Объяснить феномен жизни

М. Кацнельсон и Е. Кунин. Фото из личных архивов
М. Кацнельсон и Е. Кунин. Фото из личных архивов

Кратко прокомментировать интервью Михаила Кацнельсона для меня, безусловно, большое удовольствие. Миша наделен великолепным даром объяснять сложные и глубокие понятия доступно, интересно и одновременно корректно. Очень, очень редкий талант. Наше с Мишей сотрудничество — одно из главных событий в моей жизни за последние годы, да, в общем-то, и за всю, не короткую уже научную биографию.

Как и Миша, я не берусь оценивать, так сказать, абсолютную ценность наших работ, всё это еще не устоялось, и вообще, цыплят по осени… Но для меня эта деятельность невероятно интересна и, конечно же, помогла мне посмотреть на биологическую эволюцию по-новому. Ну, мне кажется, что мы сформулировали по крайней мере одну важную идею, которую еще предстоит воплотить в строгую теорию, уж не знаю, нам это удастся или кому-то другому — хотелось бы, конечно…

И вот на этой идее я остановлюсь чуть подробнее и не то чтобы возражу Мише, но может быть, слегка разовью и почеркну нетривиальность наших построений. Миша упоминает статьи Пайнса и Лафлина, в которых они сравнивают биологические системы со стеклом. Эти статьи достаточно важны и, безусловно, нас стимулировали, но сравнение по сути тривиально. В общем-то, они просто говорят, что биологические системы имеют некий средний уровень упорядоченности: не кристалл, но и не жидкость, и в этом смысле похоже на стекло. Ну, в общем, тот же самый апериодический кристалл Шрёдингера, ничего нового.

Наше утверждение в другом: в основе возникновения сложности, в любой системе — как в физике, так и в биологии — лежат конфликты между взаимодействиями на разных уровнях, которые ведут к так называемым фрустрированным состояниям. Как я понимаю в основном со слов Миши, в физике конденсированного состояния это более или менее общепризнанный механизм возникновения паттернов в стеклах и других средах (хотя и там это понято недавно).

А вот формулировка этого принципа фрустрации как основы биологической сложности, мне кажется, новое в нашей работе. Еще раз, у нас нет строгих определений и настоящей теории, как справедливо подчеркивает Миша, но есть множество примеров на всех уровнях биологической иерархии, которые, как мне кажется, делают концепцию убедительной. Яркий пример — многоклеточный организм, его сложность основана на конфликте между индивидуальными клетками, которые стремятся размножаться, и коллективом клеток (ткани, органы), который это размножение сдерживает. На этом основано функционирование сложной системы… Ну, а что бывает, когда баланс нарушается, всем известно…

И еще два слова о «биологических законах». Миша, конечно, абсолютно правильно подчеркивает, что биология не может требовать никакой модификации фундаментальных законов физики. Другого уравнения Шрёдингера нам точно не надо. Однако, по-моему, биологические законы могут существовать, и обосновать их — интереснейшая задача. Это именно законы коллективного поведения.

Я не могу их сейчас сформулировать, но могу наметить две области, где их надо искать. Первая — сложность на основе фрустрации, как говорилось выше. Это общефизические закономерности, не специально биологические. Вторая — репликация цифровых носителей информации, которая при соблюдении некоторых весьма общих условий, неизбежно ведет к эволюции. Мне кажется, на стыке этих двух принципов и лежит объяснение феномена жизни. Будем стараться понять глубже — может, и ­докопаемся.

Евгений Кунин,
вед. науч. сотр. Национального центра биотехнологической информации Национальной медицинской библиотеки Национальных институтов здравоохранения США

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

7 комментариев

  1. Феномен фрустрации, как общефизической закономерности, возможно, поможет внести вклад в науку не только биологам и физикам, но и химикам, геологам …

  2. Сибиоз М. Канцельсона и Е. Кунина -это подарок для понимания развития «цветущей сложности» эволюционирующих систем. Благодаря Якунина рискнул написать для псхологов книгу «Преадаптация к неопределенности: непредсказуемые маршруты эволюции"/2018/. Важно видеть не только эволюционный смысл фрустрационный, конфликта, но и кооперации, взаимопомощи в эволюции/Кропоткин, Гамильтон /!

  3. Как понимаю, проблема возникновения жизни во многом — как перепрыгнуть через «ущелье» бесконечно малой вероятности возникновения химической структуры, способной к некоей изменчивости и саморепликации. После этого включается механизм конкуренции таких структур за ресурсы и далее фактически только вопрос времени. А «прыжок» бесконечно маловероятен. Но в физике много и других весьма маловероятных событий. Какова вероятность, что в ванне сама собой возникнет циркуляция воды? Много выше вероятности «зарождения жизни», но также фактически не реализуемая. Но выньте пробку, и через некоторое время циркуляция налицо. По аналогии, применительно к жизни, может вопрос таков — каковы должны быть внешние неравновесные условия системы богатой «органическими кирпичиками», чтобы возникла первичная система способная к изменению и репликации?

  4. Боюсь, что оптимизм Евгения может не оправдаться. Если живое не сводится к физическим законам и нужны биологические, то не окажется ли, что и законы информатики окажутся недостаточными? Т. е. живое это не только элементарные частицы (со своими законами) плюс информация (пусть и крайне сложная и многоуровневая). Я, лично, полагаю, что во всяком случае человек точно не сводится только к этому.

    1. … В МИРЕ НАУКИ № 11−2018…
      ЛЮДИ.
      Почемумы не похожи ни на один другой вид на земле…

  5. Для того, чтобы объяснить феномен жизни недостаточно рассматривать лишь эволюцию, появление жизни. Конечно, это достойная задача, но есть и другая, не менее достойная. Нужно еще объяснить феномен поддержания индивидуальной жизни. Гомеостаз противодействует деградации живого при воздействии внешней среды. При этом система не всегда возвращается к прежнему состоянию, а находит другое тоже устойчивое. Момент возникновения фрустрации есть и здесь: при отклонении от оптимума возрастает нестабильность и это ведет к нахождению оптимума. Это напоминает процесс направленной диффузии броуновских частиц к полюсу холода.

  6. =Объяснить феномен жизни=

    Очень хорошее и очень достойное двух таких ученых мужей намерение. Может, наконец-то, мы получим ответ на давний вопрос «что такое жизнь» и дадим ей строго научное определение?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (4 оценок, среднее: 4,75 из 5)
Загрузка...
 
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: