Читать онлайн Метазоа. Зарождение разума в животном мире бесплатно

Вниз по ступенькам

Лесенка, сложенная из валунов волнолома, спускается в море. Прилив достиг максимальной высоты, и поверхность моря тиха и спокойна. Миновав десяток ступеней, вы погружаетесь в воду. Гравитация слабеет, звуки глохнут, краски выцветают в бледно-зеленый. Вы слышите только свое дыхание.

Минута – и вы уже в саду губок самых причудливых форм и расцветок. Одни торчат из морского дна, словно лампочки или веера, другие неровными слоями расползаются по любой доступной поверхности. Есть губки, похожие на перья и цветы, а рядом с ними растут асцидии – бледно-розовые структуры, подобные расписным кувшинчикам. Они напоминают выходы воздушных шахт, буквой Г возвышающиеся на палубе корабля, вот только носики их глядят в разные стороны. Они бывают так плотно покрыты всевозможными организмами, что кажутся скорее частью природного ландшафта, местом обитания живых существ, чем собственно живыми существами.

Но если вы подбираетесь достаточно близко, асцидии вздрагивают, смутно, словно сквозь пелену сна, ощущая ваше приближение. Иногда – и всегда немного неожиданно – тело асцидии сокращается и выталкивает воду из внутренней полости, как будто животное пожимает плечами и вздыхает. Когда вы проплываете мимо, ландшафт оживает, отзываясь на ваше появление.

Рядом с асцидиями растут актинии и мягкие кораллы. Некоторые кораллы выглядят как скопления крошечных ручек. Каждая ручка похожа на цветок – цветок, который ловит воду вокруг себя. Ручки сжимаются в кулачки и медленно раскрываются снова.

Вы будто очутились в странном, кишащем жизнью лесу. Однако в лесу земном вас по большей части окружают продукты иного эволюционного пути – пути растений. В саду губок, однако, почти всё, что вы видите, – это животные. У большинства из них (за исключением самих губок) имеется нервная система: их тела пронизывают нервные тяжи, передающие электрические сигналы. Они двигаются и чихают, вытягиваются и колеблются. Некоторые резко реагируют на ваше появление. Черви-серпулиды выглядят как пучки оранжевых перьев, приклеенных к рифу, но эти перышки покрыты глазами, и, если вы подберетесь слишком близко, серпулида моментально спрячется. Постарайтесь вообразить себе лес, в котором деревья чихают и кашляют, вытягивают руки и следят за вами невидимыми глазами.

Постепенно удаляясь от берега, вы встречаетесь с реликтами и родственниками ранних форм жизни. Но не стоит думать, будто вы плывете в прошлое: губки, асцидии и кораллы живут в наши дни, сформировавшись на том же отрезке эволюционного времени, что и люди. Вы сейчас не среди предков – вы в кругу дальних кузенов, ныне живущих родичей. Сад вокруг вас состоит из самых верхних ветвей вашего общего семейного древа.

Дальше, под уступом, виднеется пучок усиков и клешней – это полосатая креветка-боксер. Ее полупрозрачное тельце всего несколько сантиметров длиной, но усики и прочие отростки увеличивают его почти в три раза. Это животное – первое из упомянутых здесь, которое способно увидеть вас как объект, а не просто отреагировать на волну света и смутную массу. Еще немного дальше, на верхушке рифа, словно кот на солнышке – хорошо замаскированный кот, – развалился осьминог: одни щупальца вытянуты, другие свернуты в кольца. Это животное тоже следит за вами, причем, в отличие от креветки, делает это явно: когда вы проплываете мимо, он, насторожившись, поднимает голову.

Материя, жизнь и разум

В 1857 году фрегат британского королевского флота «Циклоп» поднял со дна Северного Атлантического океана нечто необычное. На первый взгляд образец напоминал илистый океанский грунт. Его заспиртовали и отослали биологу Томасу Генри Гексли{1}[3].

Образец передали Гексли не потому, что он выглядел каким-то особенным, но из-за интереса, как научного, так и практического, который в то время вызывало океанское дно. Практическая заинтересованность стимулировалась проектом прокладки глубоководных телеграфных кабелей. Первый такой кабель, который должен был посылать сообщения через Атлантику, проложили в 1857 году, однако прослужил он всего три недели, после чего изоляция нарушилась, и передающий сигналы электрический ток стал уходить в воду.

Гексли изучил полученный донный грунт, обнаружил в нем несколько одноклеточных организмов и загадочных круглых телец, а затем убрал его подальше почти на десятилетие.

Через десять лет, вооружившись новым мощным микроскопом, Гексли решил изучить образец заново. На этот раз ему удалось разглядеть диски и сферы неизвестного происхождения, а также окружающую их склизкую субстанцию, «прозрачную желеобразную массу». Гексли подумал, что обнаружил новый организм, какую-то простейшую форму жизни. Он осторожно предположил, что твердые частички – диски и сферы – продукт жизнедеятельности самой этой желеобразной живой материи. Гексли назвал вновь открытый организм в честь Эрнста Геккеля, немецкого биолога, философа и иллюстратора. Новая форма жизни получила имя «батибиус Геккели» (Bathybius Haeckelii).

Геккель пришел в восторг – как от открытия, так и от его названия{2}. Он уже давно говорил, что нечто подобное должно существовать. Геккель, как и Гексли, был ярым приверженцем эволюционной теории Дарвина, явленной миру в 1859 году в книге «Происхождение видов». Гексли и Геккель были ведущими приверженцами дарвинизма в своих странах, Англии и Германии соответственно. Обоих весьма интересовали вопросы{3}, о которых сам Дарвин, если не считать нескольких мимолетных ремарок, распространяться не хотел, а именно происхождение жизни и начало процесса эволюции. Единожды ли возникла жизнь на Земле, или она зарождалась несколько раз? Геккель был убежден в возможности спонтанного возникновения жизни из неживой материи и считал, что такой процесс должен идти постоянно{4}. Он приветствовал батибиус как изначальную форму жизни, которая, вероятно, покрывает большие участки морского дна; он считал ее звеном или мостом, соединяющим царство живого и царство мертвой, неорганической материи.

Традиционное представление об организации жизни, царившее со времен древних греков, признавало только два вида живых существ: животных и растения. Все живое следовало относить либо к одному, либо к другому из этих двух царств. Когда в XVIII веке шведский ботаник Карл Линней создал новую систему классификации, он поместил царства растений и животных рядом с третьим, неживым – «царством минералов», или Lapides{5}. Об этом тройственном делении до сих пор напоминает известный вопрос: «Животное, растение или минерал?»[4]

Во времена Линнея было уже известно о существовании микроскопических организмов. Воочию их впервые увидел голландский галантерейщик Антони ван Левенгук, который собрал самый мощный по тем временам микроскоп. Линней не обошел вниманием заметные только под микроскопом крохотные организмы и включил их в свою классификацию живых существ, определив в категорию «черви». (Десятую редакцию своей «Системы природы», в которой Линней занялся классификацией не только растений, но и животных, он завершает группой, которую называет Monas – «бесконечно малые тельца».)

По мере развития биологии ученым все чаще стали встречаться неочевидные случаи, особенно на микроскопическом уровне. Как правило, их пытались разместить либо по одну, либо по другую сторону четкой границы – в царстве растений (водоросли) или в царстве животных (одноклеточные). Но зачастую определение того, какому царству принадлежит новое существо, оказывалось нелегким делом, и тогда стандартная классификация начинала давать сбои.

В 1860 году британский натуралист Джон Хогг заявил, что разумней всего было бы прекратить попытки впихнуть в классификацию то, что туда явно не лезет, а вместо этого стоило бы дополнить ее четвертым царством, предназначенным для крошечных организмов – не растений и не животных, которых все чаще относили к простейшим{6}. Хогг назвал их «протоктистами» (Protoctista) и поместил в разряд Regnum Primigenum, или «первоначальное», которому надлежало дополнить царства животных, растений и минералов. (Предложенный Хоггом термин «протоктисты» Геккель позже сократил до более современного «протисты»{7}.) Хогг был убежден, что границы между различными царствами живого расплывчаты, в отличие от жесткой границы, отделяющей царство минералов от живой материи.

Жонглирование категориями, о котором я здесь пишу, касалось живой материи, но не разума. Однако испокон веков считалось, что жизнь и разум каким-то образом связаны, несмотря на отсутствие устоявшегося мнения об их соотношении друг с другом. В концепции Аристотеля, сформулированной более двух тысячелетий назад, представление о живом и разумном объединяется в понятии души{8}. Согласно Аристотелю, душа – это некое внутреннее образование, которое управляет жизнедеятельностью тела; душой обладают все живые существа, хотя и в различной мере. Растения поглощают питательные вещества, чтобы поддерживать свое существование, – это одна разновидность души. Животные тоже это умеют, но сверх того они еще воспринимают окружающую среду и реагируют на нее – это другой вид души. Люди, вдобавок к двум предыдущим способностям, наделены способностью к рассуждению – и это душа третьего типа. По Аристотелю, даже неживые, лишенные души объекты часто ведут себя целенаправленно, стремясь занять собственное место в мире.

Научная революция XVII века, подтолкнувшая к отказу от аристотелевской картины мира, заставила пересмотреть отношения между жизнью и разумом. В рамках нового подхода оформилось приземленное представление о материальном и укоренился механистический взгляд на материю как на нечто инертное, не имеющее ни целей, ни намерений, а душа, напротив, превозносилась и объявлялась сущностью нематериальной. Душа, которую Аристотель считал неотъемлемым атрибутом всего живого, стала представляться явлением редким, связанным сугубо с интеллектом. Кроме того, душа, спасенная милостью Божией, могла обрести жизнь вечную.

Для Рене Декарта, весьма влиятельной фигуры своего времени, между физическим и ментальным существовала четкая граница. Однако люди, по мнению этого мыслителя, комбинируют в себе и то и другое: мы и физические, и мыслящие существа{9}. Нам удалось стать такими из-за того, что две упомянутые сферы сообщаются друг с другом в каком-то небольшом органе в мозге человека. Таков знаменитый «декартовский дуализм». Иные животные, как считал Декарт, лишены души, оставаясь чисто механическими системами, – чувства у собаки не появятся, что бы с ней ни происходило. Душа – отличительное свойство человека, и ни животные, ни растения не обладают даже ее зачатками.

В XIX веке, в эпоху Дарвина, Геккеля и Гексли, развитие биологии и других наук все убедительнее показывало несостоятельность декартовского дуализма. Труды Дарвина рисовали картину, согласно которой водораздел между людьми и другими животными не так уж и непреодолим. Формы жизни, обладающие интеллектуальными способностями различного уровня, могли появиться на свет в процессе эволюции, прежде всего путем приспособления к внешним условиям и благодаря разветвлению вида-прародителя. Теперь отношения тела и разума представлялись вполне постижимыми – оставалось только понять, с чего же все началось.

Но в том-то и была загвоздка. Геккель, Гексли и другие подходили к проблеме следующим образом: они думали, что у живых существ должна наличествовать некая субстанция (stuff), которая давала бы начало и жизни, и разуму. Эта субстанция должна быть вещественной, а не сверхъестественной, но при этом, скорее всего, отличающейся от обычной материи. Если мы сможем ее выделить, ее можно будет зачерпнуть ложкой, но при этом она все равно останется особенной. Они назвали ее протоплазмой{10}.

Идея кажется странной, но отчасти она была мотивирована пристальным изучением клеток и простых организмов. Заглядывая внутрь клетки, ученые видели там довольно слабую организацию: в ней явно не хватало обособленных и дифференцированных деталей, позволявших клетке делать все то, что она, очевидно, делать умела{11}. Внутреннее наполнение клетки казалась им однородной субстанцией, прозрачной и мягкой. Английский физиолог Уильям Бенджамин Карпентер, восхищаясь способностями одноклеточных организмов, отмечал в 1862 году, что «жизненно важные операции», которые у животных «осуществляются с помощью развитого аппарата», на этом уровне жизни выполняются «крошечными частичками очевидно гомогенного желе». Комочек такого желе «захватывает пищу без конечностей, проглатывает безо рта, переваривает без желудка» и «перемещается с места на место без мускулов». Подобные наблюдения навели Гексли и других на мысль о том, что жизнедеятельность организмов объясняется не сложной организацией обычной материи, но совершенно иным ингредиентом, живым по самой своей природе: «организация материи есть результат жизни, а не жизнь есть результат организации материи».

На этом фоне батибиус казался невероятно многообещающим. Это же чистый образец материи жизни, материи, которая, возможно, возникает спонтанно и непрерывно, образуя постоянно обновляющийся органический ковер, покрывающий морское дно. Были исследованы и другие образцы. Сообщалось, например, что батибиус, взятый со дна Бискайского залива, умел самостоятельно передвигаться. Тем не менее другие биологи скептически отнеслись к этой якобы изначальной форме жизни, вокруг которой сгущался туман предположений и догадок. «Как батибиус выживает на глубине и чем он там питается?» – размышляли они.

В 1870-х годах был дан старт экспедиции «Челленджер» – проекту, организованному Лондонским королевским обществом{12}. За четыре года экспедиция собрала массу проб в сотнях точек океанского дна по всему миру. Перед учеными стояла задача составить первую развернутую опись живых существ, обитающих в глубоких водах. Возглавлявший экспедицию Чарльз Уайвилл Томсон стремился разрешить загадку батибиуса, хотя и относился к нему с недоверием. Несмотря на все усилия, участникам экспедиции не удалось раздобыть никаких новых образцов, и двое ученых на борту судна по зрелом размышлении начали подозревать, что ничего общего с живыми организмами батибиус не имеет. Проведя серию экспериментов, они показали, что нашумевший батибиус, не исключая и самого первого образца, полученного Гексли с фрегата «Циклоп», не что иное, как продукт химической реакции между морской водой и спиртом, который использовался для консервации проб.

Таким образом, батибиус испустил дух. Гексли немедленно признал свою ошибку. К несчастью, Геккель, сильнее увлеченный идеей батибиуса как недостающего звена, упирался еще как минимум десяток лет{13}. И все же этот мостик провалился.

Некоторые ученые какое-то время еще лелеяли надежду отыскать связующее звено подобного типа – особую субстанцию (substance), которая соединит жизнь и материю, но с годами такие идеи теряли популярность. Их заменил постепенный процесс открытий, который со временем разрешил загадку жизнедеятельности организмов. В конце концов объяснение жизни было найдено именно там, где Гексли и Геккель отказались его искать, – в невидимой глазу организации обычной материи.

