Что сложнее клетка или компьютер
Обновлено: 02.07.2024
Иными словами, откуда клетка знает, что она формирует тот или иной орган или ткань: ногти, кости, волосы, сердце и тп?
Геном определяет все свойства клетки, это ее «программа поведения».Программа у всех клеток зародыша одинаковая,но вскоре клетки начинают вести себя по-разному: одни превращаются в клетки кожи, другие — в клетки кишечника, и так далее. Это происходит благодаря тому, что клетки обмениваются информацией — посылают друг другу химические сигналы и меняют свое поведение в зависимости от того, какие сигналы они получили от соседей.Сигналы могут быть и физическими: клетки могут «чувствовать» своих соседей, куда они ее тянут или толкают. Кроме того, кое-какие сигналы приходят и из внешнего мира. Например, клетки зародышей у растений чувствуют земное притяжение и принимают его в расчет, когда решают, как им себя вести. Например, те клетки, у которых клетки-соседи есть только сверху, начинают превращаться в корень, а те, у которых соседи только снизу, — в стебель.Яйцеклетка может с самого начала иметь простенькую «разметку»: один ее полюс может отличаться от другого по концентрации каких-нибудь веществ.Программа поведения у всех клеток изначально одна и та же, но может быть довольно сложной и состоять из нескольких отдельных наборов правил.То, какой из наборов правил данная клетка будет выполнять,зависит от получаемых клеткой сигналов.Каждое отдельное «правило» выглядит примерно так: «если выполняются такие-то условия, сделай такое-то действие». Основные действия, которые делают клетки, — это включение или выключение определенных генов.Включение или выключение гена меняет свойства клетки, и она начинает по-другому себя вести, по-другому реагировать на сигналы. Клетки зародыша на самом деле находятся в разных условиях — это просто само собой так происходит в процессе деления клеток. Кто-то оказался внутри, кто-то снаружи, кто-то снизу, кто-то сверху, в ком-то концентрация вещества А высокая (потому что данная клетка сформировалась из той части яйцеклетки, где этого вещества было много), а в ком-то вещества А мало. Еще у клеток может быть «счетчик делений»,сообщающий сколько раз яйцеклетка уже поделилась. Этот счетчик тоже химический: в яйцеклетке изначально были определенные вещества, запас которых не пополняется во время развития зародыша, и по тому, сколько в клетке осталось этих веществ, можно понять, сколько делений прошло с момента начала развития.В ходе развития зародыша то тут, то там появляются особые «управляющие центры» — группы клеток, выделяющие то или иное вещество, которое служит для других клеток сигналом и влияет на их поведение. Но при этом все клетки по-прежнему ведут себя в строгом соответствии с изначальной генетической программой, которая у всех одна и та же. Управляющие центры возникают сами, путем самоорганизации, никто их нарочно туда не вставляет. И никакого «единого централизованного руководства», тем более осмысленного, разумного, для этого не требуется.в геноме нет «чертежа» взрослого организма, а есть только программа поведения отдельной клетки. Взрослый организм «самоорганизуется» за счет того, что каждая клетка строго следует одной и той же программе поведения.Закодировать в геноме чертеж взрослого животного было бы намного сложнее, чем такую программу.Программа сама по себе гораздо проще,чем получающийся в результате организм. А еще, если бы наше развитие шло не путем самоорганизации на основе программы, а по чертежу, нам было бы гораздо труднее эволюционировать.Лет сто назад, когда ученые еще не знали законов развития эмбриона, многое в эволюции казалось им непонятным.Некоторые ученые удивлялись, как могут в процессе эволюции удлиниться все четыре ноги одновременно — ведь для этого, рассуждали они, нужно, чтобы мутации одновременно изменили длину сразу всех четырех ног!Если бы в геноме был записан чертеж взрослого организма, то потребовалось бы внести в этот чертеж целых четыре поправки, чтобы увеличить длину четырех ног. Теперь-то мы знаем, что развитие идет по программе, в которую достастаточно внести всего одно изменение, чтобы длина всех четырех конечностей изменилась, причем изменилась одинаково.
