Резюме силы природы в построении машин. — Давайте теперь заметим позицию, которой мы достигли. Наша проблема в настоящей главе заключалась в том, чтобы выяснить, обладает ли природа силами, достаточными для объяснения построения машин с их частями, точно адаптированными друг к другу, чтобы действовать гармонично для определенных целей. Астрономия показала, что она имеет силы для построения миров; геология — что она имеет силы для создания гор и долин; и химия — что она имеет силы для построения химических соединений. Но организм — это не мир, не масса материи и не химическое соединение. Это машина. Имеет ли природа какие-либо силы для машиностроения? Мы обнаружили, что с помощью использования трех факторов — размножения, изменчивости и наследственности — природа способна производить машину все большей и большей сложности, с частями, адаптированными друг к другу. Теперь разница между машиной и массой материи заключается просто в адаптации частей для гармоничного действия для определенных целей. Следовательно, если нам разрешены эти три фактора, мы можем сказать, что природа действительно обладает силами, достаточными для производства машин. Эти силы не являются химическими силами, и конструкция машины, таким образом, была осуществлена силами, совершенно отличными от тех, которые произвели химическую молекулу.
Но мы, очевидно, не достигли сути дела в нашей попытке объяснить механизм живых существ. Мы основывали весь процесс на трех факторах. Размножение, изменчивость и наследственность являются свойствами всей живой материи; но они не являются, подобно гравитации и химизму, универсальными силами природы. Они встречаются только в живых организмах. Почему они должны встречаться в живых организмах, и здесь одних? Эти три свойства являются, возможно, самыми удивительными свойствами природы; и, конечно, мы не закончили нашу задачу, если мы основывали весь процесс машиностроения на этих таинственных явлениях, оставляя их непостижимыми. Мы должны, следовательно, теперь спросить, можем ли мы продвинуться дальше и найти какое-либо объяснение этих фундаментальных способностей живой машины.
Следует признать, что здесь мы в настоящее время вынуждены остановиться. Мы не можем продвинуться дальше с какой-либо уверенностью или даже вероятностью. Мы можем сказать, что изменчивость и наследственность — это лишь фазы размножения, а размножение — это свойство живой клетки. Мы можем сказать, что эта способность к размножению зависит от способности к ассимиляции и росту, ибо деление клетки является результатом роста клетки. Мы можем далее сказать, что рост и ассимиляция — это химические процессы, являющиеся результатом окисления пищи, и что, таким образом, все эти процессы должны быть сведены к химическим силам. Таким образом, мы можем казаться имеющими химический фундамент для жизненных явлений. Но ясно, что это далеко не удовлетворительно. Во-первых, это совершенно не объясняет, почему живая клетка обладает этими свойствами, в то время как никакое другое тело ими не обладает, и почему они присущи только живым протоплазмам, прекращаясь мгновенно со смертью. Действительно, это не говорит нам, что такое смерть. Во-вторых, это совершенно не объясняет чудеса деления клетки с последующей наследственной передачей. Для всего этого мы должны вернуться к структуре протоплазмы и сказать, что клеточный механизм настолько настроен, что машина, действуя как целое, способна трансформировать энергию химического состава в определенных направлениях. Эти фундаментальные свойства являются, таким образом, свойствами клеточной машины, так же верно, как печать является свойством печатного станка. Мы не можем объяснить жизненные явления химическими силами больше, чем мы можем объяснить печать химическими силами, проявляющимися при сжигании угля в котельной. Конечно, именно химические силы в котельной поставляют энергию, но именно механизм пресса объясняет печать. Так, хотя химические силы поставляют жизненную энергию, именно клеточный механизм должен объяснять фундаментальные живые факторы. Пока эта машина не повреждена, она может продолжать работать и выполнять свои обязанности. Но это очень хрупкая машина, и ее легко сломать. Когда она сломана, ее деятельность прекращается. Сломанная машина не может работать. Она мертва. Короче говоря, мы возвращаемся еще раз к идее механизма протоплазмы и должны основывать наше понимание ее свойств на ее структуре.
