Ник Лэйн - Кислород. Молекула, изменившая мир

Давайте рассмотрим несколько примеров. Практически вся жизнь на современной Земле существует за счет фотосинтеза — образования органического вещества растениями, водорослями и некоторыми бактериями под действием энергии солнечного света. Вполне вероятно, что фотосинтез (побочным продуктом которого является кислород) эволюционировал только по той причине, что жизнь уже научилась защищаться от свободных радикалов кислорода, возникающих под действием ультрафиолетового излучения. Возможно, именно поэтому на Земле появилась жизнь, а на Марсе нет. Другой пример. Современный мир населен крупными растениями и животными. Но первые многоклеточные организмы, возможно, эволюционировали из сгустков клеток, собиравшихся вместе, чтобы совместными усилиями справляться с возрастающей концентрацией кислорода, образующегося за счет фотосинтеза. Если бы не опасность кислородной интоксикации, жизнь, возможно, не изобрела бы ничего более сложного, чем тина. Даже размер живых веществ связан с кислородом. Большой размер тела позволяет не бояться кислородной интоксикации, поскольку у очень крупных животных скорость метаболизма сравнительно низкая, и это объясняет появление невероятных стрекоз с размахом крыльев, как у современной чайки, а также, возможно, развитие и гибель динозавров. А половое размножение? Почему полов именно два, а не один, три или несколько? Вполне вероятно, что эволюция двух полов связана с необходимостью жить в среде кислорода. Дальше я объясню, что дети могут родиться здоровыми только в том случае, если их родители относятся к двум разным полам, иначе потомство родится больным и склонным к преждевременному старению. Возможно, это объясняет, почему клонированные животные часто умирают в молодом возрасте. Например, овечка Долли в пять лет страдала от артрита, поскольку ее «реальный» возраст соответствовал 11 годам. Наконец, подумайте о летающих животных. Птицы и летучие мыши живут невероятно долго для своего размера. Почему? Способность летать требует адаптации метаболизма к кислороду, что одновременно обеспечивает большую продолжительность жизни. Если мы хотим увеличить продолжительность жизни, нужно понять, в чем заключается секрет птиц.

Эти важные тезисы я объясню и докажу позднее. Они являются частью нашего путешествия, призванного установить влияние кислорода на нашу жизнь и смерть.

Я не буду скрывать от вас, что эта книга о науке. Но перед вами не сухой перечень информации: как и сама наука, книга полна случайностей, экспериментов, странностей, спекуляций, гипотез и предсказаний. Науку часто представляют как набор фактов, иногда отрывочных. Научный метод определяют как поиск «истины», но, если бы это было так, большинству людей, включая самих ученых, наука казалась бы невероятно скучной. Мнение о том, что наука открывает доступ к объективной реальности (в отличие от субъективного мира этики), противопоставляет науку религии как системе моральных воззрений, а ученых наделяет ролью проповедников. На самом же деле наука позволяет изучать функционирование природы, но далека от объективной реальности. Очень часто научные «факты» оказываются ошибочными или неправильно истолковываются. Кроме того, ученые ссорятся между собой по поводу интерпретации малопонятных научных открытий, дискредитируя коллег перед широкой общественностью. Не приходится удивляться, что общественность относится к науке и к ученым с возрастающим скептицизмом. В результате все меньше молодых людей мечтают о карьере ученого. А это настоящая трагедия. Возможно, трагедию удастся предотвратить, если лучше объяснять людям, как функционирует наука — показать процесс творческого поиска.

Интерес ученых лежит в области неизведанного и состоит в освоении новых территорий. Однако эти изыскания редко позволяют сразу воссоздать точную картину мира, они больше напоминают составление средневековой географической карты — фрагментарного, но узнаваемого отражения реальности. Ученые пытаются соединить между собой контуры фрагментов с помощью уточняющих экспериментов. Значительная часть прелести науки заключается в разработке и интерпретации экспериментов, позволяющих проверить справедливость гипотетического пейзажа. Поэтому я постараюсь объяснять эксперименты и наблюдения, которые легли в основу данной книги. Я покажу, что факты можно интерпретировать разными способами, и представлю исходные данные со всеми их изъянами, чтобы читатель сам мог делать выводы и оценивать справедливость моих заключений. Я надеюсь, что такой подход поможет читателю почувствовать дух приключений, который толкает ученых в область неизведанного.

Таким образом, наука создает гипотезы на основе специфических, но ограниченных по объему доказательств — островков знаний в океане неизвестности. Очень часто отдельные результаты приобретают смысл только в контексте более общей картины. Во всех научных статьях есть раздел «Обсуждение результатов», в котором исследователи пытаются представить свои новые результаты в свете общей теории. Однако современная наука характеризуется очень сильной специализацией. Крайне редко медики ссылаются на результаты геологов или палеонтологов, а химики почти никогда не рассматривают свои результаты в свете теории эволюции. Чаще всего это не важно, но при изучении кислорода слишком узкий взгляд непозволительно ограничивает перспективу. В этом конкретном случае геология и химия имеют непосредственное отношение к эволюции, а палеонтология и физиология животных вносят значительный вклад в медицину. Все эти дисциплины позволяют лучше понять механизмы нашей жизни и смерти.

Такой междисциплинарный подход не только необходим для понимания роли кислорода в жизни и смерти, но и предлагает новые перспективы развития всех смежных дисциплин. Взгляд на эволюцию и медицинские вопросы через призму кислорода позволяет найти разгадки очень старых загадок. Я уже привел один пример — эволюция двуполой системы размножения. Анализ самой системы (почему полов именно два) не позволяет дискриминировать различные гипотезы. Мы даже не можем исключить возможность, что «просто так получилось». Может показаться, что изучение роли кислорода в процессах старения не имеет к этому никакого отношения, но системный подход позволяет сделать вывод, что только наличие двух полов обеспечивает воспроизведение видов с подвижными половыми клетками, ищущими полового партнера. Такой подход также объясняет, почему невозможно увеличить продолжительность жизни просто с помощью приема антиоксидантов, и указывает нам более реальные способы замедления старения и развития старческих заболеваний. Кислород служит своеобразным увеличительным стеклом, позволяющим разглядывать жизнь в необычном ракурсе. Вот почему эта книга — о жизни, смерти и кислороде, а не только о кислороде.