Давайте теперь подытожим наши наблюдения в изучаемой нами цепи усложнении.
Мы видели, как два строительных кирпичика, таких простых, как атомные ядра и электроны, образуют атомы с очень сложными свойствами. Такой сложный результат и поразителен и очевиден: несколько простых строительных кирпичиков соединяются вместе, в результате чего образуется не только их сумма, но и так называемое их соединение. Неверно будет утверждать, что целое является просто лишь суммой составляющих его частей, поскольку решающее влияние имеет способ расположения частей при образовании «целого». Атом кислорода — это не просто ядро плюс восемь электронов, а ядро, окруженное двумя электронами, находящимися на внутренней оболочке; это организм, способный абсорбировать или испускать определенные линии спектра, вступать с определенными другими атомами в различные химические соединения, а также участвовать в целом ряде сложных реакций. И все эти новые свойства появились автоматически. При создании атома кислорода не вводился ни один новый элемент; мы можем скорее рассматривать все это как очевидное последствие свойств частей, входящих в его состав. Если они соединились, то это именно то, что должно произойти согласно законам физики. Однако полученный нами результат — атом кислорода со всеми его сложными свойствами — тем не менее нечто такое, чего не могли предсказать наши теоретические выводы. Соединение простых частей дало новое вещество со многими новыми свойствами.
На следующей стадии в качестве строительных блоков выступают атомы, образующие молекулы. И в этом случае также возникают новые свойства. Как мы видели, обычная соль — хлористый натрий состоит из натрия, являющегося легкоокисляющимся легким металлом, и хлора — довольно тяжелого зеленого ядовитого газа; ничего больше в его состав не входит. Однако их соединение обладает свойствами, целиком отличными от свойств входящих в его состав компонентов.
Теперь мы подготовлены к рассмотрению третьего звена цепи — структуры клетки. Здесь уже в качестве строительных блоков выступают не электроны и не атомы, а невероятно сложные молекулы, в большинстве своем молекулы протеина. Результатом их соединения является живая клетка, которая по своей сложности превосходит атом настолько же, насколько молекула протеина превосходит электрон.
Как мы упоминали в предыдущем параграфе, существование четкого различия между «живой» и «мертвой» материей когда-то было общепризнанно, а некоторыми учеными признается и сейчас. Согласно их взглядам, клетку нельзя рассматривать как простую комбинацию молекул, скорее следует допускать нечто новое, в том числе так называемую «жизненную силу». И в таком случае клетка не подчиняется целиком физическим (или химическим) законам; вместо этого жизненная сила является истинным управляющим элементом, который заставляет эти законы работать с определенной целью.
Нельзя, конечно, представлять себе клетку просто как группу молекул. Совершенно очевидно, что при образовании клетки из молекул появляется нечто новое. Но столь же ясно, что атом — это не просто сумма элементарных частиц. Когда эти частицы, соединяясь, образуют атом, что-то новое возникает автоматически, а именно комбинация частиц — их взаимодействие, сообщающее атому многие новые свойства, которых нет у отдельных компонентов. Приведем еще более простой пример, иллюстрирующий тот же самый принцип; возьмем три прямые линии (как известно, прямая линия является одним из простейших геометрических элементов). Построив из них равносторонний треугольник, мы обнаруживаем целый ряд новых и неожиданных свойств: сумма углов треугольника равна двум прямым углам, высота треугольника равна ½√3 умноженной на длину стороны, и т. д. А если мы начнем соединять вместе несколько равносторонних треугольников одного размера, мы сможем построить три и только три геометрических тела: четырехгранник, восьмигранник и двадцатигранник с четырьмя, восемью и двадцатью сторонами соответственно. Если кто-либо сомневается в том, что новые, неожиданные свойства являются результатом простой комбинации простых элементов, пусть тот установит зависимость между объемами восьмиугольника и двадцатиугольника!
До появления жизни на Земле элементы, образующие ее, входили в состав различных химических веществ. С точки зрения нашего рассуждения важнейшими из них были углеродистые соединения. Находящаяся в воздухе угольная кислота абсорбировалась водой, и под влиянием солнечных лучей и последующих температурных изменений образовывалось все больше и больше соединений углерода, водорода, кислорода, а возможно, и других веществ. На протяжении миллионов лет образовались всевозможные соединения, в основном простые; однако время от времени случайно появлялось несколько молекул и более сложных веществ. Одна из них случайно приобрела способность принимать определенные другие молекулы из окружающей ее среды и вместе с ними образовывать новую молекулу оригинальной структуры. Эта молекула «размножилась» и заполнила небольшое озеро или пруд, в котором это скромное, но важное событие произошло.
Однако, для появления «жизни» необходимо было нечто гораздо большее, чем это событие. Если способное размножаться вещество становится обычным явлением, вероятность случайного изменения одной из его молекул неимоверно возрастает (такое изменение могло произойти, например, в результате перемены некоторыми атомами мест или изменения состава молекул за счет новых атомов). В результате большинства этих изменений способность к размножению была утеряна. Но у некоторых из новых молекул это свойство сохранилось. В результате получилось новое вещество с несколько другими свойствами, но все еще способное к размножению.
Два или более таких вещества с различными свойствами также могли соединяться и образовывать более сложный комплекс, способный выполнять большее число сложных химических реакций. Это уже были простые организмы.
Среди этих организмов вскоре воцарилась конкуренция. Те из них, которые могли быстрее размножаться и были наиболее устойчивыми к различным изменениям в окружающей среде, имели наибольшие шансы выжить. Если, например, озеро, в котором они жили, случайно пересыхало или промерзало, все организмы, неспособные перенести ниспосланные на них тяжелые испытания, погибали, и лишь самые крепкие выживали.
Случайные изменения, происходящие среди молекул, продолжают иметь место и среди этих простейших организмов; биологи называют эти изменения мутациями. Результатом большинства мутаций является пониженная приспосабливаемость к жизни, и поскольку это означает постепенное (а то и быстрое) исчезновение данного вида, такие мутации не представляют для нас большого интереса. Гораздо важнее мутации, дающие более выносливые виды путем усиления способности к воспроизводству или к устойчивости против внешних опасностей. Многие организмы повысили свою выживаемость путем усложнения, в результате чего и появились на свет сложнейшие существа.