Как мы увидим далее, упомянутую материю отнюдь не во всех отношениях можно назвать «обычной», но по базовой композиции она действительно самая обыкновенная. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и все остальное во Вселенной, и ведут себя в соответствии с теми же законами физики, которым подчиняется и царство неживого. Нам до сих пор неизвестно, как зародилась жизнь на Земле, но ее происхождение перестало быть загадкой такого рода, что заставляет нас верить, будто живой мир породила некая особая субстанция.

Это был триумф материалистического взгляда на жизнь – мировоззрения, не допускающего никаких сверхъестественных вмешательств. Столь же триумфально утвердилось и представление о том, что мироздание целиком построено из одних и тех же основных компонентов. Жизнедеятельность организмов теперь следует объяснять не в терминах некоего мистического ингредиента, но в терминах сложной организации на микроскопическом уровне – таком крошечном, что его практически невозможно себе представить. Взять хотя бы рибосомы – это важные для клетки органы, станции, где собираются белковые молекулы. Рибосомы и сами по себе имеют довольно сложное строение, однако на поверхности точки, которая стоит в конце этого предложения, может уместиться больше 100 миллионов рибосом{14}.

Жизнь, в общем, нашла свое место в структуре нашего знания. Но если говорить о разуме, тут еще далеко не все понятно.

Разрыв

С конца XIX века и далее, по мере того как революция Дарвина набирала обороты, становилось все сложнее придерживаться дуалистического взгляда на разум, сформулированного Декартом. Дуализм имеет некоторый смысл в рамках общей картины, определяющей человека как уникальную, особенную часть природы, в каком-то смысле приближенную к Богу. При таком подходе все остальное, живое и мертвое, предстает чисто материальным, а вот в нас обнаруживается некий добавочный ингредиент. Придерживаясь эволюционного представления о человечестве, утверждающего неразрывную связь между нами и другими животными, отстаивать дуализм непросто, хотя все-таки возможно. Это, в свою очередь, мотивирует к формированию материалистического представления о разуме, которое могло бы объяснить мышление, память и чувства в терминах физических и химических процессов. Впрочем, несмотря на то что сам факт рассмотрения жизни в материалистических терминах вдохновляет, это отнюдь не означает, что от него будет какой-то толк и в нашем случае, поскольку далеко не ясно, какое отношение успехи материализма в биологии имеют к разгадке тайны разума.

Вновь обратившись к истории, мы можем отыскать два альтернативных подхода, здравствующих и по сей день. Аристотель, как уже было показано, выделял несколько уровней души, присущих растениям, животным и людям. То, что мы называем «разумом», он считал естественным продолжением или разновидностью жизнедеятельности организма. И хотя Аристотель не был эволюционистом, его взгляды довольно легко переформулировать в эволюционных терминах. Эволюция сложных форм жизни естественным образом порождает разум, стимулируя развитие целенаправленных действий и поощряя чувствительность к окружающей среде.

Декарт, напротив, считал, что жизнь – это одно, а разум – совершенно другое. Руководствуясь этим вторым подходом, нет оснований думать, будто прогресс в понимании жизни внесет хоть какой-то вклад в разрешение загадки разума.

На протяжении последнего столетия или около того в этой области преобладали материалистические взгляды, но в одном отношении они все же сдвинулись чуть ближе к представлениям Декарта. С середины ХХ века ученые-теоретики начали отказываться от признания неразрывной связи между жизнью и разумом. Не в последнюю очередь это происходило благодаря появлению компьютеров. Компьютерные технологии, активно развивавшиеся с середины прошлого столетия, сулили навести новый мост между психическим и физическим – мост, построенный из логики, а не из живой материи. Автоматизация мышления и памяти – вычисление – казалась более перспективным путем. По мере развития систем искусственного интеллекта (ИИ) некоторые из них стали казаться в какой-то степени разумными, но не было никаких оснований считать их живыми. Физические тела, как представлялось, не так уж и нужны разуму, более того, они стали выглядеть вовсе не обязательными. Душой материи стало программное обеспечение: мозг запускает программу, которая в свою очередь запускает другие механизмы (или, напротив, не-механизмы).

В эти же годы обострилась проблема физического и ментального, тела и разума. На смену былой «загадке разума» пришла более специфичная головоломка. В рамках сложившегося недавно нового подхода считается, что какую-то часть разума можно довольно убедительно объяснить с материалистической точки зрения, но зато ряд других его аспектов подобной трактовке не поддается. Прежде всего в этот разряд попадает субъективный опыт, или сознание. Возьмем, к примеру, память. Мы без труда обнаруживаем, что памятью обладают самые разные животные; их мозг регистрирует прошлый опыт и использует его в дальнейшем для выбора подходящего варианта поведения. Не так уж сложно вообразить, как это может быть устроено. Эта проблема еще далеко не решена, но выглядит она абсолютно решаемой; со временем наверняка удастся выяснить, как работает эта сторона памяти. Но люди, однако, не только запоминают свой опыт, но еще и некоторым образом переживают его. Как сказал Томас Нагель в 1974 году, обладать разумом – это на что-то похоже; это как-то ощущается{15}. Приятное воспоминание как-то ощущается, и неприятное – тоже. «Обрабатывающая информацию» сторона памяти – способность хранить и извлекать полезное знание – может либо сопровождаться этой добавочной характеристикой, либо нет. Сложная часть проблемы тела-разума – объяснить эту черту нашей психики, растолковать в биологических, физических или же в компьютерных понятиях, каким образом в материальном мире может существовать субъективный опыт.

Эту проблему по-прежнему нередко изучают под одним из привычных углов зрения. Это либо материализм («физикализм»), либо дуализм. Существуют, однако, и более радикальные подходы. Например, панпсихизм утверждает, что психическая сторона присуща любой материи, включая ту, из которой состоят объекты вроде столов{16}. Не путайте панпсихизм с идеализмом – представлением, согласно которому вся вселенная состоит из субъективного опыта. Панпсихисты принимают физическое существование мира как данность, но добавляют, что материи, из которой мир состоит, неизменно свойственна некая невообразимо простая форма сознания. Именно это свойство материи дает начало субъективному опыту и самосознанию, при условии что некоторая часть этой материи организуется в виде мозга. Несмотря на явную экстравагантность, у панпсихизма есть авторитетные последователи. По мнению Томаса Нагеля, которого я упоминал выше, панпсихизм не стоит сбрасывать со счетов, потому что у каждого подхода к проблеме есть свои собственные недостатки, и недостатки панпсихизма ничем не хуже прочих. Эрнст Геккель, расставшись с батибиусом, тоже склонялся к панпсихизму. Гексли же выбрал другой нетрадиционный подход{17}. Он предполагал, что сознательный опыт может возникать как продукт материального процесса, но не может выступать его причиной. Это оригинальный подвид дуализма, у которого есть сторонники и в наши дни.

