул.

Чтобы прояснить, какие силы сказываются на изменениях скорости оседания частичек в пробирках и как они, эти силы, могу действовать на коллоидальный вязкий комочек, сделаем еще одно отступление.

Современные точные науки (в первую очередь физика и химия) стоят на крепчайшем фундаменте — воспроизводимости изучаемых явлений. Если ученый А правильно открыл какое-то явление, точно описал условия эксперимента, то ученые Б и В получат тот же самый результат и в 10, и 100, и 100 000 случаях при тех же условиях. Профессор А. И. Китайгородский в книге «Реникса» писал: «…Дело в том, что символом веры всякого естествоиспытателя, правилом, без которого не могла бы существовать наука, является положение: если природу поставить несколько раз в одинаковые условия, то она должна откликнуться на тождественные ситуации одинаковым образом. Вот это и значит воспроизводимость факта».

Но тут есть одна загвоздка. В природе, как известно, существуют простые «закрытые» системы, обменивающиеся с внешней средой только энергией, и «открытые», обменивающиеся энергией и веществом. Все живые существа, с их постоянным обменом веществ, являются сложными открытыми системами. Но не только живые. Водные растворы, эти неоднородные сложные молекулярные построения, также являются открытыми системами.

Давно было установлено, что практически результаты многих точных опытов, проводимых с открытыми системами, даже если они проводились в совершенно одинаковых условиях, всегда колеблются или, как говорят ученые, флуктуируют. В переводе с латинского это означает колеблющийся, изменчивый. В чем здесь дело? Твердо веря в несокрушимость принципа воспроизводимости, биологи были склонны в любом своем опыте допускать погрешности и горячо надеялись, что со временем физика и математика выведут биологию на пути высокой точности.

Точность действительно начала утверждаться в биологии. И тут случилось прямо противоположное тому, что от нее ожидали. Более тщательные измерения показали, что флуктуации есть даже там, где их раньше не могли обнаружить, а в опытах, где они были известны ранее, установили постоянное изменение этих колебаний.

Живые организмы и вообще сложные открытые системы развились и существуют в непосредственном контакте со всеми силами природы, в том числе воздействиями космоса. Конечно, и простые закрытые системы подвергаются воздействию всех сил природы и должны бы на них реагировать. Но сложное построение открытых систем позволяет реагировать на ничтожно малые воздействия окружающей среды. Вот вам наглядный пример. Один грамм вещества в коллоидальном состоянии обладает поверхностью в целый квадратный километр! На этой обширной поверхности возникают электрические заряды, на нее опираются жидкие структуры, тут возникают силовые поля. И все вместе это может мгновенно измениться под влиянием даже фантастически малых сил. А ведь живое как раз и построено из подобных коллоидов, жидких структур, необычайно сложных миллионных и миллиардных сочетаний атомов. Качественно это, как мы уже говорили, формы движения материи, находящиеся совсем на другом уровне, чем атомы или простые молекулы.

Вот что еще принципиально важно. Открытые системы, как правило, не выносят мощных, грубых воздействий, будь то просто удар — физическое приложение механической силы, нагрев, электрический ток, магнитные и другие силы. Все это калечит и убивает жизнь. В жизненных процессах действуют малые электрические и магнитные поля, малые температуры, давления, свечения. Настолько малые, что о многих процессах мы узнали недавно (скажем, о биотоках) или только теперь узнаем (например, о своеобразном, чрезвычайно слабом свечении белковых веществ).

Итак, сложно организованное вещество — это «деликатное» царство слабых сил, и оно способно реагировать на самые малые воздействия окружающей среды, в то же время не замечая или просто разрушаясь от сильных воздействий.