Кофе и третья природа. Колонка в КомпьютерреOnline #19
В случае живых систем мы видим в первую очередь структуру. Её нужно непрерывно поддерживать, "кормить". Питие кофе с сахаром, ставшее завязкой к нашему разговору, — часть этого процесса.
Хто про що, а я — про каву! У чотирьох попередніх колонках ми обговорили, яка кількість потоків енергії переплелася в простій чашці кави. На які групи розділити це різноманіття?
У початковій школі дітей вчать розрізняти живу та неживу природу. Їм пояснюють щось на кшталт цього: «Нежива природа — це тіла природи, які не дихають, не живляться і не розмножуються». І відповідно «жива природа — це тіла природи, які дихають, живляться та розмножуються».
Зійде, не рахуючи дивної конструкції «природа — це тіла природи». А що таке природа на думку авторів підручників природознавства? «Ви спостерігали дощ, веселку, дивилися на птахів. Так ось, і ліс, і річка, і небо, і повітря, яким ми дихаємо, і вода, яку ми п'ємо, і дощ, і сніг — усе це природа. Не належить до природи лише те, що зроблено руками людини. Уся природа поділяється на живу та неживу». Вічна логічна пастка: людина — частина природи, а те, що вона зробила, — ні. Але розмова не про це.
При порівнянні живого та неживого названі три обставини: дихання, живлення та розмноження. Дихання та живлення — дві грані перетворення ресурсів та отримання енергії. Розмноження… Звісно, суть не в ньому самому. Старенька бабуся або робоча бджола теж живі, хоч і не розмножуються. Набагато важливіше, що вони є результатом розмноження. І важливо не те, як вони з'явилися, а те, як вони змінені передісторією свого становлення.
Нагадаю, що людина, як і будь-яка інша істота, — продукт, і навіть, якщо хочете, жертва своєї еволюційної історії. Не повторюйте міф про «досконалість природи»; конструкції живих систем далекі від оптимальності, і пояснити їх можна тільки з урахуванням їхньої історії. Це наслідок того, що живі істоти виникають у результаті особливого роду копіювання (у молекулярній біології частіше застосовується слово «реплікація», у повсякденному житті — «розмноження»).
Шановний читачу, Ви — результат розвитку, який був організований (у відповідних умовах середовища) Вашою генетичною програмою. Ця програма — копія фрагментів програм двох інших організмів — батьків, програми яких утворилися в результаті копіювання фрагментів програм Ваших бабусь та дідусів. Це копіювання стало можливим завдяки тому, що Ваші батьки, дідусі-бабусі, прадідусі-прабабусі і так далі мало не до нескінченності, успішно дожили до віку залишення нащадків. Історія таких копіювань, яка привела до Вас (як і до будь-якої іншої істоти, що живе зараз), тягнеться вже понад три з половиною мільярди років. Упродовж усієї цієї історії відбувалося, по великому рахунку, одне й те саме. Наявний на кожен момент часу в кожній еволюційній гілці тип конструкції зазнавав різноспрямованих змін. Зміни, що знижують шанси на залишення нащадків, відсіювалися; зміни, які підвищували шанс на копіювання наявної на той момент конструкції, зберігалися.
Повертаючись до різниці між живою та неживою природою, зазначимо, що аналогії дихання та живлення не рідкість. Свічка «їсть» свій матеріал, окислюючи його в ході «дихання» — горіння. Калюжа «живиться» дощовою водою, «дихає», обмінюючись з повітрям парою та розчиненими у воді газами, і навіть «росте», розтікаючись по місцевості. Але ці об'єкти позбавлені генеалогії, заснованої на копіюванні (розмноженні). Саме тому я переконаний, що виникнення в результаті еволюції повинно входити в базове визначення життя. Отже, життя — це підтримання та відтворення характерних високовпорядкованих структур, яке вдосконалюється в ході еволюції та здійснюється відповідно до внутрішньої програми завдяки зовнішнім джерелам речовини та енергії.
Більшість процесів у неживій природі викликана розсіюванням енергії. Потік енергії, що тече від Сонця в космос, викликає різноманітні пертурбації на поверхні нашої планети. Дмуть вітри, течуть річки, рухаються океанські течії. Потік енергії з надр Землі через її поверхню в космос рухає літосферні плити, нагромаджує гори та викликає виверження вулканів. Ці процеси розсіюють енергію, що тече крізь них, але вони не породжують складних, високовпорядкованих структур.
Зате коли ми дивимося на організм, ми бачимо не стільки процес, скільки структуру. Ось дерево. Його стовбур складається з провідних тканин, що подають воду з ґрунтовим розчином у крону. Там за рахунок енергії світла синтезуються цукри, а з них — найскладніші «букети» енергоємних органічних сполук. Звісно, сформована вся ця пишнота потоком речовини та енергії, але «характерна високовпорядкована структура», як сказано у визначенні, наявна.
Раз у випадку живих систем ми бачимо насамперед структуру, з'ясовується, що цю структуру потрібно безперервно підтримувати, «годувати». Пиття кави з цукром, що стало зав'язкою до нашої розмови, - частина цього процесу. На вході — ресурси, на виході — відходи. І подібні процеси підтримують життя всіх організмів по всій планеті — природно, відповідно до їхнього способу живлення. Ми живимо не лише себе, але й ті організми, які ми використовуємо, включно з кількома видами кавових дерев, цукровим буряком із цукровою тростиною та ще багато-багато всякого різного.
І вирощування кави, і її переміщення, як воно здійснювалося ще кілька століть тому, пов'язане з процесом годування. Каву підгодовували добривами, напували водою та допомагали їй отримувати енергію Сонця (наприклад, видаляючи конкурентів). Транспортували її з Аравії караванами верблюдів. Годуєш верблюда травою або сіном, напуваєш водою — і ось уже корабель пустелі несе корисний вантаж у приписаному напрямі. Відходи верблюда (гній, сеча) енергетично менш цінні, ніж його їжа; ось за рахунок цієї різниці він і функціонує…
Так, але хіба сучасна ситуація з транспортуванням кави автомобілями, кораблями та літаками чимось принципово відрізняється від щойно описаної нами? «Годуєш» автомобіль бензином, «напуваєш» охолоджувальною рідиною…
Так, не треба квапитися. Повернемося до премудрості для другого класу. Автомобілі-кораблі-літаки не частина природи. А що ж вони тоді таке?
Ой, щось дивне. Автомобіль — неживе тіло, що не є частиною неживої природи (оскільки він не належить до природи взагалі). Ну і що, що він зроблений з неживих матеріалів — дерево теж виросло з неживих матеріалів! Автомобіль, як і живі організми, треба годувати — забезпечувати джерелами енергії. Він, до речі, гетеротроф; це означає, що він «живиться» органікою, причому, як і більшість живих гетеротрофів, включно з тваринами, окислює її киснем повітря. Ба більше, автомобіль — результат копіювання! Був колись створений автомобіль Даймлера (змінена копія колісного воза). Його копіювали, вносячи зміни в конструкцію. Деякі зміни були невдалими, деякі його покращували. Автомобіль навіть, як живі організми, неможливо зрозуміти без урахування його історії. Параметри багатьох його деталей визначаються не оптимальністю, а стандартами, виробленими при створенні інших, «предкових» автомобілів!
І це характерно далеко не лише для транспорту. Що визначило розмір DVD-диска? Він такий самий за розміром, як аудіодиск. А розмір аудіодиска був вибраний таким, а не іншим, щоб на ньому можна було записати Дев'яту симфонію Бетховена.
Отже, окрім живої та неживої природ, нами створена третя природа — техносфера, сукупність технічних пристроїв. Переважна частина потоків ресурсів та енергії, які течуть через сучасне людство, перетворюються не живою природою, а саме техносферою. Ми отримуємо енергію на атомних електростанціях, щоб виплавити алюміній, аби він увійшов до складу спеціальних сплавів, з яких зроблять літаки, що доставлять бомби на укріплення та танки нікчемних людей, які хочуть завадити нам використовувати нафту так, як ми хочемо… Порівняно з цими потоками енергії енергія чашки кави (і навіть правильної порції смаженої картоплі з гідною такою собі відбивною) — дрібниця.
Відходи техносфери — окрема проблема. У живій природі, по великому рахунку, немає відходів. Відходи гетеротрофів (тварин та їм подібних) — ресурси для автотрофів (рослин etc); відходи автотрофів — ресурси для гетеротрофів. А ось серед відходів техносфери є безліч речовин, які ніхто не їсть! Є для них слівце хороше — ксенобіотики, «чужі живому». Надходь вони в середовище упродовж мільярдів років історії земного життя — на них би були свої мисливці, а так — життя просто не встигло підлаштуватися під ці дивні речовини.
Наше існування тісно пов'язане з третьою природою (і, як я обґрунтовував колись, п'ятим середовищем нашого життя). Можливо, ви п'єте каву з кавової машини? Навіть якщо ви варите її своїми руками, на ній самій і на всьому, що ви використовуєте, лежить відбиток (тавро!) впливу техносфери. Виробництво добрив, агротехніка, транспорт, обробка — результат активності технічних пристроїв, яких треба «годувати» потоками енергії (а часто — і речовини). А тепер ви ставите каву на плиту… Я навіть не кажу про те, як зроблена та посудина, що ви використовуєте, і сама плита (хоча за ними видніється тінь планетарної гірничодобувної та металообробної промисловості). Вогонь — ось перший процес, з якого почалася історія техносфери! Позатілесний процес перетворення речовини та вивільнення енергії, пов'язаний з формуванням специфічної структури, для підтримання якої необхідно було забезпечувати безперервне надходження ресурсів…
Використання вогню старше за наш вид. Багатовікові багаття підтримували вже синантропи. Їх зараз відносять до виду Homo erectus; перший знайдений сучасними людьми представник цього виду був названий принизливим ім'ям «пітекантроп». Еректуси-«пітекантропи» — вид людей, що зберігався понад півтора мільйона років; не факт, що Homo sapiens поб'є цей рекорд.
Ви зможете побачити в наступній чашці кави відображення всієї історії, пройденої людством з тієї пори?