Они работают по программе, для них написанной. Назвается программа - геном.
В XIX веке Чарльз Бэббидж, разрабатывая проект своей вычислительной машины, опирался на механические элементы. ЭНИАК, первая современная универсальная ЭВМ, созданная в середине 40-ых, базировалась на особенностях работы вакуумных ламп. Сегодня компьютеры используют транзисторы на основе полупроводниковых элементов для проведения логических операций.
Команда биоинженеров Стэнфордском университете в свою очередь создала логический элемент из генетического материала, который получил название биологический транзистор или транскриптор. Об этом они сообщили в журнале Science 28 марта этого года.
В публикации исследователи описали универсальную систему генетических транзисторов внутри функционирующей клетки, которая может включаться или отключаться при определенных условиях. Авторы исследования высказывают надежду, что со временем такие группы транзисторов могут стать микроскопическими живыми компьютерами.
Компьютеры такого рода могут выполнять разнообразные задачи: определять наличие какого-либо токсина, считать количество делений раковой клетки или предоставлять детальную и точную информацию о действии препарата на какой-либо вид клеток. К примеру, чтобы избежать неконтролируемого деления раковых клеток, можно запрограммировать компьютер внутри клетки на смерть при достижении определенного порога количества делений.
Дрю Энди (на фотографии) надеется, что в будущем будет возможным помещать миниатюрные компьютеры в любую живую клетку, однако замечает, что речи о замене кремниевой микроэлектроники не идёт. Не предвидится замены кремниевой начинки телефонов или ноутбуков на живые ЭВМ, но компьютеры будут работать там, где кремний никогда не смог бы.
Команда продемонстрировала работу биокомпьютеров на примере бактерии E. Coli, что весьма типично для генетических исследований. «Транскрипторы» используют особые ферменты для контроля потока полимеразы РНК вдоль цепочек ДНК подобно тому, как миллионы кремниевых транзисторов в компьютерах управляют током электронов. Выбор ферментов транскрипторов — трудоёмкая и важная задача, поскольку они должны быть работоспособны как в бактериях, так и в грибках и животных клетках.
Как и обычные кремниевые транзисторы, транскрипторы позволяют маленькому току управлять поведением большего. Малое изменение активности фермента (затвор транскриптора) приведёт к большому изменению связанных генов (канал). Комбинируя транскрипторы, исследователи создали полный набор элементов булевой логики — биологические эквиваленты И, И-НЕ, ИЛИ, исключающего ИЛИ и исключающего НЕ-ИЛИ. С набором таких элементов биологический компьютер сможет выполнять вычисления внутри клетки.
Для проведения вычислений в клетке, тем не менее, требуется биологическое устройство для хранения данных, и эксперименты по кодированию информации в генетическом материале уже проводились. Не следует ожидать быстрого появления производительных биологических компьютеров, но вполне возможно распространение, например, нового типа лекарств. В надежде на развитие технологии биологических вычислений исследователи из Стэнфорда передали дизайн (био)логических элементов в общественное достояние.
Все живые предметы состоят из клеток
Идея Луизи проста, и с ней трудно спорить. Каким образом вы собрались создавать рабочую метаболическую систему или самовоспроизводящуюся РНК, каждый из которых опирается на наличие большого количества химических веществ в одном месте, если вы сначала не сделаете контейнер, который удерживает все молекулы вместе.
Идеи Луизи можно проследить аж до Александра Опарина и рассвета науки о происхождении жизни в СССР, которых мы обсудили в первой части. Опарин подчеркнул тот факт, что некоторые химические вещества образуют сгустки — коацерваты — которые могут держать другие вещества внутри. Он предположил, что коацерваты были первыми протоклетками.
Появилась задача собрать такие протоклетки из всего необходимого материала. Несмотря на множество попыток за много лет, Луизи так и не сделал ничего хоть мало-мальски убедительного. И тогда, в 1994 году, он осмелился сделать дерзкое предположение. Он предположил, что первые протоклетки должны были содержать РНК. Более того, эта РНК должна была уметь воспроизводиться внутри протоклетки.
Как-то клетка все же появилась
Клетка с внешними стенками, но без внутренностей, мало что может. Возможно, она могла бы делиться на дочерние клетки, но не передавала бы никакой информации о себе потомству. Она могла начать развиваться и становиться более сложной только при наличии некоторых генов.
Почти вся жизнь одноклеточная
В 2001 году Шостак и Луизи изложили свое видение этого единого подхода. В работе, опубликованной в Natire, они заявили, что должно быть возможность создать простую живую клетку с нуля, разместив реплицирующуюся РНК в обычной капле жира.
Спустя два года Шостак и двое его коллег объявили о большом успехе.
Везикулы — это простые контейнеры, состоящие из липидов
Они экспериментировали с везикулами: сферическими каплями с двумя слоями жирных кислот на внешней стороне и центральным жидким ядром. Пытаясь найти способ ускорить создание везикул, они добавили малые частички глины под названием монтмориллонит. Везикулы начали формироваться в 100 раз быстрее. Поверхность глины выступили катализатором, как некий фермент.
Более того, везикулы могли поглощать как частицы монтморрилонита, так и цепи РНК с поверхности глины. Теперь эти протоклетки уже содержали гены и катализатор, и все из одной простой добавки. Решение добавить монтмориллонит было принято не просто так. За несколько десятилетий много работ предположили, что монтмориллонит и подобные ему глины могли иметь важное значение для происхождения жизни.
Кусок монтмориллонита
Монтмориллонит — это обычная глина. В настоящее время она используется для самых разных дел, из нее даже кошачий наполнитель делают. Образуется она, когда вулканический пепел расщепляется погодой. Поскольку ранняя Земля изобиловала вулканами, кажется вероятным, что на ней было и много монтмориллонита.
Еще в 1986 году химик Джеймс Феррис показал, что монтмориллонит выступает катализатором, который помогает формироваться органическим молекулам. Позже он обнаружил, что глина также ускоряет формирование малых РНК.
И тогда Феррис предположил, что эта невзрачная глина могла быть местом зарождения жизни. Шостак принял эту идею и включил ее в работу, используя монтмориллонит для строительства своих протоклеток. Годом спустя Шостак обнаружил, что его протоклетки могут расти сами по себе.
Чем больше молекул РНК оказывалось в протоклетке, тем выше было давление на наружную стенку. Похоже, желудок протоклетки был забит и она была готова сходить по-большому. Чтобы компенсировать это, протоклетка приняла больше жирных кислот и включила их в стенки, благодаря чему раздулась еще больше и ослабила напряжение.
Что важно, она взяла жирные кислоты из других протоклеток, в которых было меньше РНК, заставив их сократиться. Будто бы протоклетки соперничали и та, у которой было больше РНК, побеждала. Но если протоклетки могут расти, может они и делиться могут? Сможет ли протоклетка Шостака воспроизвести себя?
Клетки делятся на два
Существует множество способов заставить везикулы делиться. Например, можно добавить сильный поток воды. Осталось только заставить протоклетки делиться и не терять кишки. В 2009 году Шостак и его студент Тинг Чжу нашли решение. Они сделали немного более сложные протоклетки с наружными стенками в несколько слоев, напоминающие слои лука. Несмотря на такую сложность, эти протоклетки все еще было просто создать.
Когда Чжу кормил их жирными кислотами, протоклетки росли и меняли форму, вытягиваясь в длинные канатоподобные цепочки. После того, как протоклетка становилась достаточно длинной, легкой приложенной силы достаточно, чтобы разбить ее на десятки мелких дочерних протоклеток.
Каждая дочерняя протоклетка содержала РНК родительской протоклетки и не теряла ни одной РНК. Более того, протоклетки могли повторять цикл постоянно, дочерние протоклетки росли и делились. Эту часть проблему, похоже, решили.
В последующих экспериментах Чжу и Шостак нашли еще больше способов заставить протоклетки делиться. Но все равно протоклеткам многого недоставало. Луизи хотел, чтобы протоклетки тиражировали РНК, но РНК просто сидела в них и ничего не делала. Чтобы показать, что его протоклетки могли быть первой жизнью на Земле, Шостаку нужно было заставить РНК внутри них воспроизводиться.
Первая клетка должна была вмещать химию жизни
Оргел обнаружил, что при определенных обстоятельствах цепи РНК могут копироваться таким образом без какой-либо помощи ферментов. Возможно, именно так первая жизнь создала копии своих генов.
К 1987 году Оргел мог взять цепь РНК длиной в 14 нуклеотидов и создать дополняющие цепи длиной тоже в 14 нуклеотидов. Больше ему сделать не удалось, но этого было достаточно, чтобы заинтриговать Шостака. Его ученица Катажина Адамала попыталась запустить такую реакцию в протоклетках.
Они обнаружили, что для работы такой реакции нужен магний. Но магний уничтожил протоклетки. Впрочем было и простое решение: цитрат, который почти идентичен лимонной кислоте и который присутствует во всех живых клетках.
Протоклетки Шостака могут жить в сильном тепле
Всего за десять лет исследований команде Шостака удалось совершить невероятное.
Они создали протоклетки, которые сохраняют свои гены, при этом забирая полезные молекулы снаружи. Эти протоклетки могут расти и делиться и даже соперничать между собой. РНК может воспроизводиться внутри них. С какой стороны ни посмотри, они были похожи на первую жизнь.
Еще они были весьма устойчивыми. В 2008 году группа Шостака обнаружила, что эти протоклетки могут переживать нагрев до 100 градусов по Цельсию, температуры, которая уничтожает большинство современных клеток. Следовательно, эти протоклетки были похожи на первую жизнь, которая должна была переживать сильное тепло от постоянных ударов метеоритов.
Молекулы жизни ведут себя крайне сложно
Или - живая клетка, как огромный космический корабль.
Современное представление биофизиков о клетке.
Более двух столетий полагали, что жизнь эволюционирует, двигаясь от простого к сложному, от менее приспособленного к более приспособленному, а, следовательно, от менее агрессивного к более агрессивному и от слабого к сильному.
Считалось, что вначале на Земле присутствовали лишь простейшие формы жизни, а затем появились более сложные организмы. Причем представление о простейшей форме жизни, а иначе говоря, о живой клетке были ограничены наличием совершенно несовершенных микроскопов.
В семнадцатом веке, в 1665 году, впервые увидел и зарисовал клетки растения известный естествоиспытатель, Роберт Гук. Гук рассмотрел срез пробки еще совсем допотопным микроскопом.
Он надеялся найти ответ на вопрос, почему пробковое дерево хорошо плавает. Но увидел, что тончайшие срезы пробки состоят из мелких ячеек, напоминающих соты.
К началу восемнадцатого века, усовершенствованными микроскопами, ученые разглядели клетки живых организмов и одноклеточные организмы.
Чешский ученый Ян Пуркине в 1825 году открыл наличие ядра в клетке и ввел термин протоплазма.
Долгое время клетка представлялась простым пузырьком, заполненным желе, в котором плавало микроскопическое ядрышко, а из такого представления делался вывод, что все живое обладает такой простейшей структурой. Именно на это предположение опирался Чарльз Дарвин, разрабатывая свою теорию.
С появлением современных электронных микроскопов (МЕТ 3М, ПРЭМ, СТМ, СЗМ, АСМ, БОМ, …), позволяющих получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, имеющих разрешающую способность порядка 0,4 нанометра, содержимое клетки предстало перед учеными, как нечто невероятное.
Стало ясно, что сложность одной живой клетки сопоставима, а, по мнению некоторых ученых, гораздо сложнее и загадочней целой системы галактик.
И, вполне возможно, что Живая ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ КЛЕТКА, это вообще, Самое совершенное, что есть во вселенной.
Очень интересно выразил свою мысль о том, что содержит в себе и, как функционирует живая клетка, известный ученый в области микробиологии и биохимии, Макл Дентон (Michael John Denton (born 25 August 1943)), написавший книгу "Эволюция: кризис теории" ("Evolution - A Theory In Crisis"; Burnett Books, 1985, pp. 368).
Из книги М.Дентона:
«Пожалуй, более всего аргументов против ортодоксального дарвинизма даёт современная молекулярная картина клетки. Если рассматривать клетку в микроскоп с увеличением в несколько сот раз (примерно таковы были возможности во времена Дарвина), то зрелище кажется довольно заурядным. Беспорядочное движение частичек - и всё. Чтобы увидеть жизнь на уровне молекулярной биологии, надо увеличить клетку в миллиард раз: до двадцати километров в диаметре, т. е. до размеров большого города. Тогда перед нами предстанет невероятно сложный и великолепно сконструированный механизм, напоминающий космический корабль. Поверхность его покрыта миллионами отверстий, похожих на иллюминаторы. Они открываются и закрываются, впуская и выпуская различные вещества. Проникнув через одно из таких отверстий внутрь, мы окажемся в фантастическом мире сверхсовершенной и сверхсложной техники. Бесконечные коридоры разбегаются во все стороны. Некоторые из них ведут в ядро: к центральному банку данных, другие тянутся к обрабатывающим и сборочным цехам. А вот и ядро - сферический объект диаметром около километра. Внутри ядра хранятся длиннейшие, закрученные спиралями цепи - молекулы ДНК. ПО трубопроводам от поверхности клетки в сборочные цеха непрерывно поступают огромные количества самого различного сырья. В обратном направлении движутся готовые продукты. Система работает как часы. Вокруг снуют какие-то странные автоматы. Это белковые молекулы. При рассмотрении выясняется, что каждый из этих простейших компонентов клетки представляет собою сложнейшую конструкцию из более чем трёх тысяч деталей - атомов. Задумаемся: современной науке не под силу создать и одну белковую молекулу. А для функционирования клетки необходима чёткая и согласованная работа сотен тысяч различных белковых молекул. По ходу экскурсии мы заметим аналоги, чуть ли не всех человеческих изобретений: искусственные языки и системы их расшифровки, банки данных, автоматизированные системы управления производством, системы контроля над качеством продукции, сложнейшие сборочные линии. Сходство так велико, что для описания увиденного нам не обойтись без новейших технических терминов. Клетку можно сравнить с гигантской автоматической фабрикой, выпускающей чуть ли не все виды современной промышленной продукции.
Но фабрика эта обладает и совсем уж неслыханной способностью: она может, притом всего за несколько часов, создать точную копию самой себя. Такое зрелище, если наблюдать его с увеличением в миллиард раз, способно внушить благоговейный трепет.
Чтобы лучше представить себе, насколько сложна живая клетка, попробуем (мысленно) построить её атомарную модель. Клетка состоит примерно из десяти триллионов атомов. Допустим, мы решили построить модель в масштабе 1: 1, чтобы каждый атом был величиною с теннисный мяч. Если строить один «атом» в минуту, то модель будет готова через 50 миллионов лет. Это и будет та гигантская фабрика диаметром около двадцати километров и объёмом в тысячи раз больше египетской пирамиды. Постройку можно ускорить, если, как в природе, использовать при сборке готовые блоки, подобные небольшим молекулам аминокислот и нуклеотидов. Поскольку в каждой из таких молекул не меньше десяти атомов, это значительно сократит срок. Мы завершим постройку модели всего за 5 миллионов лет.
Кроме того, можно наладить поточный выпуск других типовых компонентов. Они составят около трёх четвертей клетки. Ну, а оставшаяся четверть клетки, т. е. те объекты, которые есть в ней в одном-двух экзeмпляpах? С их аналогами нам придётся немало помучиться. В любом случае модель мы построим не раньше, чем через миллион лет.
Но и клетка покажется примитивной конструкцией по сравнению, скажем, с мозгом млекопитающего. Мозг человека состоит примерно из десяти миллиардов клеток. От каждой клетки отходит до ста тысяч волокон - это её связи с другими клетками мозга.»
« В природе проблема хранения информации решается при помощи молекул ДНК. Способ необыкновенно экономичный. Ёмкость ДНК во много раз превышает ёмкость любого другого носителя информации. Масса этого вещества, фиксирующая всю генетическую информацию о человеке, составляет лишь несколько миллиардных долей грамма. Количество ДНК, вмещающее информацию обо всех видах живых существ, когда-либо населявших нашу планету (а число этих видов, по мнению ДЖ. Г. Симпсона, составляет примерно 1 миллиард), - не заполнит доверху и одной чайной ложки.
Не может не внушить восхищения и способность клетки синтезировать органические соединения. Живой организм умеет синтезировать любое органическое соединение, известное химикам. Каждая реакция, нужная для синтеза того или иного соединения, выполняется специальным ферментом. Фермент - это большая белковая молекула. Состоит она из нескольких тысяч атомов, расположенных именно в том порядке, какой осуществляет данную реакцию. Если для синтеза какого-либо вещества требуется несколько реакций, то различные ферменты группируются так, что продукт каждой стадии процесса переходит от одного фермента к другому. Механизм этот настолько эффективен, что для синтеза некоторых соединений требуется меньше секунды, тогда как в самой современной лаборатории на это уйдут часы или даже недели.
Автоматическая сборка - ещё одно достижение техники, имеющее великолепный аналог в природе. Линии, автоматизированные полностью, - пока большая редкость на заводах. А вот клетка использует для воспроизводства всех своих компонентов, даже самых сложных, именно автоматические сборочные линии. Причём в отличие от автоматизированных заводов, которые всё же не обходятся без контроля и управления извне, в клетке всё работает в режиме самоуправления.
Недавно было сделано ещё одно открытие. Раньше считалось, что некоторые гены в цепочке ДНК сами не несут в себе конкретной информации, а исполняют функцию управления - в нужный момент «включают» и «выключают» тот или иной ген. Такое представление напрашивалось само собой по аналогии, например, с компьютером. Но и тут природа оказалась намного умнее, чем мы думали. Учёные выяснили, что контрольные функции выполняются не отдельными генами, а определённой частью самого контролируемого гена.
Ещё один природный механизм, не имеющий прямых аналогов в технике, - это использование продуктов распада белков для целей, не связанных напрямую с функциями исходного белка. Происходит это так. Синтезируется какая-то белковая молекула. Orработав, она распадается на две меньших белковых молекулы, и каждая из них выполняет уже иные функции. Затем каждая из этих молекул делится на две ещё более мелких, решающих опять-таки другие задачи, - и так до тех пор, пока не будет завершена необходимая операция. Можно ли представить себе прибор, который, проведя какой-то технический процесс, после завершения его - распадался бы на две части, каждая из которых в свою очередь была бы готовым прибором для выполнения иных функций, а те после этого также разбирались бы на два новых прибора, и т. д.?
