Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации

Саган Карл

Чтобы выжить, киту нужно знать множество вещей. Это знание хранится в его генах и в его мозгу. Генетическая информация описывает, как превращать планктон в ворвань, или как задерживать дыхание, ныряя на километровую глубину. Информация в мозгу, усвоенная в течение жизни, включает, например, знание того, кто твоя мать и каков смысл песни, которую ты сейчас слышишь. Как и все другие животные на Земле, киты имеют генетическую библиотеку и библиотеку в своем мозгу.

Генетический материал китов, как и генетический материал человека, состоит из нуклеиновых кислот, этих необычных молекул, способных порождать свои копии из окружающих химических строительных блоков и обращать наследственную информацию в действие. Например, китовый энзим, идентичный тому, что есть в каждой клетке вашего тела и называемый гексокеназой, обеспечивает первый из двадцати с лишним управляемых энзимами шагов, которые необходимы для

превращения молекулы сахара, полученной из планктона, обычного рациона кита, в небольшую порцию энергии — возможно, как раз ту, что внесет вклад в воспроизведение единственной низкочастотной ноты китовой песни.

Информация, хранящаяся в двойных спиралях ДНК кита, человека, а также любого другого животного или растения на Земле, записана на языке из четырех букв — четырех различных типов нуклеотидов, молекулярных компонентов, составляющих ДНК. Сколько бит информации содержится в наследственном материале различных форм жизни? Сколько ответов типа «да — нет» на различные биологические вопросы записано на языке жизни? Вирусам требуется около 10 000 бит — примерно столько же информации, сколько содержится на этой странице [207] . Но вирусная информация проста, очень компактна и чрезвычайно эффективна. Ее чтение требует очень пристального внимания. Это инструкции, необходимые для инфицирования другого организма и самовоспроизведения — единственного, на что годны вирусы. Бактерия использует около миллиона бит информации, что соответствует примерно 100 печатным страницам. Жизненные функции бактерий куда многообразнее, чем у вирусов. В отличие от вирусов они не являются законченными паразитами. Бактерии сами зарабатывают себе на жизнь. Свободноплавающая одноклеточная амеба устроена еще во много раз сложнее; в ее ДНК содержится около четырехсот миллионов бит. Потребовалось бы примерно восемьдесят пятисотстраничных томов, чтобы создать амебу.

207

Интересно отметить, что наиболее компактные компьютерные вирусы, появившиеся в конце 1980-х гг., тоже имели размер около 10 000 бит. — Пер.

Киту или человеку требуется где-то около пяти миллиардов бит. Если информацию объемом 5 10⁹ бит, что составляет нашу энциклопедию жизни и содержится в ядре каждой клетки, записать, например, на английском языке, получится тысяча томов. Каждая из ста триллионов ваших клеток заключает в себе полную библиотеку инструкций по изготовлению всех частей тела. Любая из ваших клеток — результат последовательного деления единственной клетки — оплодотворенного яйца, выработанного организмами ваших родителей. Всякий раз, когда клетка делилась на очередной стадии эмбрионального развития, приведшего к вашему появлению на свет, оригинальный набор генетических инструкций дублировался с величайшей точностью. Таким образом, клетки вашей печени хранят неиспользуемую информацию о том, как создаются клетки ваших костей, и наоборот. Генетическая библиотека объединяет в себя все знание, которое обеспечивает жизнедеятельность вашего тела. Древняя информация с величайшим тщанием, с исчерпывающими, даже избыточными подробностями предписывает, как смеяться, как чихать, как ходить, как распознавать образы, как продолжать род, как переваривать яблоко.

Поедание яблока — невероятно сложный процесс. В самом деле, окажись я перед необходимостью, синтезируя собственные энзимы, сознательно вспоминать и направлять все химические шаги, необходимые для получения энергии из пищи, я бы, вероятно, остался голодным. Но даже бактерии в процессе питания осуществляют анаэробный гликолиз, что приводит к гниению яблок. У них, у нас и у всех живых существ, занимающих промежуточные положения между нами, есть много похожих генетических инструкций. В наших обособленных генных библиотеках полно одинаковых страниц, что еще раз напоминает нам об общем эволюционном наследии. Наша технология может повторить только малую долю сложнейших биохимических процессов, которые без всяких усилий осуществляют наши тела. Мы только начинаем исследовать эти процессы. В то же время эволюция имела миллиарды лет для упражнения. И ДНК знает об этом.

Но допустим, вам нужно проделать нечто настолько сложное, для чего даже нескольких миллиардов бит оказывается недостаточно. Предположим, что среда изменяется настолько быстро, что закодированная генетическая энциклопедия, безупречно служившая нам раньше, перестает удовлетворять возросшим требованиям. В таком случае не хватит даже генной библиотеки из 1000 томов. Вот почему мы обладаем мозгом.

