Книга Адди Просса ‘Что такое жизнь? Как химия становится биологией‘ вышла через семьдесят лет после выхода книги Эрвина Шрёдингера ‘Что такое жизнь?’. Время прошло, вопрос остался.
Некоторое время назад я прочитал статью Адди Просса, На пути к общей теории эволюции: Расширение теории Дарвина на неорганические вещества. Статья особого впечатления не произвела. Тем не менее, когда я увидел, что у Адди Просса есть книга на эту тему, я решил с ней познакомиться. Я размышлял над проблемой возникновения жизни давным-давно, еще во времена исторического материализма (тогда мне нравились работы Пригожина). Поэтому я решил познакомиться более подробно с тем, что говорят по поводу происхождения жизни в настоящее время.
Книга в целом мне понравилась и я могу рекомендовать ее тем, кто интересуется вопросами возникновения жизни. Книга написана легко, в ней нет уравнений и формул, однако все проблемы описаны достаточно полно. Для меня особенно интересно было описание исследований реплицирующихся РНК (мир РНК).
В статье я искал решение, которое предлагает Адди Просс. Поскольку решение меня не удовлетворило, то статья особого энтузиазма не вызвала. В книге же мне понравилась именно постановка вопросов. В конечном итоге, главная задача настоящего ученого — это ставить вопросы, решением которых могут затем заниматься, например, аспиранты.
В первой главе (Живые существа очень странны) рассматриваются характеристики жизни. Далее следует глава Поиски теории жизни, где коротко рассмотрена история вопроса. С точки зрения автора книги не следует спешить с определениями что такое жизнь, поскольку хорошее рабочее определение можно получить только в случае достижения понимания вопроса.
Третья глава Понять ‘понимание’ по-моему не удалась — см. цитаты ниже. Упор Адди Просса исключительно на индукцию явно не срабатывает. Во второй части третьей главы обсуждается редукционизм и холизм. Должен сказать, что эта часть третьей главы понравилась мне больше.
Три последующие главы с моей точки зрения являются центральными:
- 4. Стабильность и нестабильность
- 5. Запутанная проблема происхождения жизни
- 6. Кризис идентичности в биологии
В четвертой главе вводится концепция динамической кинетической стабильности, которая будет положена в основу решения, предлагаемого автором книги в двух заключительных главах. Отмечу, что концепция качественная и по всей видимости не может быть переведена на количественный уровень. В пятой главе рассматриваются два подхода в происхождению жизни: исторический и антиисторический. В рамках первого предполагается понять, как жизнь произошла на Земле, какие последовательности трансформаций следовали друг за другом. Второй подход связан с пониманием того, что такое жизнь и как она произошла на принципиальном уровне. Адди Просс сомневается в том, что исторический путь исследования происхождения жизни приведет к успеху, поскольку имеющаяся информация на этом пути противоречива. Он считает, что можно достигнуть понимания жизни вторым путем. В шестой главе вопрос ставится ребром: с кем вы мастера биологии? Краткое изложение ниже.
Сильное отличие между живой и неживой природы, странные с точки зрения химии свойства живых систем, и нерешаемые проблемы при объяснении происхождения жизни привели к научным затруднениям, которые испытывает современная биология. Три главных и связанных вопроса о жизни остаются нерешенными:
- Что такое жизнь?
- Как жизнь появилась?
- Как можно создать жизнь в лабораторных условиях?
Три вопроса неразрывно связаны между собой и невозможно найти ответ на один из вопросов, не зная ответы на два других. Несмотря на значительные успехи молекулярной биологии, остается крайне неясным, что такое жизнь.
Карл Вёзе (Carl Woese): Сравнение состояния биологии с физикой в конце девятнадцатого века. Утверждения, что в биологии все принципиальные вопросы решены напоминают утверждения о конце физики в знаменитой речи лорда Кельвина. Направляющие идеи в биологии достигли своего предела.
Что вышло не так? Путь от Дарвина к современной биологии был извилистым. Дарвин отверг супранатуральное происхождение жизни и человека. Однако концепция естественного отбора была окончательно принята в биологии только через восемьдесят лет после публикации Происхождение видов в рамках современного эволюционного синтеза (естественный отбор + генетическая наследственность).
Развитие молекулярной биологии (ДНК, РНК, белки, расшифровка генома человека). Билл Клинтон после завершения проекта (2000): «Сегодня мы изучаем язык, на котором Бог создал человека.» Однако на момент написания книги (2014) обещания 2000-ого года крайне далеки от исполнения. Есть осознание того, что жизнь сложнее, чем последовательность трех миллиардов букв.
Стюарт Кауфман (Stuart Kauffman): Несмотря на большие достижения в микробиологии, ключевой вопрос о жизни остается неотвеченным. … По-прежнему, не ясно, что делает клетку живой.
Проблема связана со сложностью организации, с которой не справляется редукционизм. Редукционизма достаточно для понимания того, как работают часы, но в случае рассмотрения жизни успехи на этом пути ограничены. Взгляд на жизнь как на механизм не приводит к успеху.