Ещё чему современная наука может лишь позавидовать - это способность клетки к самовоспроизводству. В послевоенные годы, с появлением первых компьютеров, учёные всерьёз обсуждали возможность создания самовоспроизводящихся автоматов. Этой проблеме фон Нейман посвятил книгу «Теория самовоспроизводящихся автоматов». Однако преграды на пути осуществления этой идеи оказались непреодолимыми. Как указывал сам фон Нейман, в конструкции любого самовоспроизводящегося автомата должны быть соблюдены три условия: -- хранение информации, -- тиражирование её, -- наличие механизма, способного, по приказам информационного центра, создавать копии всех деталей структуры автомата, в том числе и свою собственную копию. Все три задачи блестяще решены в молекуле ДНК. Раскрытие этой тайны стало одним из триумфов биологии. Решения, найденные природой, на редкость остроумны и эффективны, и трудно отделаться от ощущения, что другим способом эти задачи и не могут быть решены. И всё это - благодаря рибосоме клетки. Рибосома представляет собою группу прочно соединённых друг с другом молекул (их около пятидесяти, в основном белковые). Иначе говоря, это сложнейшая внутриклеточная структура, объединяющая более миллиона атомов. По команде, поступающей от ДНК, рибосома может синтезировать любые белки, и даже те, из которых состоит сама (то есть она воспроизводит самоё себя). Но механизм синтеза белков способен и на дела посложнее. Белки могут выполнять строительные, аналитические и каталитические функции. Например, белки образуют: непроницаемую ткань кожи, сокращающуюся ткань мышц, прозрачное вещество глазного хрусталика. Потенциал белковых молекул в принципе позволяет синтезировать любой биохимический объект. Таким образом, посредством белкового синтеза можно создать не только самовоспроизводящуюся структуру, но - теоретически - и универсальный живой автомат! Возможности белка почти безграничны.
А ведь эта невероятная машина, способная создать любой биохимический объект - от гигантских деревьев до человеческого мозга - а также за несколько минут воссоздать себя, весит менее граммов! Иными словами, молекула белка в несколько квадриллионов раз меньше самого миниатюрного прибора, созданного человеком.
Человеческий интеллект сам по себе - удивительное техническое достижение, не имеющее равных в современной технике. Несмотря на огромные усилия и кое-какие достижения последних десятилетий, создание искусственного интеллекта по-прежнему остаётся в лучшем случае делом далёкого будущего. В статье, опубликованной недавно журналом «Сайентифик америкэн», Дэвид Уолц замечает, что ни один из созданных учёными приборов даже близко не подходит к познавательным способностям человеческого мозга. Особо трудной оказалась задача технической имитации здравого смысла. По словам Уолца, учёным до сих пор не ясно, как же именно работает человеческий мозг.
Чтобы появились машины, обладающие хотя бы начатками здравого смысла, потребуется куда глубже исследовать познавательные процессы человека. Видимо, мне и всем увлечённым этой проблемой предстоит ею заниматься ещё долго. Не исключено, что самовоспроизводство и мышление вообще невозможны без биотехнологии. Что если машина с интеллектом, подобным человеческому, не может быть устроена проще, чем человеческий мозг? В таком случае цель надо считать недостижимой: как мы уже видели, сборка такого объекта при наших технических возможностях потребует бесконечно долгого времени.
Жутковатое сходство в устройстве живого организма и машины приводит к важным логическим заключениям, позволяя по-новому сформулировать известный с древних времён довод в пользу креационизма (теории сотворения). Этот довод известен со времён Аристотеля. В своей классической форме он сформулирован в 18 веке Уильямом Лейли. Вот ход его рассуждений. При взгляде на любую машину, например, часы, никто не скажет, что она появилась в результате игры стихии - ветра или дождя. Логичнее допустить существование часового мастера.
