33. Eric T. Parker, Henderson J. Cleaves, Jason P. Dworkin, et al., "Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment", Proceedings of the National Academy ofSciences 108, no. 14 (апрель 2011): 5526.
34. Клеточные стенки могут сформироваться естественным образом из обычных химических соединений, таких как жирные кислоты, у которых один конец стремится к контакту с водой, а другой ее избегает. Такое отношение к воде может побудить эти молекулы образовывать барьеры толщиной в две молекулы, в которых водолюбивые концы молекул обращены наружу, а водоотталкивающие концы удерживают оба слоя вместе, — клеточные стенки. Рассказ о сценарии РНК-мира см.: G. F. Joyce and J. W. Szostak, "Protocells and RNA SelfReplication," Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 10, no. 9 (2018).
35. Ряд исследователей, включая химика Сванте Аррениуса, астронома Фреда Хойла, астробиолога Чандру Викрамасингха и физика Пола Дэвиса, предполагают, что некоторые из падающих камней сами могли нести на себе чрезвычайно устойчивые семена жизни — готовые молекулы, способные самовоспроизводиться и служить катализаторами реакций. Само по себе это предположение очень интересно, поскольку подразумевает, что космические камни, возможно, занесли жизнь на огромное количество планет в разных уголках космоса, однако оно не приближает нас к разгадке происхождения жизни, а лишь сдвигает вопрос в сторону происхождения этих «семян».
36. David Deamer, Assembling Life: How Can Life Begin on Earth and Other Habitable Planets? (Oxford: Oxford University Press, 2018).
37. A. G. Cairns-Smith, Seven Clues to the Origin of Life (Cambridge: Cambridge University Press, 1990).
38. W. Martin and M. J. Russell, "On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent", Philosophical Transactions of the Royal Society B 367 (2007): 1187.
39. Шредингер Э. Что такое жизнь? — М.: Атомиздат, 1972.
40. Энергия, приносимая входящими фотонами, более концентрированна (их длины волн меньше и лежат в видимой части спектра, а количество их меньше) и, соответственно, более высококачественна; энергия, уносимая исходящими фотонами, более разрежена (длины их волн больше и лежат в инфракрасной части спектра, и по количеству их больше) и, соответственно, имеет более низкое качество. Таким образом, полезность солнечной энергии заключается не только в большом ее количестве, поступающем от Солнца, но и в высоком качестве, поскольку эта энергия несет в себе намного меньше энтропии, чем теплота, которую Земля излучает обратно в пространство. Как отмечалось в этой главе, на каждый фотон, который Земля получает от Солнца, приходится несколько десятков тех, которые она испускает в пространство. Чтобы оценить это число, отметим, что солнечные фотоны испускаются средой, температура которой составляет около 6000 K (температура поверхности Солнца), тогда как те, что излучаются Землей, исходят из среды с температурой около 285 K (температура поверхности Земли). [Средняя температура, с которой Земля излучает в космос, даже ниже — около 255 K, поскольку из-за парниковых газов атмосфера не вполне прозрачна в инфракрасном диапазоне и значительная часть теплового излучения уходит с высоты нескольких километров, где температура заметно ниже, чем на поверхности. — Прим. науч. ред.] Энергия фотона пропорциональна этим температурам (если рассматривать фотоны как идеальный газ из частиц), следовательно, отношение числа фотонов, принятых Землей от Солнца, к числу излученных обратно задается отношением двух температур, 6000 K/285 K, что составляет около 21 фотона.
41. Шредингер Э. Что такое жизнь? — М.: Атомиздат, 1972.
42. Albert Einstein, Autobiographical Notes (La Salle, IL: Open Court Publishing, 1979), 3. Красивое современное изложение принципов термодинамики в контексте живых систем с интересными примерами, иллюстрирующими многие существенные концепции, которые мы привлекаем, см.: Philip Nelson, Biological Physics: Energy, Information, Life (New York: W. H. Freeman and Co., 2014).
43. J. L. England, "Statistical physics of self-replication", Journal of Chemical Physics 139 (2013): 121923. Nikolay Perunov, Robert A. Marsland, and Jeremy L. England, "Statistical Physics of Adaptation", Physical Review X 6 (June 2016): 021036-1; Tal Kachman, Jeremy A. Owen, and Jeremy L. England, "Self-Organized Resonance During Search of a Diverse Chemical Space", Physical Review Letters 119, no. 3 (2017): 038001-1. См. также: G. E. Crooks, "Entropy production fluctuation theorem and the nonequilibrium work relation for free energy differences", Physical Review E 60 (1999): 2721; and C. Jarzynski, "Nonequilibrium equality for free energy differences", Physical Review Letters 78 (1997): 2690.
44. Ингленд указывает также, что, поскольку физическая структура живого не просто упорядочена в какой-то момент, но поддерживает свою упорядоченность на протяжении долгого времени — какое-то время даже после смерти, значительная часть отходов бросовой энергии, которую вырабатывает живой мир, является, возможно, побочным продуктом строительства подобных стабильных структур. Поэтому вероятно, что для жизни доминирующий вклад в энтропийный тустеп связан с формированием структур вкупе с непрерывным сохранением гомеостаза. Обратите также внимание, что, хотя живым системам необходимо потреблять высококачественную энергию, им необходимо также, чтобы эта энергия была в такой форме, которая не W ТЛ W нарушает внутренней организации системы. В качестве наглядной иллюстрации: стеклянный бокал можно заставить вибрировать при помощи звука подходящей частоты, но если этот звук будет нести в себе слишком много энергии, то бокал лопнет. Чтобы избежать аналогичного исхода, некоторые степени свободы в диссипативной системе могут складываться в конфигурации, которые позволяют избежать резонанса с энергией, поступающей из окружающей среды. Живой мир предполагает разумный баланс между этими крайностями.
Глава 5. Частицы и сознание
1. Камю А. Посторонний. Миф о Сизифе. Калигула. Падение. — М.: АСТ, 2014.
2. Бирс А. Словарь сатаны. Рассказы. — М.: Центрполиграф, 2003.
3. Дюрант В. Жизнь Греции. — М.: АО «КРОН-пресс», 1997. С.
362-363. [В книге В. Дюранта эта мысль Демокрита дана в модифицированной формулировке. В ней не вполне ясно, что означает рефрен «сладкое есть сладкое.». Более аутентичные версии можно найти в работах специалистов по Демокриту. Так, Г. К. Ваммель приводит формулировку в передаче Секста Эмпирика: «Лишь в общем мнении существует сладкое, в мнении — горькое и в мнении — теплое, в мнении — холодное, в мнении — цвет, в действительности же существуют только атомы и пустота» (Ваммель Г. К. Демокрит в его фрагментах и свидетельствах древности. — М.: ОГИЗ, 1935. С. 166). С. Я. Лурье приводит эту же мысль в передаче Галена: «Только считают, что существует цвет, что существует сладкое, что существует горькое, в действительности же — атомы и пустота» (Лурье С. Я. Демокрит. Тексты. Перевод. Исследование. М.: Наука, 1970. С. 226). — Прим. науч. ред.]
4. Поскольку я часто упоминаю математические уравнения, рассказывая о законах физики, имеет смысл кратко записать нашу самую проработанную версию этих уравнений. Даже если вы не понимаете этих обозначений, вам, возможно, будет интересно взглянуть, как выглядит математика в общем случае.
