Как смогла неживая природа, не создавшая даже каменного топора, создать на Земле невероятно сложный белок, затем еще сложнее живую клетку?

Ну я бы не был так уверен, что неживая природа не создавала каменных топоров. Если поискать, вполне могут найтись камни, которые можно было бы использовать в качестве топора, созданные без участия живой природы. Особенно если искать не только на Земле, а во всей Вселенной.

У каменных топоров есть одно фундаментальное отличие от первых репликаторов, положивших начало жизни. Топоры не умеют размножаться без участия живых существ, а репликаторам для размножения вполне достаточно подходящей неживой среды. Если неживая природа создаст каменный топор, но не создаст репликаторов нигде поблизости (скажем, в пределах того же скопления галактик), то этот топор скорее всего никто никогда не увидит и не возьмет в руки, он развалится так же, как и появился. Зато, если неживая природа создаст репликатор, последствия могут оказаться несколько более драматическими. Через несколько миллиардов лет потомки этого репликатора могут начать создавать каменные топоры с невиданной для неживой природы частотой, а еще через несколько десятков тысяч — задавать вопросы о своем происхождении.

Положим, неживая природа создает репликаторы в 10^1000 раз реже, чем каменные топоры. Тогда на каждый первичный репликатор во Вселенной приходится 10^1000 каменных топоров, появившихся без участия живых существ. Вот только у разумных существ, произошедших от этих репликаторов, куда больше шансов увидеть каменные топоры, созданные их предками. Хотя в целом по Вселенной таких топоров гораздо меньше, рядом с разумными существами (по крайней мере, если они еще не начали межзвездную экспансию) их концентрация будет гораздо выше. Что я пытаюсь донести — мы по умолчанию считаем, что каменный топор сделан нашими предками, а не неживой природой, не только потому, что неживой природе его сложно сделать, но и потому, что нашим предкам сделать его было легко. Наш козырь — разум, козырь неживой природы — масштаб. Мы можем легко создать то, что для неживой природы практически невозможно, поскольку она неразумна, но и неживая природа может легко создать то, что практически невозможно для нас, поскольку мы ограничены во времени и пространстве.

Есть ученые, которые считают, что вероятность появления первичных репликаторов гораздо меньше, чем я писал выше. Там уже, не при детях будет сказано, трехэтажные степени. Но всё же большинство ученых, насколько я могу судить, склонны считать появление жизни более частым. Я сам ставлю на то, что жизнь появляется достаточно часто, просто в большинстве случаев погибает, не успев развиться. Это всего лишь дилетантская догадка, но в ее пользу говорит то, что по современным данным жизнь на Земле появилась очень рано. По некоторым данным еще до окончания периода т. н. поздней тяжелой бомбардировки, когда на Земле только-только начали появляться подходящие для жизни условия. Насколько распространена жизнь во Вселенной — это очень интересный и важный вопрос, от ответа на который могут кардинально зависеть перспективы человечества в далеком будущем. Но в контексте конкретного вопроса, на который я пытаюсь ответить, это не так уж и важно, как ни странно. Любое событие, которое не противоречит законам физики, неизбежно произойдет, если Вселенная достаточно велика. Мы существуем, значит первичный репликатор когда-то появился. Если же мы предполагаем, что первая жизнь была создана разумом, то мы должны объяснить, как мог появиться разум в обход жизни. Нельзя же постулировать, что разум был с самого начала просто так, безо всякой причины! Это еще больший абсурд, чем постулировать, что жизнь была с самого начала просто так, безо всякой причины.

Представьте, что вся информация о нашей истории и технологиях была стерта со всех носителей информации на Земле, включая память всех людей. Вот мы смотрим на компьютеры и думаем, откуда они взялись. Если взяться за этот вопрос серьезно, можно довольно быстро узнать о заводах, на которых их делали и о других компьютерах, с помощью которых их проектировали и управляли их производством. Совершенно очевидно, что даже совместными усилиями всех людей на планете невозможно было бы создать современный компьютер без использования других компьютеров. Какие выводы можно из этого сделать? Ну, очевидно, что компьютеры должны были существовать всегда. Если у времени было начало, то с самого начала уже должен был быть хотя бы один компьютер. Просто так, безо всякой причины. Но может найтись скептик, который скажет: если современные компьютеры нельзя создать без других компьютеров, это не значит, что никакие компьютеры нельзя создать без других компьютеров. Что если самые первые компьютеры были настолько простыми, что люди создали их своими силами? Потом с их помощью создали более сложные, с помощью более сложных еще более сложные и так далее. Конечно, это очень неправдоподобная и явно притянутая за уши теория. Очевидно же, что любой механизм, созданный без помощи компьютеров, не сможет выполнять даже самые базовые функции современного компьютера, необходимые для создания других компьютеров. Ни один здравомыслящий человек такую теорию не может принять всерьез :)

Вы скажете: допустим для создания компьютеров не нужны другие компьютеры, но для их создания, очевидно, нужен разум. Да, но точно так же для создания разума не нужен другой разум, для него нужна развитая нервная система и эволюция. Как появление компьютеров было естественным следствием прогресса, а не чудом, так и появление разума было лишь естественным следствием эволюции. Точно так же для появления нервной системы не нужна другая нервная система, достаточно дифференцировки клеток. Продолжая эту цепочку в прошлое, мы придем к первым репликаторам на границе между химией и биологией. Мы не знаем, как именно они появились, но можно ли утверждать, что для появления репликаторов нужны или другие репликаторы, или чудо? Здесь стоит уточнить, что до сих пор я говорил о репликаторах в биологическом смысле, имея в виду самовоспроизводящиеся системы, содержащие наследственную информацию. Но можно говорить о «репликаторах» в широком смысле и без такой информации. А вот их-то в неживой природе полным-полно. Автокаталитические реакции, например. А еще неживые «репликаторы» могут образовывать простые структуры. Одномерные полимеры, двумерные бислои из амфифильных молекул, трехмерные кристаллы. Есть ли в них предпосылки к появлению наследственной информации? Ну вообще-то есть. Например, нарушение кристаллической решетки на поверхности кристалла будет влиять на структуру следующих слоев при кристаллизации. Ближе к привычной нам форме наследственной информации полимеры. Разновидностью полимеризации является сополимеризация, при которой соединяются мономеры двух или более видов. Количество разновидностей сополимеров, образующихся в такой реакции, может расти экспоненциально с ростом их длины. При этом, если сополимеризация является частью автокаталитического цикла, структура образовавшихся полимеров может влиять на структуру полимеров следующего «поколения». И это не просто какие-то спекулятивные гипотезы, так работает, например, реакция Бутлерова, которая вполне может проходить в неживой природе.

Все это не объясняет появление первых биологических репликаторов с наследственной информацией, у нас еще слишком много белых пятен в этом вопросе, но мы видим, что в неживой природе есть зацепки, есть зерна, которые в подходящих условиях могли бы породить такую информацию. Первые механизмы репликации могли быть не просто гораздо проще современных, они могли иметь совершенно иную природу. Известные нам механизмы могли зародиться как дополнение к этим первичным механизмам, или как надстройка над ними, а затем, постепенно усложнившись за счет отбора и став достаточно совершенными, полностью вытеснить первичные механизмы. Утверждать, что такие механизмы не могли появиться в неживой природе только потому, что современные механизмы слишком сложные, все равно, что утверждать, что люди не могли сами сделать компьютеры только потому, что современные компьютеры слишком сложные.