Тибор Ганти (Tibor Gánti): У живых систем особые свойства возникают не из-за конкретных веществ из которых сделана система, а из-за их организации. Именно организация делает жизнь уникальным феноменом.
Одно из обсуждаемых решений в биологии связано с утверждением, что физика и биология связаны с разными философиями науки. Следовательно биология не сводится к физике. Возврат к холизму в биологии. Системная биология.
Молекулярная биология исследует молекулярные механизмы. Системная биология рассматривает взаимодействия с точки зрения всей системы. У системы есть свои свойства и именно эти свойства могут дать понимание (insight) для биологии. Системная биология использует возникающие свойства, как только возникают проблемы с пониманием. Однако это может дать только иллюзию понимания.
Проблема телеономии. Жак Моно (Случай и необходимость) — возникновение телеономии является центральной проблемой биологии. Как целеустремленные системы возникли из бесцельной вселенной? Объявление телеономии возникающим свойством приводит к иллюзии решенности проблемы или к переносу проблемы в разряд неинтересным и поэтому не требующих решения.
Основной вывод. Подход Дарвина позволил достичь унификации в биологии, но за это пришлось заплатить отрывом биологии от физики: биология опирается на принципы, которые нельзя свести к физике.
Два других подхода к решению сложности живых систем.
Илья Пригожин. Необратимая термодинамика, системы далекие от равновесия. Самоорганизация в диссипативных системам. Связь с жизнью тем не менее остается открытой. Подход не приводит к пониманию биологических явлений. John Collier: Нет свидетельств применения необратимой термодинамики к живым системам, где были бы получены нетривиальные результаты.
Джон Конвей: игра Жизнь. Возникновение сложных структур в клеточных автоматах. Простые правила приводят к сложным системам. Однако эти исследования не привели к дополнительному пониманию жизни.
В чем заключается выход из сложившейся ситуации? Системная химия!
Последние две главы описывают решение Адди Просса:
- 7. Биология — это химия
- 8. Что такое жизнь
Я не буду описывать решение, оно такое же, как в статье. Мне больше понравилась постановка вопроса и критика. Отмечу только два момента. Адди Просс говорит, что есть две химии, обычная и репликативная, причем последняя как раз называется биологией. Далее оказывается, что химия помогает однозначно сказать, на каком уровне происходит эволюция: все происходит на уровне популяции: популяция все, индивидум ничто. Реплицирующиеся РНК молекулы появляются и исчезают, поэтому динамическую кинетическую стабильность можно найти только в популяции реплицирующихся молекул.
Информация
Addy Pross, What is Life? How chemistry becomes biology
Gert Korthof: отзыв на книгу. На страничке также другие полезные ссылки, относящиеся к книге. http://wasdarwinwrong.com/korthof99.htm
Обсуждение
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/123080.html
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/123312.html
08.04.2016 Адди Просс: Понять ‘понимание’
Ниже я переведу несколько цитат, которые передают то, что Адди Просс говорит о понимании и научном методе.
«В научном мире мы стремимся достигнуть понимания мира вокруг нас посредством применения научного метода.»
«В самом центре научного метода находится процесс индукции, способ рассуждения, чьи корни можно увидеть в античной греческой философии, но который достиг научной известности после описания его Фрэнсисом Бэконом.»
«Индуктивное рассуждение включает в себя достижения общих заключений из набора эмпирически получаемых фактов — что можно упрощенно назвать как распознавание паттернов.»
«В действительно все когнитивные существа, человеческие и нечеловеческие, повседневно используют этот метод, сознательно или подсознательно, в процессе, который глубоко укоренился в нас в рамках эволюции. Да, твоя собака, несмотря на ее незнание трудов Бэкона, или говоря обобщенно, несмотря на незнание эпистемологии, также повседневно использует индуктивный метод.»
«Но потребовался гений Исаака Ньютона, чтобы распознать гораздо более широкий паттерн, который связывает поведение падающих яблок с орбитами небесных звезд.»
«Однако это означает, что не существует абсолютного глубокого понимания того, почему яблоки падают. Гравитация — это всего лишь имя общего паттерна, к которому принадлежит падение яблок.»
«В конечном счете все научные объяснения построены на индукции — они включают в себя всего лишь распознавание паттернов и ассоциацию специфического с паттерном.»
«Мы использовали термин ‘паттерн’ для описания того, что ищется в рамках индуктивного метода, хотя ученые обычно используют другие термины, такие как гипотезы, теории, законы (если перечислить основные из них), при этом разница находится в основном в степени того, насколько паттерн был подтвержден.»
«Если мы будет помнить, что каждая гипотеза, теория или закон в конечном итоге всего лишь паттерн, то день, когда теория или закон будут изменены или отменены, вызовет меньше удивления и меньше дезорганизации.»
«Не существует фундаментального объяснения для любого феномена и лучшее, что возможно, это сказать, что паттерн является объяснением.»
«Следует подчеркнуть, что один набор наблюдений может быть иногда интерпретирован разными способами и, таким образом, может привести к распознавания нескольких разных паттернов.»
«В заключение, когда система одновременно может быть отнесена к нескольким паттернам, вопрос, какой из паттернов лучше, может вполне зависеть от конкретного приложения.»