Осторожно снимите с мензурки крышку, бросьте на поверхность раствора крошечный кристалл гипосульфита и с изумлением наблюдайте за происходящим. Кристалл будет увеличиваться у вас на глазах, время от времени разваливаясь на куски, которые тоже мгновенно пустятся в рост… Вскоре ваша мензурка окажется битком набитой кристаллами, некоторые из которых будут достигать нескольких сантиметров в длину. Через несколько минут все прекратится. Магический раствор потеряет свою силу; впрочем, если вы хотите повторить шоу, просто снова разогрейте и охладите мензурку… Перенасыщенным называют такой раствор, в котором растворено больше, чем он в состоянии вместить… Охлажденный перенасыщенный раствор почти в буквальном смысле не знал, что делать. Ему следовало “сообщить” это, добавив кусочек кристалла, состоящего из точно таких же частиц (в количестве многих миллиардов), уже уложенных характерным для кристаллов гипосульфита образом. Раствор нужно было “засеять”.
Некоторые химические вещества способны кристаллизоваться двумя различными способами. К примеру, и графит, и алмаз — это кристаллы, состоящие из чистого углерода. Атомы в них идентичны. Два этих вещества отличаются друг от друга только геометрией укладки углеродных атомов. В случае алмаза атомы образуют тетраэдрическую конфигурацию, отличающуюся крайней стабильностью. Вот почему алмазы такие прочные. А в графите те же атомы углерода организованы в плоские шестиугольники, наложенные друг на друга. Между собой эти слои связаны слабо, благодаря чему графит скользок на ощупь и находит применение в качестве смазочного материала. К сожалению, вы не можете выкристаллизовывать алмазы из раствора, как гипосульфит. Будь иначе, вы были бы богаты; впрочем, по здравом размышлении, не были бы — ведь тогда любой дурак мог бы сделать то же самое.
Теперь представьте себе, что у нас есть перенасыщенный раствор некоего вещества, которое, подобно гипосульфиту, жаждет выпасть в осадок и, подобно углероду, может кристаллизоваться двумя различными способами. Первый способ, когда атомы, как в графите, располагаются слоями, приводит к появлению мелких и плоских кристаллов, в то время как, будучи уложены вторым способом, те же атомы дают начало кристаллам объемным, похожим на алмазы. И вот мы бросаем в наш перенасыщенный раствор два крошечных кристалла — один плоский, а другой объемный — одновременно. Рассказать о том, что будет дальше, можно, слегка дополнив описание опыта с гипосульфитом, взятое у Кернса-Смита. Вы с изумлением наблюдаете за происходящим. Оба ваших кристалла увеличиваются у вас на глазах; время от времени они разваливаются на куски, которые тоже мгновенно пускаются в рост. Плоские кристаллы дадут начало популяции плоских кристаллов, а объемные кристаллы — популяции объемных кристаллов. Если один тип кристаллов имеет обыкновение быстрее расти и чаще разламываться, чем другой, то перед нами возникнет простейшая разновидность естественного отбора. Но, чтобы этот процесс мог дать начало эволюционным изменениям, не хватает одного существенного ингредиента. Этот ингредиент — наследственная изменчивость или что-то ей аналогичное. Вместо кристаллов всего лишь двух различных типов у нас должен быть целый спектр подвариантов, которые образуют ряды повторяющих друг друга поколений и иногда “мутируют”, давая начало новым формам. Есть ли у настоящих кристаллов что-нибудь эквивалентное наследственной передаче мутаций?
Глина и камни состоят из крошечных кристаллов. На нашей планете они встречаются в изобилии, и вероятно, так было всегда. Рассматривая поверхность некоторых образцов глины и других минералов в сканирующем электронном микроскопе, можно стать свидетелем завораживающего и прекрасного зрелища. Растущие кристаллы выглядят как клумбы цветков или кактусов, как россыпи розовых лепестков или как миниатюрные спирали, напоминающие поперечные срезы растений-суккулентов. Тонкие органные трубы; сложные угловатые структуры — будто микроскопические оригами из хрусталя; змеевидные образования, похожие на выбросы дождевых червей или на выдавленную из тюбика зубную пасту… А если добавить увеличение, то упорядоченность рисунка станет еще более поразительной. На том уровне разрешения, когда уже видно местоположение отдельных атомов, поверхность кристалла выглядит организованной так же регулярно, как кусок твида с узором елочкой. Однако — и это очень важный момент — у него бывают дефекты. Прямо посередине упорядоченной “ткани” может появиться “шов”, поворачивающий ее под другим углом и задающий узору новое направление. Или же направление может оставаться прежним, но каждый следующий ряд оказывается как бы “сдвинут” относительно предыдущего. Почти всем кристаллам, встречающимся в природе, свойствен подобный “брак”. Если изъян возникает, то он имеет тенденцию воспроизводиться и в последующих слоях кристалла, нарастающих снаружи.
Дефекты могут возникать на поверхности кристалла где угодно. Если вам (как и мне) нравится размышлять о возможностях хранения информации, подумайте о том, что на кристалл можно нанести огромное количество разнообразных трещинок. Все упоминавшиеся здесь расчеты относительно того, что ДНК одной-единственной бактерии способна вместить текст Нового Завета, будут не менее впечатляющими и для большинства типов кристаллов. Преимущество ДНК перед обычными кристаллами заключается лишь в способе, каким эту информацию можно считывать. Но если не думать об извлечении данных, то разработать такой условный код, где нарушения в атомной структуре кристалла символизировали бы двоичные числа, труда не составляет. И тогда можно будет разместить несколько копий Нового Завета на куске кристаллического минерала величиной с булавочную головку. В сущности, именно таким способом, хотя и в более крупном масштабе, хранится музыкальная информация на поверхности лазерных (“компакт-”) дисков. Компьютер преобразует музыкальные звуки в двоичный код. При помощи лазера на зеркальную поверхность диска наносятся крошечные царапины. Каждое такое углубление соответствует двоичной единице (или нулю, обозначения произвольны). Во время прослушивания диска другой лазерный луч считывает расположение царапин, а специальный компьютер, встроенный в проигрыватель, преобразует код обратно в звуковые колебания, которые затем усиливаются и становятся слышимыми.
Хотя сегодня лазерные диски предназначаются главным образом для музыки, на один такой диск можно поместить целиком всю Британскую энциклопедию, а потом точно так же, при помощи лазера, считывать ее. Изъяны в расположении атомов в кристалле намного мельче углублений на поверхности лазерного диска, а значит, теоретически кристалл способен вместить больше информации на единицу площади. Между прочим, молекулы ДНК, чья информационная емкость нас уже впечатляла, сами в чем-то похожи на кристаллы. Но хотя кристаллы глины и способны в принципе хранить информацию в таких же гигантских объемах, как ДНК или лазерный диск, никому никогда не приходило в голову, что они действительно когда-либо ее хранили. В данной же теории глина и другие кристаллические минералы выступают в роли первоначальных “кустарных” репликаторов, впоследствии вытесненных высокотехнологичной ДНК. Они образуются в водах нашей планеты самопроизвольно, без помощи сложной “аппаратуры”, необходимой для синтеза ДНК, и у них самопроизвольно возникают дефекты, некоторые из которых могут реплицироваться в последующих слоях кристалла. Если от кристалла с такой воспроизводимой структурой впоследствии отваливаются кусочки, то они могут служить затравкой для новых кристаллов, каждый из которых “унаследует” структуру своего “родителя”.
