Почему я так в этом уверен? Это происходит от моего внимания к фрактальной геометрии. Вот почему она так важна для изучения нашей биосферы: геометрия это математическая дисциплина, выясняющая «каким образом различные части чего-либо соотносятся друг с другом, образуя целое». До 1975 г. единственной доступной для изучения была геометрия Евклида, изложенная им за 300 лет до нашей эры в 13-томном труде под названием «Начала». Для людей с пространственным воображением евклидова геометрия вполне понятна и наглядна, так как оперирует с такими телами, как куб, сфера или конус, путем проецирования их на плоскую поверхность.
Однако к Природе евклидова геометрия неприменима. Ни дерево, ни облако, ни гору с помощью математических формул не удастся отобразить на плоской поверхности. В природе большинство органических и неорганических образований имеют относительно нерегулярную и, на первый взгляд, хаотичную структуру. Такие природные объекты можно описать только с помощью недавно разработанной математической дисциплины, получившей название фрактальной геометрии. Основал эту дисциплину в 1975 г. французский математик Бенуа Мандельброт. Как и квантовая механика, фрактальная («дробная») геометрия говорит о необходимости рассматривать нерегулярные природные структуры, этот причудливый мир замысловатых форм и объектов, более чем в трех измерениях.
Математика фракталов на удивление проста: используется только одно уравнение, включающее в себя простые операции умножения и сложения. Затем то же самое уравнение повторяется бесконечное число раз. Например, так называемое «множество Мандельброта» строится по следующей простой формуле: берется некое число, умножается само на себя, после чего результат прибавляется к исходному числу. Результат этой операции снова подставляется в ту же формулу, полученный результат подставляется туда же и так далее. Однако, несмотря на простоту и единообразность этой процедуры, для реального построения фрактального объекта ее необходимо повторить миллионы раз. Огромное время, которое требуется для проведения таких вычислений вручную, помешало математикам прошлого распознать достоинства фрактальной геометрии. Лишь с появлением мощных компьютеров Мандельброт смог разработать свою новую математику.
Неотъемлемой чертой геометрии фракталов является построение бесконечно повторяющихся, «самоподобных» структур, вложенных одна в другую. Представление о таких повторяющихся формах можно получить на примере популярной игрушки – русской расписной куклы-матрешки. Каждая меньшая структура представляет собой уменьшенный вариант большей, но необязательно точную копию. Фрактальная геометрия устанавливает соотношения между такими структурами в целом объекте и между теми структурами, которые усматриваются в его частях. Так, например, рисунок мелких веточек, которые отходят от крупной ветви дерева, имеет сходство с рисунком крупных ветвей, отходящих от ствола. Рисунок большой реки имеет сходство с рисунком ее меньших притоков. В человеческих легких фрактальная структура разветвленных дыхательных путей в бронхах повторяется в меньших по размеру бронхиолах. Система кровеносных сосудов человека, его периферийная нервная система также состоят из повторяющихся структур.
Быть может, все эти наблюдаемые в природе повторяющиеся структуры – чистое совпадение? По моему твердому убеждению, это не так. Чтобы было понятно, почему я считаю, что фрактальная геометрия описывает структуру живого, давайте вернемся к двум ранее упомянутым моментам.
Во-первых, история эволюции, как я уже не раз подчеркивал, – это история восхождения к более полной информированности о своем окружении. Во-вторых, мы установили, что основополагающей единицей восприятия информации в организме является рецепторно-эффекторный комплекс ИМБ. Соответственно, чем большим количеством рецептор-эффекторных белков (оливок в нашей «бутербродной» модели) обладает организм, тем большая информированность ему доступна и тем выше он стоит на эволюционной лестнице.
Однако на рост числа этих белков, которые могут поместиться в клеточной мембране, имеются чисто физические ограничения. Толщина клеточной мембраны, ее двойного фосфолипидного слоя, составляет 7–8 нанометров. Средний диаметр молекул «информирующих» рецептор-эффекторных белков примерно тот же, что и у фосфолипидов, в которые они встраиваются. При такой жестко заданной толщине мембраны туда не получится «напихать» поверх друг друга сколько угодно ИМБ – они смогут разместиться там только в один слой. Поэтому увеличения информированности можно достичь лишь одним-единственным способом – увеличивая общую площадь мембраны.
Вернемся к нашей «бутербродной» модели мембраны. Увеличение количества оливок означает повышение информированности – чем больше вы сумеете затолкать их в бутерброд, тем «умнее» он окажется. А у какого из бутербродов «интеллектуальный потенциал» будет значительнее – сделанного из маленькой булочки или из целого каравая? Ответ очевиден: оливок в бутерброд поместится тем больше, чем значительнее площадь используемого куска хлеба. Перейдем от этой аналогии к биологической информированности и получим: чем значительнее площадь мембраны клетки, тем большее количество белковых «оливок» она сможет вместить. Таким образом, увеличение площади клеточной мембраны может считаться физическим параметром эволюционного развития и роста информированности. Математические исследования показывают, что в трехмерном пространстве наиболее эффективный рост площади поверхности достигается у объектов с фрактальной геометрией. Эволюция, таким образом, приобретает существенно фрактальный характер. Повторяющиеся структуры оказываются в природе необходимостью, а не случайностью.
Чтобы не вдаваться в математические детали, скажу лишь, что фрактальные структуры действительно характерны для природы и эволюции. Иллюстрирующие их великолепные картинки, построенные компьютером, призваны напомнить, что несмотря на ставшие приметой нашего времени уныние и хаос, в Природе есть порядок, и под Солнцем в самом деле нет ничего принципиально нового. Повторяющийся, фрактальный характер эволюции позволяет предположить, что человек сумеет найти способ так расширить свое сознание, чтобы преодолеть еще одну ступеньку эволюционной лестницы. Восхитительный, загадочный мир фрактальной геометрии предлагает нам модель, согласно которой майровские «произвольность, отсутствие плана, бесцельность и случайность» – устаревшие представления. Лично я считаю, что данные идеи не служат развитию человечности и должны повторить судьбу докоперниковской геоцентрической системы – и чем скорее, тем лучше.
Для природы и эволюции характерны упорядоченные, повторяющиеся структуры, а примеры из жизни клеток, которые вдохновили меня на написание этой книги, оказываются еще более поучительными. В течение миллиардов лет клеточные системы успешно реализуют продуктивный план мирной жизни, позволяющий им укреплять как индивидуальную, так и общую жизнедеятельность организмов биосферы. Вы можете представить себе сообщество из триллионов членов, живущих в полной и неизменной гармонии? Такое сообщество существует – оно называется здоровое человеческое тело. Поистине, клеточные сообщества демонстрируют куда большую эффективность, чем человеческие, – среди клеток не бывает брошенных и «бездомных». Разумеется, если не считать случаев, когда наши клеточные сообщества оказываются в глубокой дисгармонии, из-за которой некоторые клетки выпадают из общего сотрудничества. Собственно говоря, онкологические заболевания как раз и представляют собой ситуацию, когда бездомные и безработные клетки начинают жить за счет остальных клеток сообщества.
