Поскольку вся жизнь, какой мы ее воспринимаем, сохраняется, опираясь на окружающую среду, – будь то богатые барием воды гидротермального источника или внутренняя часть клетки животного, – все известные формы жизни на Земле несут в себе одну и ту же элементарную биохимию. У жизни есть еще одна общая черта – наследственность, то есть существует различие между живостью блестящего гребня волны и теми организмами, которые она может нести в своих водах. Потому что хотя и тому и другому требуется энергия для принятия своей формы, только жизнь порождает дитя, похожее на родителя. Будь то кишечная палочка (лат. E. coli) или слон, новая жизнь создается на основе деления одной-единственной клетки. Более того, во всех живых клетках на нашей планете хранятся частички наследия в виде дезоксирибонуклеиновой кислоты и протекают определенные химические реакции, идущие с участием молекул рибонуклеиновой кислоты.
Более трех миллионов лет назад эти протоклетки[5], скорее всего, стали первым видом бактериальной жизни на Земле. Задолго до того как глаза животных смогли увидеть расстилающийся перед ними пейзаж, в океанах Земли царили бактерии. Со временем эволюция произвела захватывающие изменения и скалы заселили колонии цианобактерий[6] – тонкие нити голубоватых живых организмов, которые делали нечто такое, что впоследствии изменит мир: использовали солнечный свет для стимулирования своего жизненного цикла, производя взамен кислород. По мере роста этих бактериальных колоний совокупный эффект их присутствия создал условия для появления фотосинтезирующих растений и легких у подобных нам млекопитающих, но в то же время ограничил возможности других, таких как прекрасный Spinoloricus cinziae[7] – животное, обнаруженное несколько лет назад в Средиземном море, которое приспособилось жить при полном отсутствии кислорода.
В 1967 году Линн Маргулис выдвинула идею, что животные и растения, отличающиеся от первых бактериальных форм жизни, во многом обязаны своим происхождением явлению, которое называется эндосимбиозом. Это процесс, во время которого одна клетка поглощает другую, не переваривая ее. Теория Маргулис встретила активное сопротивление. С момента публикации и до момента, как эта теория стала общепринятой, она десять лет подтверждалась генетическими исследованиями. Доказательством эндосимбиоза служит наличие митохондрий в клетках животных, которые делятся самостоятельно и обладают собственной ДНК. Наши митохондрии, поглощающие питательные вещества и отдающие энергию, – это потомки тех бактерий, которые когда-то попали внутрь наших предков.
Представьте, что вы стоите на том же самом месте, что и во времена дымящейся безжизненной Земли, но теперь царит кембрийский период – около пятисот миллионов лет назад – и появились первые животные. В морях процветают такие существа, как аномалокаридиды – похожие на креветок животные с двумя закрученными придатками, чтобы отправлять себе в рот других животных. Именно в этот период в палеонтологической летописи появляется большинство животных окаменелостей, за ним следует обширный этап появления новых видов. Одна из теорий, объясняющих такой бурный рост жизненных форм, предполагает, что стало больше свободного кислорода. Более новые исследования говорят о том, что произошло резкое увеличение концентрации кальция в воде. Третьи предполагают, что виной тому гонка вооружений между хищником и добычей, а также эволюция зрения. Но наверняка не знает никто.
В то же время невероятное разнообразие жизненных форм, которое мы видим в сланцах Бёрджес[8]: окаменелые скелеты, различия в анатомическом строении останков мужских и женских особей, покрытые шипами или приспособленные к захвату очертания охотника и добычи, – показывает нам, как сильно мы связаны с обширной системой энергетических взаимодействий. И это обычное положение вещей для живых существ и окружающей среды, в которой они выживают, подвергаются изменениям и умирают. Формы жизни могут этому временно противостоять, но они не могут делать это вечно.
Ученый НАСА Майкл Рассел, в кабинете которого висит великолепная копия «Большой волны в Канагаве», однажды посоветовал мне помнить, что жизнь – «генератор энтропии». Другими словами, жизнь снижает внутреннюю энтропию, задействуя свободную энергию из окружения и рассеивая ее в виде тепла, что, в свою очередь, создает в окружении еще большую энтропию. Энтропия – это степень рассеивания энергии между частицами в системе. Тем, кто не владеет физикой, это мало о чем говорит. В этом случае на помощь приходит Пол Симон. Как он поет в хите 1972 года, «все связи рано или поздно распадаются…» Вспомните джин-тоник. Замерзшая в кубиках льда вода обладает меньшей энтропией, чем окружающее ее алкогольное море. Атомы в джине могут свободно плескаться вокруг и заполнять форму любого стакана, в который они попали, но атомы во льду организованы менее хаотично и теряют свою форму только тогда, когда тепловая энергия освобождает их.
Упорядоченный внешний вид жизненных форм можно рассматривать как временное состояние низкой энтропии, созданное за счет поиска и использования энергии. С точки зрения физики поедание других животных абсолютно оправданно, когда их вокруг достаточное количество. В забавной заметке, написанной биологом Александром Шрайбером в попытке борьбы с неверными представлениями антиэволюционистов, кратко описывается обмен энергией и продуктами жизнедеятельности между животными и окружающей средой: «Все организмы поддерживают свое состояние низкой энтропии, “поедая” свободную энергию и испражняясь энтропией». Энергия необходима для регуляторных процессов нашего организма, а беспорядок нужно вынести в отходы, которые мы отделяем и удаляем. Рассел предполагает, что, возможно, и сознание может быть способом «использования излишков энергии».
В то же время физик Джереми Инглэнд недавно утверждал, что размножение у организмов – это «отличный способ рассеивания [энергии]». Он разработал теорию, согласно которой второй закон термодинамики, или же закон возрастания энтропии, может влиять на то, что материя организуется в сложные структуры, включая и живые организмы. Если выяснится, что это правда, мы обнаружим основополагающий процесс, общий для живого и неживого, забавное сходство между снежными барсами и снежинками. «Очень заманчиво думать о том, какие явления природы мы можем подвести под общую крышу управляемой рассеиванием организации».
Жизнь на нашей планете можно условно разделить на автотрофов и гетеротрофов: организмы, которые используют энергию Солнца и химических реакций, и организмы, которые получают энергию от тех, у кого она уже есть. Наш вид необычен тем, что нам удалось использовать все больше и больше энергии, не эволюционируя при этом в другой вид. Мы достигли этого, сочетая социальное обучение, сложную культуру и технологии. Нам не нужно становиться другим видом, чтобы получить когти, как у аллозавров[9]; мы можем обменяться информацией, чтобы создать боеголовку или электростанцию. Другими словами, мы меняем наши инструменты, а не организмы. Огонь и копья работали сотни тысяч лет, пока мы не придумали, как одомашнить источники пропитания. Следующее большое изменение пришло с механизацией процессов, которая привела к промышленной революции. И это позволило нам использовать энергию богатых органических месторождений, которая накапливалась там с момента зарождения жизни.
Чтобы популяция доросла до одного миллиарда, потребовалась вся история человечества. Сразу после начала первой промышленной революции население по всему миру выросло более чем на пятьдесят процентов. За сто лет до 1920 года объемы сельского хозяйства увеличились вдвое. После 1920 года они увеличивались вдвое примерно раз в десятилетие. Ко второй половине XX века наша популяция начала расти примерно на миллиард в каждые десять – пятнадцать лет. Обычно основными ограничениями для роста групп живых существ выступают конкуренция, хищники и паразиты. Но рост численности нашего населения привел к научному ренессансу. За последние сто лет мы обнаружили несколько невероятных способов увеличения продолжительности жизни и ограничения опасности таких факторов, как болезни. Историки окрестили эту эпоху Великим ускорением. Она подарила нам все – от антибиотиков до генной модификации.