Следует отметить, что до сих пор существуют биологи, настаивающие на том, что окончательное объяснение протоплазмы является чисто химическим и что жизненные явления могут проявляться в смесях соединений, которые представляют собой чисто физические смеси, а не механизмы. Утверждается, что большая часть описанной выше структуры клетки обусловлена несовершенством микроскопических методов и в действительности не существует в живой протоплазме, в то время как описанные удивительные процессы наблюдаются только в высокоорганизованной клетке, но не присущи простой протоплазме. Утверждается, что простая протоплазма состоит из физической смеси двух различных соединений, которые при таком смешивании образуют пену, и что большая часть описанной структуры протоплазмы — это лишь видимость этой пены. Эта концепция, безусловно, не является преобладающей сегодня; и даже если бы она оказалась верной, клетка все равно оставалась бы чрезвычайно сложным механизмом. С любой точки зрения клетка является механизмом и должна быть разложена на подчиненные части. Возможно, остается неясным, следует ли рассматривать эти подчиненные части просто как физически смешанные химические соединения или как более мелкие единицы, каждая из которых является меньшим механизмом. Во всяком случае, в настоящее время мы не знаем такой простой протоплазмы, способной к процессам жизнедеятельности вне механизмов, и проблема объяснения жизни, даже в самой простой известной форме, остается проблемой объяснения механизма.
Происхождение клеточного механизма. — Таким образом, перед нами встает еще одна проблема, которая, в конечном счете, является фундаментальной, а именно: можем ли мы что-либо сказать о методе природы построения протоплазматического механизма. Построение высших животных и растений, как мы видели, является результатом сил протоплазмы; но сама протоплазма — это механизм. Какова была ее история?
Мы должны прежде всего заметить, что никакое представление о химической эволюции не помогает нам. У некоторых было излюбленной мыслью, что происхождение первого живого существа было результатом химической эволюции. В результате действия физических сил из первоначальной туманной массы создавалась все более и более сложная система, пока не сформировался мир. Затем химические явления становились все более сложными, пока с появлением все более сложных соединений наконец не возникла протоплазма. Несколько лет назад, под влиянием идеи о том, что протоплазма является соединением или, по крайней мере, простой смесью соединений, эта мысль о протоплазме как результате химической эволюции была весьма значимой. Физические силы, химические силы и жизненные силы последовательно объясняют происхождение миров, протоплазмы и организмов. Эта концепция, однако, больше не имеет большого значения. Мы не знаем такого живого химического соединения вне клеточных механизмов. Возникла новая концепция протоплазмы, которая требует иного объяснения ее происхождения. Поскольку это скорее механизм, чем соединение, для ее объяснения требуются скорее механические, чем химические силы.
Есть ли у нас тогда какое-либо предположение относительно метода происхождения этого протоплазматического механизма? Наш ответ в настоящее время, безусловно, должен быть отрицательным. Сложность клетки ясно говорит нам о том, что она не может быть той предельной живой субстанцией, которая могла возникнуть в результате химической эволюции. Она состоит из частей, тонко приспособленных для гармоничного взаимодействия друг с другом, и ее активность зависит от взаимосвязи этих частей. Чего бы ни достигли химические силы, они никогда не смогли бы объединить различные тела в линин, центросомы, хромосомы и т. д., которые, как мы видели, являются основой клеточной жизни. Поэтому, чтобы объяснить этот механизм, мы вынуждены предположить либо то, что он был создан какой-то неизвестной разумной силой в его нынешнем состоянии сложной настройки, либо то, что он имел долгую историю построения последовательными шагами, точно так же, как, по нашему наблюдению, это происходит с высшими организмами. Последнее предположение, конечно, согласуется с общим направлением мысли. Сегодня протоплазма производится только из другой протоплазмы; но, очевидно, первая протоплазма на Земле должна была иметь иное происхождение. Поэтому мы должны далее искать факты, которые позволят нам понять ее происхождение. Мы видели, что животные и растительные механизмы были построены из простой клетки в результате действия ее сил в обычных условиях природы. Теперь, в соответствии с этим общим ходом мысли, мы будем вынуждены предположить, что до периода построения механизмов, который мы рассматривали, существовал другой период машиностроения, в течение которого этот клеточный механизм был построен определенными естественными силами.