Как и все

наши органы, мозг совершенствовался на протяжении миллионов лет, наращивая свою сложность и информационное наполнение. Его структура отражает все этапы, через которые он прошел. Мозг эволюционировал изнутри наружу. Глубоко внутри расположен самый древний участок — ствол мозга, отвечающий за основные биологические функции, в том числе за жизненные ритмы — сердечные сокращения и дыхание. Согласно дерзкой догадке Пола Маклина, высшие функции мозга развивались в ходе трех последовательных этапов. Ствол мозга покрывает так называемый R-комплекс, который выработался у наших пресмыкающихся предков сотни миллионов лет назад и отвечает за агрессию, ритуальное поведение, территориальность и социальную иерархию. В нашей черепной коробке глубоко упрятано что-то вроде мозга крокодила. R-комплекс окружен лимбической системой — мозгом млекопитающего, который сформировался десятки миллионов лет назад у наших пращуров, млекопитающих, но еще неприматов. Он является основным источником наших настроений и эмоций, нашего беспокойства и заботы о потомстве.

И наконец, снаружи находится живущая в сложном перемирии с более примитивными нижележащими слоями кора головного мозга, которая появилась миллионы лет назад у наших предков-приматов. Кора головного мозга, где материя превращается в сознание, — это отправная точка всех наших космических путешествий. Заключая в себе более двух третей массы мозга, она служит средоточием интуиции и критического анализа. Именно здесь созревают наши мысли и идеи, эта область отвечает за чтение и письмо, выполнение математических операций и сочинение музыки. Кора мозга регулирует нашу сознательную жизнь. Это наше видовое отличие, корень нашей человечности. Цивилизация — это продукт коры головного мозга.

Язык мозга — это не язык генов, составляющих ДНК. Наше знание закодировано в клетках, называемых нейронами — микроскопических электрохимических переключателях, которые обычно имеют поперечник несколько сотых долей миллиметра. У каждого из нас, вероятно, около ста миллиардов нейронов, что сопоставимо с числом звезд в нашей Галактике. Многие нейроны тысячами соединений связаны со своими соседями. В коре головного мозга человека насчитывается порядка ста триллионов (10¹⁴) таких соединений.

Чарлз Шеррингтон так представлял себе активность коры головного мозга в момент пробуждения:

[Кора] становится теперь искрящимся полем ритмически вспыхивающих точек с цепочками снующих туда-сюда искр. Мозг просыпается, и с его пробуждением возвращается сознание. Он похож на Млечный Путь, начинающий свой космический танец. Вскоре [кора] становится волшебным ткацким станком, где миллионы поблескивающих челноков ткут переливающийся узор, всегда полный смысла, но никогда не статичный, изменчивую гармонию деталей. Теперь, когда просыпается тело, детали этого гармоничного узора протягиваются вниз, в неосвещенную глубину [нижних слоев мозга]. Цепочки вспыхивающих текучих искр направляются по соединениям, ведущим вниз. Это означает, что тело проснулось и поднимается навстречу наступившему дню.

Даже во сне мозг продолжает пульсировать, трепетать и вспыхивать, занятый сложным процессом человеческой жизнедеятельности — снами, воспоминаниями, умозаключениями. Наши мысли, видения, фантазии существуют в физической реальности. Мысль состоит из сотен электрохимических импульсов. Если мы спустимся на уровень нейронов, то обнаружим сложные, замысловатые, запутанные узоры. Один может оказаться проблеском воспоминания о том, как пахла сирень у проселка в детстве. Другой — частью тревожного всполоха: «Где я оставил ключи?»

Горные системы сознания изборождены множеством долин, извилин, которые при ограниченном размере черепа значительно увеличивают площадь поверхности коры головного мозга, определяющей возможности хранения информации. Нейрохимические процессы в мозгу чрезвычайно интенсивны, а схема этой машины удивительнее любой из построенных человеком. Однако нет никаких указаний, что для ее работы нужно что-то помимо 10¹⁴ нервных соединений, которые образуют элегантную архитектуру сознания. Мир мысли очень грубо можно разделить на два полушария. Правое полушарие коры головного мозга в основном отвечает за распознавание образов, интуицию, чувства, творческие озарения. Левое полушарие руководит рациональным, аналитическим и критическим мышлением. Эта двойственная сила, неотделимые противоположности определяют все человеческое мышление. Вместе они обеспечивают средства как для порождения идей, так и для проверки их правильности. Непрерывный диалог между двумя полушариями ведется через огромное число соединительных нервов, мозолистое тело (corpus calosum), мост между творчеством и анализом, которые одинаково необходимы для понимания мира.