Из приведенной подборки альтернативных взглядов на вселенную, как и из традиционных дискуссий, ясно одно: существует невероятное разнообразие представлений о том, где следует искать разум. Для одних разум повсюду – ну или почти повсюду. Другие считают, что им наделены только люди – и, возможно, кое-какие животные, похожие на нас. Кто-то, глядя на одноклеточную инфузорию, энергично барахтающуюся в пленке воды, скажет: «То, что происходит внутри этого создания, наделяет его чувствами. Инфузория реагирует и стремится к цели. У нее есть опыт, пусть и крайне незначительный». Но другой не просто с ходу откажет инфузории в чувствах, но и, увидев сложно устроенное животное вроде рыбы, произнесет: «Рыба, вероятно, вообще ничего не чувствует. У нее есть рефлексы и инстинкты и какая-то достаточно сложная психическая активность, но большая часть этой активности происходит как бы "в потемках" и не осознается». Если этот второй человек не прав, то почему? И если ни одна песчинка не испытывает ни намека на чувства, а панпсихисты тоже ошибаются, то в чем именно их ошибка? Разве этого не может быть? Часто кажется, что таким рассуждениям не хватает обоснованности, какой-то твердой базы. Люди могут говорить, что им заблагорассудится. Но если бы меня попросили угадать, как мои современники ответят на вопрос, какие живые существа обладают чувственным опытом, то я бы сказал, что самым распространенным ответом будет «да» для млекопитающих и птиц, «может быть» для рыб и рептилий и «нет» для всех прочих. Но вот если кто-то захочет вдруг раздвинуть эти границы (включить, например, муравьев, растения и инфузорий) или сузить их (только до млекопитающих), то дискутирующие быстро потеряют почву под ногами. Как мы вообще можем определить, кто прав?

Это чувство необоснованности сродни тому, что философ Джозеф Левин назвал разрывом в объяснении{18}. Даже если мы окончательно удостоверимся, что разум должен иметь чисто материальную основу, и ничего больше, мы все равно захотим узнать, почему такое физическое устройство порождает именно такой, а не какой-то другой вид опыта. Почему обладание разумом, которым мы наделены и в котором происходят все те процессы, что происходят в данный конкретный момент, ощущается именно так, а не иначе? Даже если трудности, с которыми сталкиваются другие подходы, убеждают нас в правоте материализма, трудно понять, почему конкретно он прав и почему все устроено именно так, а не как-то по-другому.

К этому-то комплексу проблем я и хочу обратиться в своей книге. Моя цель не предполагает ответа на вопрос Левина о конкретном опыте и выяснения того, какие процессы в мозгу отвечают за различение цветов или ощущение боли. Это задача нейронауки. Я же хочу попытаться понять, почему мы переживаем свое существование, осознаем его, будучи физическими существами, какими мы и являемся. Причем это «мы» следует значительно расширить: меня интересуют не столько особенности человеческого самосознания, сколько опыт в широком смысле, нечто, свойственное и многим другим животным. Я хочу исследовать вопросы переживания опыта так, чтобы приглушить ощущение необоснованности, о котором я писал выше, – чувство, будто можно приписать разум бактерии или отказать в нем птице в зависимости от того, что вам больше нравится.

Исследуя проблему тела-разума, я буду придерживаться биологического подхода, который не противоречит материалистической картине мира. Многие считают, что «материализм» предполагает узко практический и негибкий подход: мир меньше, чем вы думаете, он не настолько удивителен и не так свят; это просто атомы, бьющиеся друг о друга. Сталкивающиеся атомы – это, конечно, важно, но я не собираюсь рассказывать свою историю под гнетом запретов и ограничений. «Физический» или «материальный» мир есть нечто большее, чем соударение частиц и сухие формулы. Это мир энергий, полей и скрытых взаимодействий. Я уверен, он нас еще не раз удивит.

Позиция, которой я придерживаюсь в этой книге, называется биологическим материализмом, но в основе моих убеждений – более широкий подход, который иногда называют монизмом. Монизм утверждает фундаментальное единство в природе{19}. Материализм же лишь одна из разновидностей монизма, поскольку он ставит во главу угла мысль о том, что все психические феномены, включая субъективный опыт, суть проявление фундаментальных процессов, описанных в биологии, химии и физике. Идеализм – представление, что все сущее вокруг есть идеи, являет еще один вид монизма – он лишь иначе постулирует единство. (Идеалисту нужно как-то объяснить, почему то, что кажется нам физическими объектами и явлениями, на самом деле остается проявлением духа или разума.) Еще один способ быть монистом – считать, что и «физическое», и «психическое» – проявления одной и той же лежащей в их основе реальности; такой подход называется нейтральным монизмом. Вместо того чтобы объяснять психику в терминах физики или физику в терминах психики, мы объясняем и то и другое в терминах чего-то еще. Это «что-то еще» по-прежнему сохраняет налет таинственности. Если бы я не был материалистом, то стал бы нейтральным монистом, хотя это все-таки не моё{20}. Путь, на который я ступаю, начнется с самих основ жизни – понятой в материалистическом ключе; дальше я попытаюсь показать, как в процессе эволюции живых систем может зародиться разум. Мне хотелось сократить, хотя бы отчасти, разрыв в объяснении физического и психического.

Но, прежде чем начать, давайте присмотримся к психической стороне этой головоломки и к словам, которыми мы ее описываем. Свойство разума, которое пытался определить Нагель, сказав: «Это на что-то похоже…», сегодня обычно называют сознанием. (Сам Нагель тоже так его называл.) В указанном смысле вы обладаете сознанием, если ощущаете, что значит «быть вами». Но термин «сознание» часто сбивает с толку, потому что может показаться, будто он предполагает нечто более сложное. Фраза «нечто, на что похоже…» предполагает наличие неких ощущений. Быть вами – или рыбой, или мотыльком – на что-то похоже, если смутные, едва уловимые волны ощущений являются частью вашей жизни. Тот факт, что в слово «сознание» часто вкладывают более широкий смысл, может нам помешать.

Нейробиологи, например, часто говорят, что сознание возникает в коре больших полушарий, складчатом верхнем отделе головного мозга, который имеется только у млекопитающих и у ряда других позвоночных. В одной из своих статей врач и писатель Оливер Сакс рассказывает о пациенте, который перенес инфекцию мозга, в результате чего потерял всякую способность удерживать в памяти новые события{21}. Сакс спрашивает: «Какая связь существует между, с одной стороны, моделями поведения и процедурной памятью, которые ассоциируются со сравнительно примитивными частями нервной системы, а с другой стороны – сознанием и чувствительностью, которые связаны с корой больших полушарий?» Сакс здесь не только задает вопрос, он еще и делает допущение: сознание и чувствительность связаны с корой больших полушарий. Подразумевает ли Сакс, что если некто или нечто не имеет коры больших полушарий, то у него не будет и сознания во всем его «вот-он-я» богатстве, но при этом такое существо все же сможет иметь какие-то чувства? Или же Сакс думает, что в отсутствие коры свет гаснет полностью и любое лишенное ее создание будет вовсе лишено всякого опыта, даже если оно обладает какими-то моделями поведения? У большинства животных, особенно животных, описанных в этой книге, нет коры больших полушарий. Вопрос стоит следующим образом: их опыт в корне отличается от нашего или же они вообще никакого опыта не имеют?

Некоторые люди действительно думают, что в отсутствие коры больших полушарий невозможен и опыт. Что ж, может, в итоге мы все придем к такому выводу, однако я в этом сомневаюсь{22}. Нам нужно целенаправленно избегать привычки думать, будто все формы опыта должны быть во всех отношениях похожи на человеческий. Когда слово «сознание» используют для описания крайне широкого понятия чувственного опыта, запутаться очень легко. Однако термин «сознание» или какую-нибудь его модификацию («феноменальное сознание») сегодня чаще всего используют именно в этом широком смысле. Ладно, не буду привередничать, тем более что идеальной терминологии не существует. Хотя, наверное, «чувствительность» была бы хорошим термином для отсылки к этой более широкой концепции. Мы могли бы спросить: «Какие животные обладают чувствительностью?» – и это было бы не то же самое, что поинтересоваться, какие из них обладают сознанием. Но «чувствительность» часто употребляют в отношении отдельных видов опыта: удовольствия, боли и близких к ним ощущений, которые могут оцениваться как приятные или неприятные. Этот опыт, безусловно, важен, и, вероятно, есть смысл предполагать, что он может иметь место и в отсутствие высших уровней сознания. Однако не исключено, что это не единственная разновидность элементарного, простого опыта. В последующих главах я рассмотрю вероятность того, что чувственная и оценочная сторона опыта в некотором роде разные вещи: фиксировать то, что происходит, вовсе не то же самое, что оценивать, плохо это или хорошо. Слово «чувствительность» не всегда обозначает чувственный аспект опыта.

Есть еще один, причем довольно неуклюжий, термин – «субъективный опыт». Определение кажется избыточным (разве есть какой-то другой вид опыта?), и от него не произведешь удобного прилагательного вроде «сознающий» или «чувствующий». Но само понятие «субъективный опыт» указывает в верном направлении, обращая к идее субъекта. В каком-то смысле эта книга посвящена эволюции субъективности – что это такое и откуда взялось. Субъект – то место, где размещается опыт.

Иногда я буду говорить исключительно о разуме; думаю, именно это нам предстоит осмыслить в процессе повествования – эволюцию разума и его место во вселенной. Я буду переключаться между терминами без какой-то особой системы. Существующее сегодня понимание еще не позволяет настаивать на выборе конкретного языка.

Теорию, которую я пытаюсь развить, можно описать по-разному, но это непросто, с какой стороны ни посмотри. Своей работой я намереваюсь показать, что совокупность процессов – не психических и не сознательных в своей основе – каким-то образом способна организоваться так, что из нее начинает произрастать чувственный опыт. Иначе говоря, часть бессмысленной активности, которой кишит наша вселенная, как-то складывается в разум.

Дуализм, панпсихизм и многие другие философские течения считают это невозможным: нельзя создать разум – и, уж конечно, разум во всей его полноте – из чего-то другого, из элементов, которые вообще не имеют никакого отношения к психике. Либо разум у нас пронизывает все сущее, либо же его нужно добавить «сверху» – не в буквальном смысле сверху, но приплюсовать к физической системе, которая, в принципе, и без него была бы законченной. Однако я уверен, что создать разум из чего-то иного возможно – такое вполне под силу эволюции. Из слияния и соединения объектов, которые сами по себе неразумны, может появиться разум. Разум – продукт эволюции, порожденный организацией других, неразумных природных элементов. Тема этой книги – зарождение разума.

Я сказал, что разум – продукт эволюции и нечто созданное (something built), но я хочу с самого начала предостеречь от распространенной ошибки. Материалистическое мировоззрение отнюдь не подразумевает, что разум – результат физических процессов, которые происходят в мозге, их следствие или их продукт. (А вот Гексли, кажется, именно так и думал.) Напротив, смысл в том, что опыт и другие психические проявления – по сути своей биологические, то есть физические, процессы определенного рода. Наш мозг есть особая конфигурация материи, а также происходящей в ней энергетической активности. Такое устройство – продукт эволюции; формировалось оно постепенно. Но это устройство и эти процессы не основа разума – именно они и есть разум. Процессы, которые происходят в мозге, не порождают мышление и опыт; они сами – мышление и опыт.

Мне предстоит осуществить проект биологический и материалистический – показать, что описанная выше точка зрения имеет право на существование, и вполне вероятно, что все устроено именно так. Цель моей книги – продвинуться по этому пути как можно дальше. Конечно же, я не надеюсь, что загадка разрешится одним лишь росчерком пера или ответ на нее появится, как кролик из шляпы фокусника. По ходу повествования я хочу наметить перспективный путь, набросать решение, которое в первом приближении сложит три детали головоломки в картину, по моему мнению, имеющую смысл. Однако не на все вопросы найдется ответ, и не все загадки будут решены. А что будет дальше, образно описывает цитата, которая вдохновляла меня все годы моего писательства и которая послужила бы прекрасным эпиграфом к этой книге. Она вышла из-под пера Александра Гротендика, математика:

Море наступает незаметно и тихо; кажется, что ничего не происходит и ничего не меняется. … Но в конце концов оно окружает упрямый объект, который постепенно становится полуостровом, потом островом, затем островком и в итоге полностью уходит под воду, словно растворившись в океане, простирающемся вдаль насколько хватает глаз{23}.

Гротендик работал над крайне абстрактной проблемой – абстрактной даже по стандартам чистой математики. Приведенный выше абзац описывает подход, которого он придерживался в своей области исследований. Кажется, что задачу, стоящую перед нами, не решить обычными методами. Но тогда мы будем решать ее, накапливая знания в смежных областях, надеясь, что в итоге загадка трансформируется и растворится. Задача будет переформулирована и со временем станет постижимой. Образ, который Гротендик выбрал для описания этого процесса, – погружение объекта в воду.

Я держал его в голове довольно долго. Я не считаю, подобно некоторым из философов, что загадки, с которыми мы сталкиваемся, исследуя разум, – чистые иллюзии, разрешить которые можно, всего лишь думая о них иначе. Нам необходимы новые знания. И пока мы их накапливаем, сама проблема меняет форму и исчезает.

Найденный Гротендиком образ кажется таким удачным, что поначалу я даже хотел взять его в качестве эпиграфа. Но сейчас, во времена, когда тающие полярные льды быстро нагревающейся Земли крадут у нас драгоценные тихоокеанские острова, он обрел новые, малоприятные коннотации{24}. Теперь мне уже не хочется начинать им книгу. Тем не менее метафора Гротендика по-прежнему направляет ход моих мыслей, а перспектива, описанная в ней, подсказывает, как наилучшим образом выстроить повествование. «Метазоа» подходит к проблеме тела-разума, изучая природу жизни, историю животного мира и образ жизни животных, которые сегодня сосуществуют с нами бок о бок. Изучая животный мир, мы наращиваем знания вокруг центральной проблемы и наблюдаем, как она трансформируется и оседает.

Эта книга – продолжение проекта, начатого в другой моей книге, которая называется «Чужой разум». В ней я изучал эволюционный путь и разум конкретной группы животных – головоногих, в сообщество которых входят и осьминоги. «Чужой разум» начинается с описания встреч с этими животными в воде, во время погружений с аквалангом и маской. Знакомство с осьминогами в их естественной среде обитания, во всей их изменчивой и текучей сложности, пробудило во мне желание понять, что происходит у них в голове. Я принялся изучать их эволюционный путь, который уходит вглубь веков к ключевому событию в истории животных, давнему разветвлению генеалогического древа жизни. Эта развилка, наметившаяся более полумиллиарда лет назад, направила одну ветвь к осьминогу (и не только), а другую – к нам.

Некоторые идеи касательно разума, тела и опыта были очерчены уже в книге «Чужой разум», вдохновленной наблюдениями за осьминогами. Здесь эти идеи будут развиты и дополнены. Это стало возможно благодаря более пристальному вниманию к философским граням проблемы, изучению отдаленных ветвей древа жизни, а также часам погружений и наблюдений за другими нашими меньшими братьями. В «Чужом разуме» я все время возвращался к осьминогам, но в этой книге буду продвигаться вперед в компании других видов; одни находятся ближе к нам на эволюционном древе, а другие – дальше. Для некоторых из них я тоже был существом, за которым они могли наблюдать и узнавать его, для других мое присутствие было лишь смутным сном. К концу книги мы перейдем к изучению наших ближайших родичей, чьи тела и разумы напоминают наши собственные. Но все-таки в моем историческом повествовании основное внимание будет уделено ранним стадиям эволюции, и цель его – понять, как на Земле появился опыт – сначала в воде, а затем на суше.

Таким и будет наше путешествие. Мы пойдем – поползем, полетим, поплывем – сквозь историю животного мира с самого ее начала, следуя по стопам ряда ныне живущих созданий. Мы будем учиться у них, постигая, что ощущают и как функционируют их тела, как они взаимодействуют с миром. С их помощью мы попытаемся понять не только происхождение, но и различные формы субъективности, существующие в наши дни. Я не претендую на то, чтобы объять необъятное и описать все разнообразие животного мира. Я сфокусируюсь на тех его представителях, которые отмечают собой ступени эволюции разума, прежде всего те, на которых он впервые появился. Большая часть этих животных – обитатели морей. Так давайте же спустимся по этим ступеням.

Башни

Сад губок обычно начинается на небольшой глубине{25}, куда легко проникают солнечные лучи, особенно в местах, где ощущается течение. Здесь, где тают краски, открывается вид на заросли неподвижных живых организмов. Одни напоминают чашечки, лампочки, вазы или ветвистые деревья, другие похожи на ручки в толстых варежках – как будто что-то огромное, спрятанное на дне морском, выпростало наружу свои мягкие лапы.

Нежась на мелководье, представьте себе море, которое гораздо холоднее: на сцену ложится тьма, сверху опускаются редкие мерцающие пылинки. На дне океана, в 1000 метров от поверхности, возвышается бледная башня цилиндрической формы примерно 30 сантиметров высотой. Ее окружает группа таких же башенок; все они крепко держатся за дно и немного расширяются кверху, частично приоткрываясь. При такой нежной наружности внутри у каждой губки жесткий каркас, собранный из крошечных деталек. Самые маленькие из них выглядят как звездочки, крючочки и неровные крестики, сплетающиеся в форме башни. Башни держатся за морское дно хрупкими якорьками. Якорьки и крестики состоят из диоксида кремния, из которого делают стекло. Губка, живущая на рифах умеренного климатического пояса или глубоко на дне океана, кажется пассивной и безжизненной, но, если присмотреться, это совсем не так. Стеклянная губка – тихий насос, прокачивающий воду сквозь свое тело. Она ощущает внешнюю среду и реагирует на нее. Тело глубоководной башни – стеклянной губки – проводит свет и электрический заряд, мерцая словно лампочка («эврика!») на дне морском.

Клетка и шторм

Основа эволюции разума – сама жизнь; не все, что с ней связано, не механизм ДНК, но другие ее свойства. Все началось с клетки.

Первобытная жизнь, до появления животных и растений, была одноклеточной. Растения и животные – это огромные конгломераты клеток. Но и до того, как эти конгломераты сформировались, клетки, скорее всего, не были полностью автономными и жили колониями и группами. Тем не менее каждая клетка была отдельной крошечной сущностью.

Клетка ограничена, у нее есть внутреннее пространство и внешний мир. Граница, отделяющая клетку от внешней среды, называется мембраной; она изолирует клетку не полностью: мембрану пронизывают каналы и отверстия. Через границу в обе стороны без остановки транспортируются различные вещества, а внутри клетки кипит бурная деятельность.

Клетка состоит из материи, из набора молекул. Я точно не знаю, что приходит вам на ум при слове «материя», но зачастую оно вызывает образ чего-то инертного и неповоротливого, а на память приходят всякие тяжелые объекты, которые приходится толкать, чтобы сдвинуть с места. В целом на суше и на соразмерном человеку уровне объектов среднего размера типа столов и стульев дела примерно так и обстоят. Но, когда мы думаем о веществе клеток, нам нужно думать иначе.

Внутри клетки события разворачиваются в наномасштабе, где объекты измеряются в миллионных долях миллиметра, а среда, в которой все происходит, – это вода{26}. Материя в этой среде ведет себя иначе, чем в нашем сухом мире объектов среднего размера. На микроуровне активность возникает спонтанно, и подталкивать события не требуется. Говоря словами биофизика Питера Хоффмана, внутри каждой клетки бушует «молекулярный шторм» – бесконечная сумятица столкновений, притяжений и отталкиваний.

Представляя себе клетку, полную замысловатых механизмов со своими функциями, нужно помнить, что эти механизмы безостановочно бомбардируются молекулами воды. Объект внутри клетки сталкивается со стремительными молекулами воды примерно каждую десятитриллионную долю секунды. Это не опечатка; уровень событий в клетке практически невозможно себе представить. Подобные столкновения отнюдь не безобидны: сила каждого превосходит силу, которую способны приложить органеллы клетки. Все, что может сделать в этой ситуации аппарат клетки, так это подтолкнуть события в одном либо в другом направлении, придавая шторму какую-то когерентность.

Вне водной среды шторм тотчас бы прекратился. На воздухе многие из объектов такого масштаба слипаются в комки, но в воде этого не происходит – там они без остановки двигаются, и активность в клетке возникает как бы сама по себе. Как я уже говорил, мы часто думаем о «материи» как о пассивной и инертной. Однако главная проблема, с которой приходится иметь дело клетке, – не подтолкнуть события, но навести в них порядок, установить некий ритм и смысл в их спонтанном потоке. В подобной ситуации материя вовсе не застывает в безделье, напротив, она рискует сделать слишком много; поэтому задача клетки – упорядочить хаос.

Практически все ассоциации, которые привычно приходят нам на ум, когда мы думаем о материи, – ошибочны, если вопрос касается жизни и того, как она могла появиться. Если бы жизни пришлось эволюционировать на суше из составляющих таких габаритов, как стол или стул, то она никогда бы и не возникла. Но ей этого делать не пришлось: жизнь зародилась в воде – скорее всего, в тонкой пленке на ее поверхности, но тем не менее в воде – в попытках укротить молекулярный шторм.

В истории Земли жизнь появилась сравнительно рано; вероятно, это случилось около 3,8 миллиарда лет назад, тогда как сейчас нашей планете уже 4,5 миллиарда лет от роду{27}. Скорее всего, изначально жизнь была не клеточной, однако все равно должен был найтись какой-то способ удержать, обособить и не дать рассеяться в пространстве некоторой цепи химических превращений. Затем на каком-то этапе появились клетки, поначалу, вероятно, проницаемые и слабо оформленные; со временем, однако, они превратились в нечто вроде бактерий – клеток, которые способны сохранять свою структуру и размножаться.

Но среди всех умений, которые обрели клетки, чтобы поддерживать процесс жизнедеятельности – преобразовывать материю, наводить порядок и методично подчинять себе хаос, ключевым достижением стало укрощение заряда.

Укрощение заряда{28}

Укрощение электрического заряда стало поворотным событием в новейшей истории человечества. В XIX веке электричество перестало быть загадочной, опасной силой, непосредственно проявляющейся в ударах молний, превратившись в технологию, которая вскоре сделала современный мир таким, каким мы его знаем. Если вы читаете эту книгу при электрическом свете или с экрана компьютера, сам акт чтения осуществляется при помощи электричества. Однако этот прорыв в сфере электричества стал не первым в истории. Впервые электрический заряд был укрощен за миллиарды лет до этого, на ранних стадиях эволюции жизни. В клетках и организмах электричество служит средством, с помощью которого осуществляется большая часть внутренних процессов. Это основа активности мозга – ведь наш мозг электрическая система, – да и любой другой активности.

Что же такое электричество? Даже многие физики считают этот вопрос трудным. Электрический заряд – базовое свойство материи. Заряд может быть положительным или отрицательным. Объекты с одинаковыми зарядами (положительным и положительным, например) отталкиваются, а с разными (положительным и отрицательным) притягиваются. Вещество обычных объектов содержит как положительные, так и отрицательные заряды. Любой атом – это набор элементарных частиц, причем одни из них заряжены положительно (протоны), другие отрицательно (электроны), а все остальные (нейтроны) не имеют заряда. Обычно атом содержит равное количество электронов и протонов, поэтому сам по себе он заряда не имеет, поскольку положительные и отрицательные заряды внутри него уравновешивают друг друга.

Способность электричества притягивать и отталкивать чрезвычайно сильна. Вот как об этом в своих лекциях по физике говорит неподражаемый Ричард Фейнман:

…все вещество является смесью положительных протонов и отрицательных электронов, притягивающихся и отталкивающихся с неимоверной силой. Однако баланс между ними столь совершенен, что, когда вы стоите возле кого-нибудь, вы не ощущаете никакого действия этой силы. А если бы баланс нарушился хоть немножко, вы бы это сразу почувствовали. Если бы в вашем теле и в теле вашего соседа (стоящего на расстоянии вытянутой руки от вас) электронов оказалось бы всего на 1 % больше, чем протонов, то сила вашего отталкивания была бы невообразимо большой. Насколько большой? Достаточной, чтобы поднять небоскреб? Больше! Достаточной, чтобы поднять гору Эверест? Больше! Силы отталкивания хватило бы, чтобы поднять «вес», равный весу нашей Земли![5]{29}

В смеси заряженных частиц, из которых состоит обычное вещество, электроны – отрицательно заряженные частицы – находятся снаружи атомов, а протоны (вместе с нейтронами) внутри. Атом может приобретать или терять электроны, и тогда он становится ионом. Ион – это атом (а иногда молекула, состоящая из нескольких атомов), заряд которого не сбалансирован из-за такого приобретенного или потерянного электрона, а следовательно, у него есть собственный заряд. Многие химические вещества, растворяясь в воде, испускают ионы, которые отправляются в самостоятельное плавание. Соленая вода – это вода с растворенными в ней ионами. Каждая капелька морской воды содержит бесчисленное множество ионов, взаимодействующих друг с другом и с молекулами воды, притягиваясь и отталкиваясь.

Электрический ток – это движение положительно либо отрицательно заряженных частиц. Когда по металлическим проводам пропускают ток, движутся только электроны, а все остальные частицы, из которых состоят атомы проводов, остаются на месте. Электрический ток, на котором основаны современные технологии (освещение, двигатели, компьютеры), по большей части работает именно так. Но ток может выглядеть и как движение целых ионов. Если положительно или отрицательно заряженные ионы, растворенные в воде, подтолкнуть к движению в определенном направлении, мы получим электрический ток. Движение ионов не запускает ток, оно само и есть ток. Любая емкость с соленой водой может проводить ток, если вам каким-то образом удастся заставить ионы нужного вида двигаться в заданном направлении. В живых системах, в отличие от человеческих изобретений, электрический ток выглядит именно так.

Электрический заряд – это еще не жизнь и не разум, но он порождает множество событий как в неживой, так и в живой природе. Все живое работает на электричестве, улавливая, всасывая, группируя и высвобождая ионы.

Клеточная мембрана отделяет внутреннюю среду клетки от внешней, не давая им смешиваться, но в мембране имеются каналы, избирательно пропускающие некоторые вещества. В основном это ионные каналы. Иногда канал просто позволяет ионам пересекать границу (возможно, при соблюдении определенных условий), но иногда клетка активно всасывает ионы через мембрану.

Та или иная разновидность ионных каналов – общая черта всех клеточных форм жизни, включая бактерии. Зачем бактериям понадобилось создавать особые проходы для ионов, не совсем понятно. Первоначально каналы могли появиться, чтобы позволить клетке регулировать уровень своего электрического заряда относительно внешней среды – настраивать его, а не только укрощать. Но коль скоро трафик сквозь границу живой системы налажен, он начинает исполнять и другие функции. Поток ионов, например, способен служить простейшей формой восприятия: предположим, контакт с неким химическим веществом снаружи клетки открывает канал, сквозь который проникают ионы; попав внутрь, эти заряженные частицы запускают в клетке определенную цепь событий.

Кроме того, ионные каналы, осуществляющие транспортировку веществ в обе стороны сквозь клеточную мембрану, одарили клетку новой, причем очень важной способностью. Она называется раздражимостью. Каналы контролируют поток заряженных частиц, но ими самими тоже можно управлять – открывать их и закрывать. Клетка контролирует активность каналов с помощью химического либо физического воздействия, но также и посредством самого электрического заряда. Потенциал-зависимые ионные каналы открываются в ответ на электрические явления, к которым они чувствительны. В результате запускается цепная реакция – поток заряженных частиц усиливается и выходит за пределы клеточной мембраны.

Новая способность не кажется какой-то особенно значимой, сфера ее применения не так очевидна, как у описанного выше механизма, в рамках которого поток ионов реагирует на химические вещества, встречающиеся на ее пути. Но потенциал-зависимые ионные каналы помогают клетке сделать следующий шаг в развитии, обеспечивая ее потенциалом действия. Потенциал действия представляет собой непрерывную цепную реакцию изменений в мембране клеток, в частности клеток человеческого мозга. Проникая в клетку, положительно заряженные ионы воздействуют на ионные каналы по соседству, те открываются, внутрь клетки проникает еще больше ионов – и так далее. По мембране распространяется волна электрической пульсации. Потенциал действия – явление сродни электрическому разряду, и клетки мозга, задетые им, как говорят нейробиологи, «вспыхивают». Это становится возможным благодаря потенциал-зависимым ионным каналам.

В потенциал-зависимых ионных каналах на внутренний контроллер клетки воздействуют электрические заряды – электрический ток контролируется электрически. Это принцип работы транзистора. В начале раздела я упоминал технологические прорывы XIX века, которые поставили электричество на службу человеку. Еще один такой прорыв случился в XX веке благодаря изобретению транзистора. Кремниевые микросхемы в компьютерах и смартфонах – это как раз набор транзисторов, крошечных переключателей. Транзистор был изобретен около 1947 года в лабораториях Белла в США, хотя их первенство и оспаривается. Первый транзистор лаборатории Белла был размером около 2,5 см, но с тех пор его постоянно дорабатывали и уменьшали. И точно такой же девайс был изобретен миллиарды лет тому назад в процессе эволюции бактерий.

Если бактерии изобрели транзисторы, что они с ними делали?{30} Зачем им-то нужно было контролировать электричество с помощью электричества? Насколько я знаю, научное сообщество не пришло к общему мнению по этому вопросу. Бактерии могли использовать свои биотранзисторы для поддержания электрохимического баланса в клетке – или для контроля передвижения в водной среде. Каналы, чувствительные к химическому составу внешней среды, могли оказаться чувствительными и к электрическому заряду, и бактерии, формирующие колонии в виде «биопленок», научились передавать сигналы от клетки к клетке с помощью ионов. Но у бактерий нет потенциала действия, подобного цепной реакции в мозге человека, и ситуация кажется мне довольно странной. Несколько миллиардов лет тому назад природа изобрела электронное устройство, без которого невозможны современные компьютерные технологии, – сложное и требующее ресурсов устройство – и оснастила им бактерии, но бактерии, похоже, не так чтобы часто используют его для вычислений.

Как бы там ни было, появление потенциал-зависимого ионного канала – поворотный момент в укрощении заряда. Как я уже говорил, у этих каналов нет какого-то одного очевидного применения. В каком-то смысле то же самое касается и транзистора; как раз в этом и заключается одно из основных преимуществ того и другого. Транзистор – простой инструмент контроля, устройство, с помощью которого можно сделать так, чтобы событие в одном месте гарантированно и быстро вызывало событие в другом. О каких событиях идет речь, не так уж важно, – сгодится все. Благодаря потенциал-зависимым ионным каналам, обеспечивающим потенциал действия, активность клетки приобретает «цифровое» качество; нейрон либо вспыхивает, либо не вспыхивает: да или нет, единица или ноль. Не у всех животных есть нейроны, способные так вспыхивать; существуют и другие типы нервных систем, которые работают на низком уровне раздражимости, но эта цифровая характеристика определенно полезна. Примечательно, что это регулировочное устройство было изобретено так давно, когда сфера его современного применения эволюции даже не мерещилась.

В дни вездесущих компьютеров и искусственного интеллекта отношения между живыми системами и электронными устройствами неизбежно вызывают интерес. Неужели живые существа и компьютеры различаются только материалом, из которого сделаны? Сходство между ними есть, и оно бывает довольно неожиданным, но не менее важно признавать и отличия. И одно из них заключается в том, что компьютеру никогда не придется заботиться о том, чем прежде всего занята живая клетка. Основная задача клетки – поддерживать свое существование, заботиться о непрерывном поступлении энергии, осуществлять привычную жизнедеятельность в условиях распада и изменения веществ. В живых системах активность, которой заняты и компьютеры, – переключение электрических цепей и «обработка данных» – только малая часть множества взаимосвязанных химических процессов. Все, что происходит в клетках, происходит в жидкой среде и подвержено превратностям молекулярного шторма; клетка вынуждена отвлекаться на химические процессы, которыми заняты все живые системы. А когда мы собираем компьютер, мы хотим, чтобы он выполнял операции унифицированные и однообразные, – мы собираем систему, которая в идеале вообще не должна отвлекаться на непродуктивные химические процессы.

Вышесказанное актуально и в том случае, если посмотреть на ситуацию шире. В первых главах книги я стараюсь описать всю сложность строения клеток и простых организмов, а также процессов, происходящих внутри них. В этой связи меня нередко посещал объяснимый соблазн использовать слово «механизм» – ведь мы изучаем механизмы восприятия, механизмы раздражимости. Я пишу и каждый раз сомневаюсь: не стереть ли его? Несомненно, в широком смысле слова потенциал-зависимые ионные каналы – это детали механизма; то же самое можно сказать как о нервах, так и о мозге. Отрицая этот постулат, мы уклоняемся в сторону дуалистических (душа плюс тело) или виталистических (жизненная сила) взглядов. Поэтому я разрешил себе его использовать. Однако нельзя упускать из виду и отличия машин от живых систем. Жизненные процессы клетки подразумевают укрощение молекулярного шторма и хаотичного движения ионов. Это совершенно не похоже на то, что происходит в любой спроектированной человеком машине. Собирая машины, мы стремимся сделать их предсказуемыми, хотим, чтобы они выполняли строго определенные функции, пусть даже потом мы используем их для симуляции хаотических событий. Ссылаться на хитроумное устройство клетки как на «механизм» в каких-то случаях уместно, а в каких-то нет.

В арсенале свойств тех форм жизни, что существовали до появления животных, есть одно, которое мне хотелось бы выделить особо. Я его уже касался, но теперь хочу поместить в центр внимания. Это свойство – двустороннее сообщение между живыми системами и средой. Здесь имеется в виду и уже упоминавшийся поток ионов, и поглощение органических веществ, и удаление отходов. Клетки обособлены, но не изолированы от мира. Клеточные формы жизни сообщаются с внешней средой, и это крайне важно.

У этого двустороннего обмена есть как метаболическая сторона – клетка получает энергию и использует ее для поддержания жизни, – так и информационная. Какие-то поступления извне важны сами по себе (прежде всего пища), зато другие могут предостеречь, подсказать или сообщить некую важную информацию. Метаболическая сторона этого двустороннего обмена – непременное условие продолжения жизни. Жизнедеятельность организма невозможна в отрыве от энергетического потока, который начинается и заканчивается вовне{31}. Моя коллега Маурин О'Мэлли великолепно сформулировала эту мысль; соединив химический термин с образом из совершенно другой области, она сказала: чтобы жить, нужно научиться существовать «на окислительно-восстановительных американских горках, постоянно отдавая и получая»{32}. (В процессе окислительно-восстановительной реакции молекулы обмениваются электронами.) О'Мэлли хотела подчеркнуть, что чувствительность к событиям и изменениям во внешней среде – неотъемлемая характеристика живых организмов. У них нет возможности задраить все люки, они открыты миру в силу своей потребности в энергии. Открывшись миру, живые системы неизбежно будут испытывать на себе его влияние. А так как происходящее снаружи влияет на живую систему, эволюция обязательно попытается как-то эту чувствительность использовать: организмам часто удается отыскать способ реагировать на происходящее так, чтобы поставить его на службу своим целям, какими бы примитивными они ни были. Все известные клеточные формы жизни, не исключая и крошечных бактерий, обладают способностью ощущать мир и реагировать на него. Ощущение, как минимум в самых его базовых формах, старо как мир и встречается повсеместно{33}.

Многоклеточные

Перечисленные идеи составляют одну из двух основных тем второй главы. Живые клетки – физические объекты, но они не похожи ни на один другой знакомый нам объект. Они окружают себя мембраной, чтобы сдержать шторм активности и придать ему форму. Они заключены внутри своих границ, но вся их жизнь зависит от того, что проникает сквозь эти границы. Самоопределяющаяся и самоподдерживающаяся клетка – это самость