Но здесь мы вынуждены остановиться, ибо ничто из того, что мы пока знаем, не дает даже намека на метод, с помощью которого был произведен этот механизм. Мы, однако, видели, что в природе существуют силы, эффективные в построении механизмов, так же как и силы для создания химических соединений; и это, несомненно, наводит нас на мысль, что могут существовать подобные силы, работающие при построении протоплазмы. Если мы можем найти естественные силы, с помощью которых мельчайшая частица живой материи может быть построена в сложный механизм, подобный быку с его множеством тонко настроенных частей, то, безусловно, естественно вообразить, что те же силы могли построить этот более простой механизм, с которого мы начали. Но такой вывод по простой причине невозможен. Мы видели, что существенным фактором в этом машиностроении является воспроизводство с коррелирующими силами изменчивости и наследственности. Без этих сил мы вообще не смогли бы продвинуться в этом машиностроении. Но эти свойства сами по себе являются результатом механизма протоплазмы. У нас нет оснований думать, что это свойство воспроизводства может проявляться в каком-либо другом объекте в природе, кроме этого протоплазматического механизма. Конечно, тогда, если воспроизводство является результатом структуры протоплазмы, мы не можем использовать этот фактор при объяснении происхождения этой протоплазмы. Силы завершенного механизма не могут быть выдвинуты для объяснения его происхождения. Таким образом, отсутствует один фундаментальный фактор для машиностроения, и если мы хотим объяснить метод природы по производству протоплазмы из более простых структур, мы должны либо предположить, что части клетки способны к воспроизводству и подвержены наследственности, либо мы должны искать какой-то другой метод. Такой путь, однако, еще не найден, и у нас нет представления, в каком направлении искать. Но тот факт, что у природы есть методы машиностроения, как мы видели, может дать возможность того, что когда-нибудь мы откроем ее метод построения этого примитивного живого механизма — клетки.
В настоящее время пытаться идти дальше бесполезно. Происхождение живой материи окутано такой же великой неясностью, как и всегда. Мы должны признать, что открытия современного микроскопа скорее усложнили, чем упростили эту проблему. В то время как несколько лет назад химики и биологи с нетерпением ожидали открытия способа производства частицы живой материи искусственными средствами, эта надежда теперь практически оставлена. Задача, по-видимому, безнадежна. Мы можем манипулировать химическими силами и производить бесконечную серию химических соединений. Но мы не можем манипулировать мельчайшими частицами материи, которые составляют живой механизм. Поскольку живая материя состоит из настройки этих микроскопических частей материи, мы не можем надеяться создать частицу живой материи, пока не найдем какой-либо способ создания этих маленьких частей и их настройки друг с другом. Поэтому большинство исследователей протоплазмы оставили всякое ожидание создания даже самого простого живого существа. Мы, по-видимому, так же далеки от реальной цели естественного объяснения жизни, как и до открытия протоплазмы.
Общее резюме. — Теперь желательно завершить это обсуждение несколько несвязанных тем, объединив их в кратком резюме. Это позволит нам более ясно увидеть положение, в котором наука находится сегодня по вопросу о естественном объяснении жизненных явлений, и более кратко представить себе наши знания о живом механизме.
Проблема, которую мы поставили перед собой, состоит в том, чтобы выяснить, в какой степени возможно объяснить жизненные явления путем применения обычных естественных законов и сил, и, следовательно, выяснить, необходимо ли предполагать, что для объяснения жизни требуются силы, отличные от тех, что встречаются в других сферах природы, или же жизненные силы все коррелируют с физическими силами. С первого взгляда стало очевидно, что живое тело — это механизм. Подобно другим механизмам, оно состоит из частей, настроенных друг на друга для достижения определенных целей, и его действие зависит от настройки его частей. Подобно другим механизмам, оно не создает и не уничтожает энергию, а просто преобразует потенциальную энергию своей пищи в некоторую форму активной энергии, и, подобно другим механизмам, его сила прекращается, когда механизм сломан.
При таком понимании проблема ясно свелась к двум отдельным. Первая заключалась в том, чтобы определить, в какой степени известные физические и химические законы и силы адекватны объяснению различных явлений жизни. Вторая заключалась в том, чтобы определить, существуют ли какие-либо известные силы, которые могут дать естественное объяснение происхождения живого механизма. Очевидно, что если первая из этих проблем неразрешима, то и вторая также неразрешима.
При изучении первой проблемы мы пришли к общему выводу, что вторичные явления жизни легко объясняются применением физических и химических сил, действующих в живом механизме. Эти вторичные явления включают такие процессы, как пищеварение и всасывание пищи, кровообращение, дыхание, выделение, телесное движение и т. д. Нервные явления также, несомненно, подпадают под эту рубрику, по крайней мере, в том, что касается нервной силы. Мы были вынуждены, однако, исключить из этой корреляции ментальные явления. Ментальные явления пока не поддаются измерению и еще не было показано, что они коррелируют с физической энергией. Другими словами, еще не доказано, что ментальная сила вообще является энергией; а если это не энергия, то, конечно, она не может быть включена в законы, управляющие физической энергией Вселенной. Хотя существует тесная связь между физическими изменениями в клетках мозга и ментальными явлениями, никакой дальнейшей связи между ментальной силой и физической силой еще не установлено. Все другие вторичные явления, однако, разумно объясняются действием естественных сил в механизме живого организма.
Хотя мы таким образом обнаружили, что вторичные явления жизни понятны как результат структуры механизма, некоторые другие фундаментальные явления постоянно привлекали наше внимание как основа этих вторичных процессов. Способность к сокращению, способность вызывать определенные виды химических изменений, которые приводят к метаболизму, свойство чувствительности, свойство воспроизводства — все это фундаментально для всей живой деятельности и является, в конечном счете, реальными явлениями, которые мы хотим объяснить. Но они не присущи только сложным механизмам. Мы можем отбросить весь видимый механизм животного или растения и обнаружить, что эти свойства все еще развиты в самой простой частице живой материи. Чтобы узнать их значение, мы обратились к изучению самой простой формы материи, в которой проявляются эти фундаментальные свойства. Это сразу привело нас к изучению так называемой протоплазмы, ибо протоплазма — это самая простая известная форма материи, которая является живой. Сама протоплазма поначалу казалась однородным телом и рассматривалась как химическое соединение высокой сложности. Если бы это было правдой, ее свойства зависели бы от ее состава и объяснялись бы действием химических сил. Такая концепция быстро решила бы проблему, ибо она свела бы жизненные свойства к химическим силам. Но концепция оказалась обманчивой. Протоплазма, по крайней мере, самая простая форма, известная тем, что обладает фундаментальными жизненными свойствами, вскоре показала себя не химическим соединением, а механизмом удивительной сложности.
Фундаментальные явления жизни и протоплазмы оказались одновременно химическими и механическими. Метаболизм является результатом окисления пищи, а движение — это пример переноса силы. Наша проблема тогда свелась к поиску силы, которая направляет действие этих естественных сил. Пища не будет подвергаться такому окислению, кроме как в присутствии протоплазмы, и явления метаболизма не будут происходить, кроме как в присутствии живой протоплазмы. Ясно, следовательно, что живая протоплазма содержит в себе силу направления этой игры химических сил таким образом, чтобы дать начало жизненным явлениям, и наш поиск должен быть направлен не на химическую силу, а на этот направляющий принцип. Наше изучение протоплазмы достаточно ясно сказало нам, что мы должны найти этот направляющий принцип во взаимодействии механизмов внутри протоплазмы. Микроскоп ясно сказал нам, что эти фундаментальные принципы основаны на механизмах. Деление клетки (воспроизводство), по-видимому, контролируется центросомами; наследственность — хромосомами; конструктивный метаболизм — ядром в целом, в то время как деструктивный метаболизм также локализован в клеточном веществе вне ядра. Являются ли эти утверждения строго точными в деталях, не особенно влияет на общий вывод. Достаточно ясно продемонстрировано, что активность протоплазматического тела зависит от взаимосвязи его различных частей. Хотя мы избавились от сложного механизма организма в целом, мы все еще сталкиваемся с механизмом клетки.