Живые организмы во многом схожи с машинами и обладают не менее сложным устройством. Поэтому логично предположить, что и они появились в результате деятельности какого-то разума. Возражение выдвинул Давид Юм. Организмы, возможно, напоминают искусственные машины лишь внешне - но по сути своей они естественны. Лишь то, что имеет существенное сходство с машиной, может считаться плодом чьих-то интеллектуальных усилий. Доводы Юма сильно повлияли на умы. Кто мог доказать, что живые существа имеют-таки глубокое сходство с машиной! Однако объект опознаётся как искусственный лишь в том случае, если в нём видны достаточно понятные технические принципы и способ его создания более-менее ясен. Поэтому древний человек вполне мог бы счесть наши с вами технические приспособления природными объектами, а мы - примерно так же оценили бы механизмы третьего тысячелетия, доведись нам их увидеть. Что подумал бы первобытный человек, глядя на автомобиль или карманный калькулятор? Ведь сам он умел делать лишь примитивные кремнёвые орудия, мало чем отличавшиеся от обычных камней. Начинку калькулятора он принял бы за никчёмный пучок стебельков. Он вряд ли счёл бы творением разума даже такие примитивные по конструкции сооружения как Стоунхендж или египетские пирамиды. А что бы подумал древний египтянин о самолёте или подводной лодке? Наши предки догадались бы, что самолёт - искусственное сооружение, лишь увидев в его кабине человека. И, наверно, решили бы, что перед ними творение богов. Но революция в молекулярной биологии, прогресс кибернетики и компьютерной техники последних десятилетий позволили критически переоценить аргументы Юма. Глубокое сходство между живыми организмами и современными машинами стало теперь очевидным. Открытия биохимиков затмили мечты писателей-фантастов. Продвигаясь в глубины микрокосма, мы видим всё новые чудеса биологической атомарной инженерии. В странствиях по молекулярным лабиринтам - биохимики то и дело обнаруживают механизмы, до крайности напоминающие современные машины. Познавая структуру жизни на атомном уровне, мы находим там отражение нашей техники.
Пейли был прав не только в том, что увидел сходство между живыми организмами и машинами. Он оказался провидцем и в том отношении, что биологическая технология и сегодня превосходит возможности нашей науки и техники: Каждая черта, говорящая о том, что часы были кем-то изобретены и сконструированы, имеет свою аналогию в природе - с той лишь разницей, что в природе такие феномены неизмеримо ярче и многочисленнее. и во многих случаях носят не менее механический и искусственный характер. чем самые совершенные творения человеческого разума. Неоспоримость сходства между машинами и живыми существами опровергает доминировавшее среди биологов мнение, будто теория сотворения не заслуживает внимания - как бездоказательная. В наше время доводы в пользу искусственного происхождения жизни покоятся на неотразимой логике сравнений. Такое заключение и впрямь свидетельствует в пользу религии, но сделано оно на основе научных наблюдений, а не религиозных пристрастий.
Если послушаться М. Полиани, Ж. Моно и многих других учёных - И ради объективного описания и анализа рассматривать живые организмы как машины, то разумно было бы, следуя логике Пейли, применить такой подход и в дебатах о происхождении жизни. Если бы в 19 веке сходство между живыми существами и машинами было так же очевидно, как сейчас, то шансы теории естественного отбора на признание были бы невелики. Современные знания о сходстве устройства машин и организмов безусловно порадовали бы Уильяма Пейли и дали бы мощные аргументы в руки противников Дарвина. С дарвиновских времён теория сотворения из моды вышла, но всегда находились учёные, сомневавшиеся в том, что такая сложность объясняется исключительно случайностью. Такие учёные есть и в наши дни. Известно, что к их числу могут быть отнесены не только фундаменталисты, ламаркисты и виталисты - такие как Анри Бергсон и Тейяр де Шарден - но и многие представители влиятельных научных кругов. Вера в случайность подрывается тем, что повсюду, куда ни кинь взгляд, сколь далеко ни углубись в тайны микромира, - везде мы находим потрясающее совершенство.
Как можно поверить, что случайность вызвала на свет организм, мельчайшая часть которого - ген или белковая молекула - намного сложнее, чем любое из созданных нами устройств? По сравнению с молекулярной механикой - самая сложная современная техника кажется примитивной. Изучая устройство клетки, мы чувствуем примерно то же самое, что ощутил бы наш далёкий предок при виде техники 20 века. Но ведь наука пока познала лишь ничтожную часть живой природы! В каждой области фундаментальных биологических исследований постоянно совершаются всё новые и новые открытия. И позиция теории эволюции становится слабее и слабее.»
Читайте также: