G) Бионика и биокибернетика

 

Мы рассмотрели как динамику передачи информации, так и технику ее наследственной записи (последнюю – в прологе к «Выращиванию информации»). Вместе они образуют метод, с помощью которого эволюция объединяет максимальную стабилизацию генотипов с необходимой их пластичностью. Эмбриогенез – это не столько развертывание определенных программ механического роста, сколько «запуск» обладающих большой автономностью регуляторов, которым даны лишь «общие директивы». Развитие плода является, следовательно, не просто «гонкой» стартующих при оплодотворении биохимических реакций, а их непрестанным взаимодействием и взаимоформированием как целого.

Во взрослом организме также идет непрекращающаяся игра между иерархиями регуляторов, из которых он построен. Логическим продолжением принципа «пусть справляется как может» (с поставкой различных вариантов реагирования, однако без жесткой их фиксации) служит предоставление организму индивидуальной автономии наивысшего порядка, возможной благодаря созданию регулятора второй ступени – нервной системы.

Итак, организм является «мультистатом» – системой со столь большим числом возможных состояний равновесия, что лишь часть из них может быть реализована в индивидуальной жизни. Этот принцип относится в равной мере и к физиологическим и к патологическим состояниям. Последние также являются своеобразными состояниями равновесия, несмотря на аномальные значения, принимаемые некоторыми параметрами. Организм «справляется как может» и тогда, когда в нем начинают повторяться вредные реакции, и эта склонность к вхождению в порочный круг регулирования (к «зацикливанию») является одним из последствий функционирования мультистабильной, в высшей степени сложной пирамиды гомеостатов, каковой является каждое многоклеточное живое существо.

Из этого «зацикливания» его не может уже вывести эффективный в норме механизм регулирования высшего порядка. Этот механизм использует обычно колебания одного параметра между двумя значениями (торможение и возбуждение; повышение или понижение кровяного давления; рост или падение кислотности крови; ускорение или замедление пульса, кишечной перистальтики, дыхания, внутренней секреции и т.д.). Существует регулирование чисто локальное, почти не контролируемое мозгом (заживание ран), которое к старости слабеет («анархия периферии организма»: дегенеративные локальные изменения, которые легко наблюдать, например, на коже пожилых людей), но существует также регулирование в пределах органов, систем и, наконец, организма в целом. В этой иерархии переплетаются два метода передачи управляющей и осведомительной информации: импульсными сигналами (дискретный метод) и непрерывными (аналоговый метод). Первый применяет преимущественно нервная система, второй – система органов внутренней секреции. Но и это разграничение не однозначно, поскольку сигналы могут направляться по проводам (как в телефонной связи) или же по всем информационным каналам сразу с тем, что только тот, кому они адресованы, отреагирует на них (как при передаче радиосигналов, которые может принять каждый, но которые касаются только какого-то одного корабля в море). Если «дело важное», организм вводит в действие дублированную передачу информации: угроза вызывает усиление готовности тканей и органов как путем действия нервной системы, так и благодаря поступлению в кровь гормона («аналоговое действие») адреналина. Эта множественность информационных каналов обеспечивает функционирование даже тогда, когда некоторые сигналы не доходят.

Мы говорили о бионике – науке, которая воплощает в техническую реальность решения, подсмотренные в царстве живых организмов; особенно большой успех дало здесь изучение органов чувств, которым датчики технолога, как правило, значительно уступают по своей чувствительности. Бионика является полем деятельности биотехнолога-практика, заинтересованного в немедленных результатах. В то же время близкое к бионике моделирование живых систем (особенно нервной системы и ее частей, а также органов чувств), ставящее своей целью не достижение немедленных технических результатов, а скорее познание функций и структур организмов, относится к биокибернетике. Впрочем, границы между этими двумя новыми областями расплывчаты. Биокибернетика вступила уже широким фронтом в медицину. Она охватывает протезирование органов и функций (аппараты «искусственное сердце», система «сердце-легкие», прибор «искусственная почка», вживление под кожу стимуляторов сердечной деятельности, электронные протезы конечностей, аппараты для чтения и ориентировки для слепых; разрабатываются даже методы подачи импульсов в неповрежденный зрительный нерв слепого, минуя глазное яблоко, что связано с постулированной нами фантоматикой). Биокибернетика охватывает также диагностику, создавая «электронных помощников» врача. Это, во-первых, диагностические машины, в которые вводится информация (существуют уже два варианта таких машин – «общий диагност» и специализированная диагностическая машина), и, во-вторых, машины, непосредственно получающие необходимую информацию от организма больного. К последним относится аппаратура, которая автоматически снимает, например, электрокардио– или энцефалограмму и выполняет предварительный отбор данных, отсеивает несущественную информацию и выдает готовые диагностически значимые результаты. Особую область представляют «электронные управляющие приставки». Такой «приставкой» является автоматический анестезиолог, который определяет значение сразу нескольких параметров организма, таких, как биотоки мозга, кровяное давление, степень окисления крови и т.д., и увеличивает в случае надобности приток анестезирующего вещества или его антагониста, повышает давление и т.д. Проектируются аппараты, в частности портативные, которые должны постоянно следить за некоторыми параметрами организма больного. К таким аппаратам относится устройство, стабилизирующее кровяное давление при гипертонии путем систематического введения соответствующей дозы того или иного гипотензивного препарата. Обзор этот, конечно, очень краток и неполон.

Заметим, что традиционные медицинские средства – медикаменты – принадлежат к группе «аналоговых информаторов», поскольку, как правило, их вводят «вообще» – в полости тела, во внутренности или в кровеносные сосуды, а лекарство должно уже «само» найти свой адресат – системы или орган. В то же время иглотерапию можно считать, пожалуй, методом введения «дискретной» информации путем раздражения нервных окончаний. Таким образом, если фармакология изменяет внутреннее состояние гомеостата непосредственно, то иглотерапия воздействует на его «входы».

Эволюция, как и всякий конструктор, не может рассчитывать на достижение произвольного результата. Превосходен, например, механизм «обратимой смерти», свойственной различным спорам, водорослям, склероциям и даже небольшим многоклеточным организмам. С другой стороны, очень ценна теплокровность млекопитающих. Соединение этих свойств дало бы идеальное решение, но оно невозможно. К нему приближается, правда, зимняя спячка некоторых животных, которая не является, однако, настоящей «обратимой смертью». Жизненные функции – кровообращение, дыхание, обмен веществ – замедляются, но не прекращаются. Помимо этого, такое состояние выходит за пределы регулирования физиологических механизмов фенотипа. Возможность зимней спячки должна быть запрограммирована наследственно. Но состояние это является крайне ценным – особенно в эру космонавтики, причем наиболее ценным в том виде, в каком оно проявляется у летучих мышей.

К моменту появления летучих мышей все экологические ниши были уже как будто заполнены. Насекомоядные птицы заполняли время дня и ночи (сова), и казалось, будто нет убежища для нового вида ни на земле, ни на деревьях. Эволюция ввела тогда летучих мышей в «нишу» сумерек, когда дневные птицы уже засыпают, а ночные еще не вылетели на охоту. Меняющиеся плохие условия освещенности делают в это время глаз бессильным, и эволюция создала ультразвуковой «локатор» летучих мышей. И наконец, убежищем им часто служат своды пещер – также пустая до тех пор экологическая ниша. Но самым совершенным является гибернационный механизм этих крылатых млекопитающих: температура их тела может опускаться до нуля. Тканевый обмен в это время практически приостанавливается. Животное выглядит не как спящее, а как мертвое. Пробуждение начинается с усиления обмена в мышцах. Через несколько минут кровообращение и дыхание уже восстановлены, и летучая мышь готова к полету.

В весьма сходное состояние глубокой гибернации можно ввести человека, применяя соответствующую фармакологическую технику и охлаждающие процедуры. Это чрезвычайно интересно. Мы знаем случаи, когда врожденные болезни, которые являются результатом мутаций и заключаются в том, что организм не вырабатывает каких-то жизненно важных веществ, можно компенсировать, вводя эти вещества в ткани или в кровь. Но таким образом мы лишь временно восстанавливаем физиологическую норму. А гибернационные процедуры выходят за эту норму, превышают возможности реакций организма, запрограммированные в генотипе. Но оказывается, что регуляционные потенции, хотя они и ограничены наследственностью, можно расширить, применяя соответствующие процедуры. Здесь мы возвращаемся к вопросу о «генетическом засорении» человечества, вызванном косвенно тем, что цивилизация приостановила действие естественного отбора, а непосредственно – результатами цивилизации, увеличивающими мутабильность (ионизирующее излучение, химические факторы и т.п.). Оказывается, что возможно медикаментозное противодействие наследственным заболеваниям и недомоганиям, не изменяющее дефектные генотипы, поскольку лекарственные препараты влияют не на зародышевую плазму, а на созревающий или взрослый организм. Это лечение имеет, правда, свои пределы. Дефекты, вызванные ранним проявлением повреждений генотипа, например талидомидовые, лечению не поддаются. Кстати, лекарственно-фармакологическое воздействие представляется нам сегодня самым естественным, поскольку оно отвечает медицинским традициям. Однако устранение «ляпсусов» наследственного кода окажется, может быть, процедурой более простой (хотя отнюдь не невинной) и, конечно, более радикальной в своих последствиях, чем поздняя терапия поврежденных систем.

Перспективы этой «антимутационно-нормализующей» автоэволюции трудно переоценить. Преобразования наследственного кода сначала сократили, а потом свели бы на нет возникновение врожденных соматических и психических дефектов, благодаря чему исчезли бы эти толпы несчастных калек, число которых достигает ныне многих миллионов и будет расти и дальше. Тем самым терапия генотипов, или, точнее, их биотехника, привела бы к спасительным последствиям. Но каждый раз, когда удаление мутантного гена окажется недостаточным и необходимо будет заменить его другим, проблема «компоновки признаков» встанет перед нами во всем своем грозном величии. Один из нобелевских лауреатов, удостоенный премии именно за изучение наследственности, то есть, казалось бы, непосредственно заинтересованный в подобных успехах, заявил, что не хотел бы дожить до их реализации ввиду ужасной ответственности, какую примет на себя тогда человек.

Хотя творцы науки заслуживают самого большого уважения, эта точка зрения кажется мне недостойной ученого. Нельзя одновременно совершать открытия и стараться уйти от ответственности за их последствия. Результаты такого поведения, хотя и в других, не биологических областях, нам известны. Они плачевны. Напрасно ученый старается сузить свою работу так, чтобы она носила характер добывания информации, отгороженного стеной от проблематики ее использования. Эволюция, как мы это уже explicite и implicite указывали, действует беспощадно. Человек, постепенно познавая ее конструкторские функции, не может притворяться, будто он накапливает исключительно теоретические знания. Тот, кто познает результаты решений, кто получает полномочия принимать их, будет нести бремя ответственности, – бремя, с которым Эволюция как безличный конструктор так легко справлялась, ибо оно для нее не существовало.

 

H) Глазами конструктора

 

Эволюция как творец является несравненным жонглером, исполняющим акробатические номера в ситуации, чрезвычайно сложной из-за своей технологической узости. И, несомненно, она заслуживает чего-то большего, чем просто восхищение, – она заслуживает, чтобы у нее учились. Но если отвлечься от своеобразных трудностей инженерной деятельности Эволюции и сосредоточиться исключительно на ее результатах, то возникает желание написать пасквиль на Эволюцию. А вот и упреки – от менее общих к более общим.

1. Несогласованная избыточность в передаче информации и строении органов. В соответствии с закономерностью, открытой Данкоффом, Эволюция поддерживает избыточность передаваемой в генотипе информации на самом низком уровне, который удается еще примирить с продолжением рода. Таким образом, Эволюция подобна конструктору, который не заботится о том, чтобы все его автомобили достигли финиша: его вполне устраивает, если доедет большая их часть. Этот принцип «статистического конструирования», в котором успех решает преобладание, а не совокупность результатов, чужд всему нашему психическому укладу [XV], особенно когда за низкую избыточность информации приходится расплачиваться дефектами не машин, а организмов, в том числе и человеческих: ежегодно 250000 детей рождаются с серьезными наследственными пороками. Минимальная избыточность свойственна также конструкции индивидуумов. Вследствие несогласованной изнашиваемости функций и органов организм стареет неравномерно. Отклонения от нормы происходят в разных направлениях; обычно они носят характер «системной слабости», например слабости систем кровообращения, пищеварения, суставов и т.п. И в конце концов, несмотря на целую иерархию регуляторов, закупорка одного лишь кровеносного сосудика в мозге или дефект одного насоса (сердце) вызывает смерть. Отдельные механизмы, которые должны противодействовать таким катастрофам, например артериальное объединение венечных сосудов сердца, в большинстве случаев подводят, поразительно напоминая «формальное выполнение правил» на каком-нибудь предприятии, где противопожарных инструментов так мало (хотя они и находятся в должном месте) или же они «для парада» так закреплены, что в случае экстренной надобности ни на что, собственно говоря, и не годны.

2. Предыдущему принципу экономии или прямо-таки информационной скупости противоречит принцип, состоящий в том, чтобы не исключать в онтогенезе[116] лишние элементы. Будто механически, по инерции передаются реликты давно исчезнувших форм, которые предшествовали данному виду. Так, например, в процессе эмбриогенеза плод (например, человеческий зародыш) последовательно повторяет фазы развития, свойственные древним эмбриогенезам, формируя поочередно жабры, хвост и т.п. Используются они, правда, для других целей (из жаберных дуг образуются челюсть, гортань), поэтому, на первый взгляд, это не играет роли. Однако организм является столь сложной системой, что любой необязательный избыток сложности увеличивает шансы дискоординации, возникновения патологических форм, ведущих к новообразованиям и т.п.

3. Следствием предыдущего принципа «излишней сложности» является существование биохимической индивидуальности каждой особи. Межвидовая непередаваемость наследственной информации понятна, так как некая пангибридизация, возможность скрещивания летучих мышей с лисицами и белок с мышами низвергала бы экологическую пирамиду гармонии живой природы. Но эта взаимная отчужденность разновидовых генотипов находит продолжение также в пределах одного вида в форме индивидуальной неповторимости белков организма. Биохимическая индивидуальность ребенка отличается от биохимической индивидуальности даже его матери. Это имеет серьезные последствия. Биохимическая индивидуальность проявляется в яростной защите организма от любого чужеродного белка, из-за чего оказываются невозможными спасающие жизнь пересадки (кожи, костей, органов и т.д.). Поэтому, чтобы спасти жизнь людям, костный мозг которых потерял кроветворную способность, приходится сначала подавлять весь защитный аппарат их организмов и только после этого осуществлять пересадку соответствующей ткани, взятой у других людей – доноров.

Принцип биохимической индивидуальности в ходе естественной эволюции не подвергался нарушению, то есть отбору на однородность белков у всех особей одного вида, поскольку организмы построены таким образом, чтобы каждый полагался исключительно на самого себя. Эволюция не учла возможности получения помощи извне. Таким образом, хотя причины нынешнего положения понятны, это не меняет того факта, что медицина, неся организму помощь, вынуждена в то же время бороться с «неразумной» тенденцией этого же организма к защите от спасительных процедур.

4. Эволюция не может отыскать решение путем постепенных изменений, если каждое из таких изменений не оказывается полезным немедленно, в данном поколении. Аналогично этому она не может решать задачи, требующие не мелких изменений, а радикальной реконструкции. В этом смысле Эволюция проявляет «оппортунизм» и «близорукость». Очень многие системы живого отличаются из-за этого сложностью, которой можно было бы избежать. Мы говорим здесь не о той «излишней сложности», о которой шла речь во втором пункте, ибо там мы критиковали избыток сложности на пути к достижению конечного состояния (яйцеклетка – плод – зрелый организм), и не о том, о чем мы говорили в третьем пункте, указывая на вредность излишней биохимической сложности. Сейчас, все более впадая в иконоборчество, мы критикуем уже основной замысел отдельных решений, касающихся всего организма. Эволюция не могла, например, сформировать механических устройств типа колеса, поскольку колесо с самого начала должно быть самим собой, то есть иметь ось вращения, ступицу, диск и т.д. Оно должно бы было, таким образом, возникнуть скачкообразно, ибо даже самое маленькое колесо есть уже сразу готовое колесо, а не какая-то «переходная» форма. И хотя, по правде говоря, у организмов никогда не было большой потребности именно в таком механическом устройстве, этот пример убедительно показывает, задачи какого типа не в состоянии решать Эволюция. Многие механические элементы организма можно заменить немеханическими. Так, например, в основу кровообращения мог бы лечь принцип электромагнитного насоса, при этом сердце было бы электрическим органом, который создает соответствующим образом меняющиеся поля, а кровяные тельца были бы диполями или имели бы значительные ферромагнитные вкрапления. Такой насос поддерживал бы кровообращение более равномерно, с меньшей затратой энергии, независимо от степени эластичности стенок сосудов, которые должны компенсировать колебания давления при поступлении очередного ударного объема крови в аорту. Поскольку орган, перемещающий кровь, основывал бы свое действие на прямом преобразовании биохимической энергии в гемодинамическую, то одна из сложнейших и, по существу, не решенных проблем – проблема хорошего питания сердца, когда оно больше всего в нем нуждается, то есть в момент сокращения, перестала бы вообще существовать. В схеме, которую реализовала Эволюция, мышца, сокращаясь, в какой-то степени уменьшает просвет питающих ее сосудов, в связи с чем поступление крови, а следовательно, и кислорода в мышечные волокна временно уменьшается. Безусловно, сердце справляется со своей работой и при таком решении. Тем хуже для этого решения – ведь его можно вовсе избежать. Скудный резерв избыточности при подаче крови приводит в настоящее время к тому, что заболевания коронарных сосудов являются одной из главных причин смертности в мировом масштабе. «Электромагнитный насос» так никогда и не был реализован, хотя Эволюция умеет формировать как дипольные молекулы, так и электрические органы. Но указанный замысел потребовал бы совершенно невероятного и при этом одновременного изменения в двух системах, почти полностью изолированных друг от друга: кроветворные органы должны были бы начать производить постулированные нами «диполи», то есть «магнитные эритроциты», и в то же самое время сердце из мышцы должно бы было превратиться в электрический орган. А ведь такое совпадение слепых, как нам известно, мутаций – явление, которого можно напрасно ждать и миллиард лет, и так оно и случилось. Впрочем, куда уж более скромную задачу – закрыть отверстие межкамерной перегородки сердца у пресмыкающихся – и то Эволюция не решила; худшая гемодинамическая характеристика ей не помеха, да и вообще она оставляет своим творениям самые примитивные органы и биохимическое «оснащение», лишь бы с их помощью они управлялись с сохранением вида.

Следует заметить, что на этом этапе нашей критики мы не постулируем решений, которые эволюционно, то есть биологически, невозможны, например решений, связанных с заменой некоторых материалов (костяных зубов – стальными или поверхности суставов из хрящей – поверхностями из тефлона). Немыслимо представить себе какую бы то ни было реконструкцию генотипа, которая позволила бы организму вырабатывать тефлон (фтористое соединение углерода). Зато программирование в наследственной плазме таких органов, как упомянутый «гемоэлектрический насос», возможно хотя бы в принципе.

«Оппортунизм» и близорукость, или, вернее, слепота, Эволюции означает на практике принятие решений, которые случайно появились первыми, и отказ от этих решений лишь тогда, когда случай же создаст другую возможность. Но если однажды принятое решение блокирует путь ко всяким другим, будь они самыми совершенными и несравненно более эффективными, то развитие данной системы замирает. Так, например, челюсть хищников-пресмыкающихся десятки миллионов лет оставалась системой механически очень примитивной; это решение «протаскивалось» почти во все ветви пресмыкающихся, если они происходили от общих предков; улучшение «удалось» ввести только у млекопитающих (хищники типа волка), то есть чрезвычайно поздно. Как не раз уже правильно отмечали биологи, Эволюция является прилежным конструктором только в разработке решений, неоспоримо важных, лишь в том случае, когда они служат организму в фазе полной его жизнеспособности (до полового размножения). Зато все, что не имеет столь критического значения, оказывается более или менее заброшенным, пущенным на произвол случайных метаморфоз и слепой удачи.

Эволюция не может, конечно, предвидеть последствий своего конкретного поступка, хотя бы он заводил целый вид в тупик развития, а сравнительно мелкое изменение позволило бы избежать этого. Она реализует то, что возможно и выгодно тотчас же, нисколько не заботясь об остальном. Более крупные организмы имеют и более крупный мозг с непропорционально большим числом нейронов. Отсюда и кажущееся пристрастие к «ортоэволюции» – медленному, но непрерывному увеличению размеров тела, которое, однако, очень часто оказывается настоящей ловушкой и орудием будущей гибели: ни одна из древних ветвей гигантов (например, юрские пресмыкающиеся) не сохранилась до наших дней. Таким образом, Эволюция при всей своей скупости, проявляющейся в том, что она берется лишь за самые необходимые «переделки», является самым расточительным из всех возможных конструкторов.

5. Далее, Эволюция как конструктор хаотична и нелогична. Это видно, например, из способа распределения ею регенерационных потенций среди видов. Организм построен не по принципу сменных макроскопических частей, свойственному человеческой технике. Инженер проектирует так, чтобы можно было заменять целые блоки устройств. Эволюция же осуществляет принцип «микроскопических сменных частей»; этот принцип проявляется непрестанно, так как клетки органов (клетки кожи, волос, мышц, крови и т.п., за исключением немногочисленных категорий клеток, например нейронов) все время заменяются путем деления; дочерние клетки и являются «сменными частями». Это был бы отличный принцип, лучше инженерного, если бы практика не противоречила ему так часто, как обычно случается.

Человеческий организм построен из триллионов клеток; каждая из них содержит не только ту генотипическую информацию, которая необходима для выполняемых ею функций, но и полную информацию – ту же самую, которой располагает яйцеклетка. Поэтому теоретически возможно развитие клетки, скажем, слизистой оболочки языка во взрослый человеческий организм. На практике это невозможно, поскольку этой информацией не удается воспользоваться. Соматические клетки не обладают эмбриогенетической потенцией. По правде говоря, мы не очень хорошо знаем, почему это так. Быть может, здесь играют роль некоторые ингибиторы (агенты, тормозящие рост), ибо этого требует принцип взаимодействия тканей; возникновение раковых опухолей, согласно новейшим работам, связано, как полагают, с исчезновением этих ингибиторов (гистонов) в клетках, подвергшихся соматической мутации.

Как бы то ни было, все организмы – или, во всяком случае, находящиеся на одной и той же ступени развития – должны были бы в более или менее равной мере проявлять способность к регенерации, коль скоро у них почти одинаковая избыточность клеточной информации. Но это не так. Нет даже тесной связи между местом, которое вид занимает в эволюционной иерархии, и его регенерационными возможностями. Лягушка очень неважный «регенератор», почти столь же никудышный, как и человек. А это ведь не только невыгодно с точки зрения особи, но и нелогично с конструкторских позиций. Разумеется, такое положение было вызвано в ходе эволюции определенными причинами. Однако мы сейчас не занимаемся поисками соображений, которые оправдали бы недостатки Эволюции как творца органических систем. Конечное состояние каждой эволюционной ветви, то есть современная «модель», запущенная в «массовое производство», отражает, с одной стороны, фактические условия, с которыми она должна справляться, а с другой – тот длившийся миллиарды лет путь слепых проб и ошибок, какой прошли все ее предки. Таким образом, компромиссность теперешних решений отягощена дополнительно грузом всех предыдущих конструкций, которые также были компромиссными.

6. Эволюция не накапливает опыта. Она – конструктор, забывающий о прошлых достижениях. Каждый раз ей приходится искать заново. Пресмыкающиеся дважды «вторгались» в воздушное пространство, первый раз как голокожие ящеры, а второй раз – образовав оперение. И каждый раз им приходилось заново вырабатывать адаптацию к условиям полета – адаптацию исполнительных органов и нейральную адаптацию. Позвоночные покидали океан ради суши и снова возвращались в воду, и тогда выработку «аквальных» решений им приходилось начинать с нуля. Проклятие любой совершенной специализации в том, что она является приспособлением только к данным условиям; чем лучше специализация, тем с большей легкостью ведет к гибели изменение этих условий. А ведь самые лучшие конструктивные решения разбросаны по разным боковым, крайне специализированным линиям. Орган кобры, реагирующий на инфракрасное излучение, обнаруживает разницу температур порядка 0,001°. Электрический орган некоторых рыб реагирует на падение напряжения порядка 0,01 микровольта на миллиметр. Слуховой орган моли, поедаемой летучими мышами, реагирует на колебания ультразвуковой эхолокации последних. Чувствительность осязания некоторых насекомых находится уже на пороге приема молекулярных колебаний. Известно, как развит орган обоняния у бабочек китайского шелкопряда. Дельфины имеют систему гидролокации; приемным экраном для пучка посылаемых ими колебаний служит вогнутая лобная часть черепа: покрытая жировой подушкой, она действует как собирающий рефлектор. Человеческий глаз реагирует на отдельные кванты света. Когда вид, который сформировал такие органы, гибнет, вместе с ним пропадают и «изобретения» Эволюции, подобные перечисленным выше. Мы не знаем, как много их погибло за минувшие миллионы лет. Если же такие «изобретения» и продолжают существовать, то нет возможности распространить их вне пределов вида, семейства или хотя бы разновидности, где они образовались. А в итоге старый человек – существо беззубое, хотя проблема была решена уже десятки раз, причем каждый раз несколько иначе (у рыб, у акул, грызунов и т.п.).

7. Менее всего мы знаем о том, каким образом Эволюция совершает свои «великие открытия», свои революции. А революции она совершает, и заключаются они в создании новых типов. Конечно, и здесь она действует постепенно, ибо иначе не может. Но с учетом этого ее можно упрекнуть в том, что она действует в высшей степени случайно; типы возникают не благодаря адаптации или старательно подготавливаемым изменениям, а в результате игры на эволюционной лотерее, в которой очень часто главного выигрыша вообще нет.

Мы столько уже говорили об эволюции генотипов, что то, о чем я расскажу вслед за Дж. Симпсоном[117], будет, пожалуй, понятно без объяснений. В больших популяциях при низком давлении отбора образуется резерв скрытой генетической изменчивости (в рецессивно мутировавших генотипах). И напротив, в малых популяциях может произойти случайная фиксация новых генетических типов; Дж. Симпсон называет это «квантовой эволюцией» (скачок этот, однако, менее революционен, чем тот, который в свое время постулировал Гольдшмидт, назвав результаты гипотетических макрореконструкций генотипа hopeful monsters – «многообещающими чудовищами»). Происходит это за счет скачкообразного перехода мутаций из гетерозиготного состояния в гомозиготное; скрытые прежде признаки вдруг проявляются, причем сразу для довольно большого количества генов (такого рода явления чрезвычайно редки и могут происходить, скажем, один или два раза за четверть миллиарда лет).

Изоляция и сокращение численности популяции происходят чаще всего в периоды резкого повышения смертности, вызванного какими-либо бедствиями и катастрофами. Тогда-то на фоне миллионов гибнущих организмов вдруг всплывают на поверхность не подвергавшиеся действию отбора формы – новые «пробные» модели; они возникают, как говорилось выше, скачкообразно, и только дальнейший ход эволюции подвергает «практической проверке» эти модели. Поскольку выбор Эволюции всегда случаен, обстоятельства, благоприятствующие «великим изобретениям», вовсе не должны приводить к ним с необходимостью или хотя бы с какой-то вероятностью. Правда, рост смертности и изоляция облегчают «всплывание на поверхность» большого числа фенотипических мутантов из скрытого ранее в гаметах «аварийного» резерва, но сам этот резерв может оказаться не столько спасительным изобретением, новой формой организма, сколько комком бессмысленных и вредных признаков. Ведь давление отбора вовсе не обязано совпадать по направлению с мутационным; материк может превращаться в остров, а бескрылые насекомые – совершенно случайно – в крылатых, что еще более ухудшает их положение. Одно столь же возможно, как и другое; только тогда, когда векторы обоих давлений, мутационного и селекционного, указывают в одну и ту же сторону, возможен поистине значительный прогресс. Но такое явление, как нам теперь становится понятным, – редчайшая редкость. В глазах конструктора эта ситуация равносильна такому снабжению провиантом спасательных шлюпок корабля, когда потерпевших после крушения будут ожидать сюрпризы, ибо в ящике с «неприкосновенным запасом» может оказаться пресная вода или соляная кислота, банки с консервами или с камнями. И хотя это звучит гротескно, нарисованная картина, по существу, как раз и соответствует методу Эволюции, тем условиям, в которых она совершает свои самые грандиозные деяния.

О том, что мы не ошибаемся, свидетельствует монофилетичность возникновения земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих.[118] Ведь они сформировались только однажды, каждый из классов возник только один раз на протяжении всех геологических эпох. Очень интересно получить ответ на вопрос, что случилось бы, если бы 360 миллионов лет назад не возникли первые позвоночные? Пришлось ли бы ждать еще сто миллионов лет? Или же повторить это мутационное творение эволюция могла бы лишь с меньшей вероятностью? И не исключило ли это изобретение другую потенциально возможную конструкцию?

Это неразрешимые вопросы, ибо что произошло, то произошло. Правда, – и мы уже об этом говорили – мутация почти всегда является сменой одной организации другой, хотя часто и «адаптивно бессмысленной». Таким образом, высокий уровень организации генотипа создает условия, при которых серия случайных испытаний достаточно большой длины делает вероятность появления более прогрессивной разновидности или ветви, сколь угодно близкой к единице. (Под «прогрессивной» мы понимаем, следуя Дж. Хаксли, такую форму, которая не только доминирует благодаря своей организации над существовавшими до нее, но представляет собой также потенциальный переход к дальнейшим этапам развития.) На примере «великих переворотов» Эволюции мы снова столкнулись, и очень резко, с бесповоротно статистическим характером «природного» конструирования. Организм – наглядный пример того, как можно построить надежную систему из ненадежных компонентов. А Эволюция – демонстрация того, как посредством игры с двумя ставками – жизнью и смертью – можно решать инженерные задачи.

8. Мы переходим ко все более фундаментальной критике Эволюции, поэтому следует хотя бы вскользь подвергнуть критике ее метод управления. Обратная связь, контролирующая генотипы, допускает серьезные погрешности, из-за чего и происходит «генетическое засорение» популяций.

Главной нашей темой будет теперь одна из исходных и наиболее фундаментальных предпосылок Эволюции – выбор строительного материала. Ретортами и лабораториями Эволюции являются крохотные клейкие капельки белка. Из них она изготовляет скелеты, кровь, железы, мышцы, мех, панцири, мозг, нектары и яды. Поражает узость «производственных возможностей» по сравнению с универсальностью конечных продуктов. Если, однако, не учитывать ограничений, накладываемых холодной технологией, если нас интересует не совершенство молекулярной и химической акробатики, а скорее общие принципы рационального проектирования оптимальных решений, то открывается поле для упреков.

Как можно представить себе организм более совершенный, чем биологический? Как система детерминированная (похожая в этом смысле на живые организмы) это может быть система, поддерживающая ультраустойчивость благодаря притоку наиболее производительной, то есть, конечно, ядерной энергии. Отказ от окисления делает излишними кровеносную и кроветворную системы, легкие, всю пирамиду центральных регуляторов дыхания, весь химический аппарат тканевых энзимов, мышечный обмен и сравнительно небольшую и крайне ограниченную силу мышц. Ядерная энергия допускает универсальные преобразования; жидкая среда не является лучшим ее носителем (но можно было бы построить и такой гомеостат, если бы кому-то это было уж очень нужно). Ядерная энергия открывает разнообразные перспективы действия на расстоянии – будь то действие по проводам, дискретное («кабели», подобные нервам), будь то аналоговое (когда, например, излучение стало бы эквивалентом несущих информацию аналоговых гормональных соединений). Излучения и силовые поля могут действовать также и на окружающую гомеостат среду, а тогда примитивная механика конечностей с их подшипниками скольжения становится излишней. Разумеется, организм «на ядерной энергии» выглядит в наших глазах столь же гротескно, сколь и бессмысленно, но достаточно представить себе ситуацию, в какой находится человек на стартующем космическом корабле, чтобы правильно оценить всю хрупкость и узость эволюционного решения. При усиленном тяготении тело, состоящее главным образом из жидкостей, подвергается резким гидродинамическим перегрузкам: подводит сердце, в тканях то недостает крови, то она разрывает сосуды, появляются экссудаты[119] и отеки, мозг перестает действовать почти сразу же после прекращения доступа кислорода, и даже костный скелет оказывается в этих условиях конструкцией слишком слабой, чтобы противостоять действующим силам. Человек является сегодня самым ненадежным блоком в созданных им машинах, а также самым слабым – в механическом отношении – звеном реализованных им процессов.

Но даже отказ от ядерной энергии, силовых полей и т.п. не обязательно приводит нас назад к биологическим решениям. Совершеннее биологической будет система, обладающая одной дополнительной степенью свободы – в выборе материалов; система, вид и функция которой не предопределены. Система, формирующая по мере надобности приемный орган или эффектор, новый орган чувств или новую конечность либо же вырабатывающая новый способ передвижения. Одним словом, система, которая прямым путем благодаря власти над своей «сомой» достигает того, чего мы сами достигаем окольным путем, с помощью технологий, пользуясь регулятором второго порядка, то есть мозгом.

Окольность наших действий можно было бы, однако, устранить; имея впереди три миллиарда лет, можно так углубиться в тайны материи, что она, эта окольность действий, станет излишней.

Проблему строительного материала можно рассматривать двояко: либо в аспекте немедленного приспособления организмов к Природе – и тогда решение, принятое Эволюцией, имеет много положительных сторон, либо же в аспекте перспективных потенций – и тогда на первый план выдвигаются все ограничения строительного материала. Самое важное для нас – ограничение во времени. Располагая миллиардами лет, можно сконструировать почти бессмертие, если, разумеется, кто-то в нем заинтересован. Эволюция же проявила здесь полное безразличие.

Почему мы обсуждаем проблему старения и смерти в разделе, посвященном недостаткам строительного материала? Может быть, это скорее вопрос организации строительного материала? Ведь мы же сами говорили, что протоплазма, по крайней мере потенциально, бессмертна. Она – непрестанно обновляющий себя порядок, поэтому в самом принципе ее конструкции не заложена неизбежность обрыва процессов из-за рассогласования. Это сложный вопрос. Если мы и понимаем, что происходит в организме в течение секунд или часов, то о закономерностях, каким он подчиняется во времени, исчисляемом годами, мы не знаем почти ничего. Наше невежество довольно успешно маскируют такие термины, как «рост», «созревание», «старение», но это лишь полуметафоры – туманные названия состояний, а не точные их описания.

Эволюция является конструктором-статистиком; это мы уже знаем. Но усредняющей, статистической является не только ее видообразующая деятельность; на том же принципе основано и построение отдельного организма. Эмбриогенез – это управляемый лишь в общем химический взрыв с телеологическим прицелом, также подчиненным статистике, ибо ген не определяет ни количества, ни расположения отдельных клеток «конечного продукта». Ни одна отдельно взятая ткань многоклеточного организма умирать не обязана, такие ткани, выделенные из организма, можно годами выращивать на искусственных питательных средах. Итак, смертен организм как целое, но не его составные части. Как это понимать? Организм подвергается в течение жизни различным возмущениям, травмам. Некоторые из них обусловлены окружением, другие же невольно вызывает он сам. И последнее является, пожалуй, наиболее существенным. Мы говорили уже о некоторых видах «выхода» жизненных процессов «из колеи». В сложном организме они являются прежде всего потерей корреляционного равновесия. Имеется несколько главных типов подобного «выхода из колеи»: стабилизация патологического равновесия (как при язве желудка), порочный круг (как при гипертонии) и, наконец, лавинообразные реакции (эпилепсия).

К таким реакциям можно отнести cum grano salis[120] и новообразования. Все эти возмущения ускоряют процесс старения, однако этот процесс идет и у лиц, которые почти никогда не болеют. Можно предположить, что старость проистекает из статистической природы жизненных процессов. С какой бы точностью ни был изготовлен ствол ружья, после выстрела дробинки все больше расходятся по мере возрастания пройденного ими пути. Старение – это такой же разброс процессов и вызванный им постепенный выход из-под центрального контроля. А когда этот разброс достигает критического значения, когда резервы всего компенсирующего аппарата оказываются исчерпанными, наступает смерть.

Поэтому-то и можно подозревать, что статистика, которая столь безотказна в качестве исходного принципа возникновения подвижного равновесия (Fliessgleichgewicht – Л. Берталанфи[121]), безотказна, пока организмы, конструируемые из этих принятых как данное элементов, являются простыми. Эта же самая статистика приводит к сбою, как только мы переходим определенную грань сложности. В этом понимании клетка – творение более совершенное, чем многоклеточный организм, сколь бы парадоксально это ни звучало. Мы должны, однако, понять, что, говоря так, мы пользуемся совершенно иным языком, точнее, занимаемся совсем иным вопросом, чем тот, который был важен для Эволюции. Смерть является ее многократным следствием, она и продукт непрерывного изменения, и итог растущей специализации, и, наконец, результат того, что для работы был употреблен именно этот материал, а не какой-нибудь иной, – тот единственный материал, который можно было создать. Поэтому на самом-то деле мы вовсе не сочиняем пасквиль на эту нашу безликую создательницу. Мы имеем в виду совсем другое. Просто мы хотим быть конструкторами более совершенными, чем она, и должны поэтому остерегаться повторения ее ошибок.

 

I) Реконструкция человека

 

Наша проблема заключается в усовершенствовании человека. Здесь возможны различные подходы. Можно придерживаться «консервативной техники», которая является попросту медициной. Тогда норма, то есть то, что считается средним здоровьем, является образцом, и действие предпринимается для того, чтобы каждый человек мог достичь такого состояния.

Область таких действий мало-помалу увеличивается. Она может даже включать в себя встраивание в организм параметров, в генотипе не предусмотренных (как упомянутая выше возможность гибернации). Постепенно можно будет перейти ко все более универсальному протезированию, к преодолению защитных сил организма с целью эффективной пересадки органов. Все это реализуется уже сейчас. Осуществлены уже первые пересадки почки и легкого. В значительно более широких пределах осуществляется пересадка органов у животных («резервное» сердце). В США существует даже общество «замены органов», координирующее и поддерживающее научные исследования в этой области. Итак, можно постепенно перестраивать организм, меняя отдельные его функции и параметры. Этот процесс под давлением объективной необходимости и по мере роста технологических возможностей будет, вероятно, идти по двум направлениям: в направлении биологических изменений (пересадки для устранения дефектов, увечий и т.п.) и в направлении протезирования (когда механический «мертвый» протез является для «потребителя» лучшим решением, чем пересадка естественного органа или ткани). Протезирование в таких пределах не может, разумеется, вести к какой-то «роботизации» человека. Вся эта фаза, которая охватит, очевидно, не только конец нашего столетия, но и начало будущего, предполагает согласие с основным «конструктивным планом», данным Природой. Таким образом, ненарушенными останутся директивы по построению тела, органов, функций вместе с первоначально принятой предпосылкой белкового строительного материала и его неизбежными следствиями – старостью и смертью.

Статистическое продление жизни, то есть средней продолжительности существования индивидуума, за пределы ста лет без вмешательства в наследственную информацию представляется мне нереальным. Многие мудрецы говорили нам уже не раз, что «собственно-то», «принципиально» человек мог бы прожить и 140-160 лет, поскольку так долго живут отдельные люди; эта аргументация достойна той, в которой утверждается, что «собственно-то» каждый из нас мог бы быть Бетховеном или Ньютоном, ибо и они были людьми. Конечно, они были людьми, так же как ими являются долгожители – кавказские горцы, но, говоря по правде, для популяционного среднего отсюда ничего не следует. Долголетие есть результат действия определенных генов; кто распространит их в популяции, тот сделает ее статистически долговечной. Какую бы то ни было программу более радикальных изменений ни сегодня, ни в течение ближайшего столетия, очевидно, реализовать не удастся. Можно только размышлять о программе революционной инженерной переделки организма. Примитивно, наивным образом, но все же можно.

Прежде всего надо задуматься над тем, чего мы хотим. Подобно тому как существует шкала пространственных величин, ведущая от метагалактических туманностей через галактики, локальные звездные системы, планетные системы, планеты, их биосферы, живые организмы, вирусы, молекулы, атомы вплоть до элементарных частиц, существует и шкала величин времени, то есть разных его протяженностей. Вторая в целом аналогична первой. Наиболее продолжительно индивидуальное существование галактик (10-20 миллиардов лет), затем по порядку следуют звезды (около 10 миллиардов), биологическая эволюция как целое (от четырех до шести миллиардов), геологические эпохи (150-50 миллионов лет), секвойя (около 6000 лет), человек (около 70 лет), муха-однодневка, бактерия (около 15 минут), вирус, цис-бензол, мезон (миллионные доли секунды).

Сконструировать разумное существо с индивидуальным долголетием, равным протяженности геологических эпох, представляется совершенно нереальным. Либо такая особь должна быть по размерам подобна планете, либо мы должны отказаться от непрерывности памяти о прошлых событиях. Здесь, естественно, открывается поле для гротескных выдумок в духе научной фантастики: долговечные существа, память которых расположена, например, в гигантских подземных «мнемотронах» города и которые связаны с резервуарами своих юношеских воспоминаний 100000-летней давности ультракороткими волнами. Таким образом, пределом реального роста долголетия представляется биологический потолок (секвойя, то есть около 6000 лет). Какой должна быть самая характерная особенность этого долговечного существа? Ведь долголетие не может быть самоцелью; оно должно чему-то служить. Без сомнения, никто ни сегодня, ни через сто тысяч лет не может достоверным образом предвидеть будущее. Поэтому основным свойством «усовершенствованной модели» должна быть ее автоэволюционная потенция. Чтобы это существо могло преобразовывать себя таким образом и в таком направлении, какое ему понадобится в связи с создаваемой им цивилизацией.

Итак, что же возможно? Почти все – с одним, пожалуй, исключением. Представим себе, что люди, договорившись, в один прекрасный день года эдак двадцатитысячного решат: «Хватит, пусть будет так, как теперь, пускай впредь так уже будет всегда. Давайте не изменять, не находить, не открывать ничего, ибо лучше, чем теперь, быть не может, а если бы даже и могло, то мы не хотим этого».

Хотя в этой книге я говорил о многих малоправдоподобных вещах, эта мне кажется самой неправдоподобной из всех.

 

J) Киборгизация

 

Особого рассмотрения заслуживает единственный известный ныне, пока чисто гипотетический, проект реконструкции человека, выдвинутый учеными. Это не проект универсальной перестройки. Он должен служить определенным целям, а именно адаптации к космосу как «экологической нише». Это так называемый киборг (сокращение слов «кибернетическая организация»). «Киборгизация» заключается в удалении системы пищеварения (кроме печени и, возможно, части поджелудочной железы), в связи с чем излишними становятся также челюсти, их мышцы и зубы. Если проблема речи решается «космически» – постоянным применением радиосвязи, – исчезает и рот. Киборг имеет ряд биологических элементов, таких, как скелет, мышцы, кожа, мозг, но этот мозг сознательно управляет непроизвольно осуществлявшимися ранее функциями тела: в ключевых точках организма расположены осмотические насосы, впрыскивающие в случае надобности то питательные вещества, то активизирующие тела – лекарства, гормоны, препараты, повышающие или, наоборот, снижающие основной обмен и даже вводящие киборга в состояние гибернации. Такая автогибернационная готовность может серьезно увеличить шансы на сохранение жизни в случае какой-то аварии и т.п.

Кровеносная система задумана довольно «традиционно», хотя киборг может работать и в бескислородных условиях (но, естественно, с запасом кислорода в скафандре). Киборг – это уже не частично «протезированный» человек. Это частично реконструированный человек, с искусственной пищеварительно-регуляционной системой, допускающей приспособление к различным космическим средам. Однако он реконструирован не микроскопически; иначе говоря, живые клетки продолжают оставаться основным строительным материалом его тела; кроме того, разумеется, изменения его организации не могут передаваться потомству (не наследуются). Надо полагать, что «киборгизацию» удалось бы дополнить переделкой биохимизма. Так, например, весьма желательно сделать организм независимым от непрерывной подачи кислорода. Но это уже путь к той «биохимической революции», о которой мы говорили выше. Впрочем, для того чтобы сравнительно долго обходиться без доступа воздуха, вовсе не обязательно искать вещества, аккумулирующие кислород эффективнее гемоглобина. Киты могут находиться под водой более часа, что является результатом не только увеличения емкости легких. Они имеют специально развитые для этого системы органов. Поэтому и «у кита» можно было бы в случае надобности позаимствовать элементы требуемой переделки.

Мы ничего не говорили о том, желательна киборгизация или нет. Упоминаем мы о ней, лишь чтобы показать, что проблемы этого рода вообще рассматриваются специалистами. Следует, однако, заметить, что в наши дни подобный проект, вероятнее всего, не удалось бы реализовать. И не только по соображениям врачебной этики, но и из-за ничтожного шанса на выживание при столь массированном хирургическом вмешательстве и замене столь жизненно важных органов разными «осмотическими насосами». И это несмотря на то, что по существу проект довольно «консервативен».

Наиболее уязвим для критики не состав предлагаемых операций, а их конечный результат. Киборг вопреки тому, что может показаться на первый взгляд, вовсе не является человеком более универсальным, чем «существующая модель». Киборг – это «космический вариант», предназначенный вовсе не для всех небесных тел, но скорее всего для тех, которые напоминают Луну или Марс. Итак, довольно жестокие процедуры дают на деле результат, ничтожный в смысле универсализма адаптивности. Наибольший протест вызывает, однако, сама концепция «дегенерализации» человека, то есть формирования различных человеческих типов более или менее по образу и подобию специализации муравьев. Может быть, эти аналогии не приходили на ум проектировщикам, однако они напрашиваются, даже если подходить к проекту без всякой предубежденности. Находиться в состоянии гибернации можно и без осмотических насосов; подобно этому можно снабдить космонавта рядом микроприставок (автоматических или же управляемых им самим) для введения в его организм соответствующих препаратов. А уж это отсутствие рта у киборга кажется мне эффектом, предназначенным скорее для широкой публики, чем для специалистов-биологов. Я не могу не признать, что в области таких или подобных им переделок легче ограничиться общими словами о будущей их необходимости, чем предлагать хотя бы технически и нереальные сегодня, но конструкторски убедительные усовершенствования. Ведь пока промышленная химия безнадежно отстает от биохимии организмов, а молекулярная техника вместе с ее приложениями к переносу информации еще находится в пеленках по сравнению с молекулярной технологией организмов. Однако те средства, за которые Эволюция хваталась, если так можно выразиться, скорее «от отчаяния», чем за неимением выбора, стесненная в силу объективных причин «холодной технологией» и весьма узким составом элементов (практически она пользовалась только углеродом, водородом, кислородом, серой, азотом, фосфором и следами железа, кобальта и других металлов), не могут представлять собой высших достижений в области конструирования гомеостатов в масштабах всего космоса. Когда синтез химических соединений, теория информации, общая теория систем продвинутся далеко вперед, человеческое тело окажется наименее совершенным элементом такого мира. Человеческое знание превзойдет биологическое – знание, накопленное в живых организмах. Тогда планы, почитаемые ныне за поклеп на совершенство эволюционных решений, будут реализованы.