Брайан Грин - До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной

29. Точное определение гена до сих пор является предметом дебатов. Помимо информации, кодирующей белок, ген содержит вспомогательные последовательности (не обязательно прилегающие к кодирующей области), способные влиять на конкретный способ использования клеткой кодирующих данных (к примеру, увеличивающие или уменьшающие скорость производства заданного белка, а также выполняющие другие регуляторные функции).

30. Ключевую гипотезу о протонных электрических токах, обеспечивающих синтез АТФ, предложил британский биохимик Питер Митчелл, который в 1978 г. был удостоен за это Нобелевской премии (P. Mitchell, "Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemiosmotic type of mechanism," Nature 191 [1961]: 144-48.) Хотя некоторые детали гипотезы Митчелла требовали дальнейшей доработки, Нобелевская премия была присуждена ему за проникновение в механизм «переноса биологической энергии». Митчелл был необычным ученым. Наевшись досыта различных пустопорожних качеств научного мира (в чем я его вполне понимаю), он основал независимую благотворительную компанию Glynn Research, где он сам вместе с различными коллегами и наемными работниками числом до десяти проводил биохимические исследования. Захватывающие подробности его жизни можно найти в книге: John Prebble and Bruce Weber, Wandering in the Gardens of the Mind: Peter Mitchell and the Making of Glynn (Oxford: Oxford University Press, 2003). Подробности современного представления об извлечении энергии и ее переносе в пределах клетки см., к примеру: Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Д. и др. Молекулярная биология клетки. — М., Ижевск: ИКИ, 2013. Информированный читатель отметит одну особенность, характеризующую универсальность этого процесса: извлечение энергии путем ферментации (процесс извлечения энергии без использования кислорода).

31. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. — М.: Тайдекс Кё, 2003.

32. В этой аналогии я представляю себе компанию, пошагово разрабатывающую свой продукт путем случайных проб и ошибок. Но существуют и другие способы, в которые метод проб и ошибок может быть включен более эффективно. К примеру, при разработке различных вычислительных алгоритмов компьютерщики начинают с некоторого алгоритма, модифицируют его случайным образом, отбрасывают те модификации, при которых скорость расчетов снижается, а затем дальше модифицируют те, что остались (модифицированные алгоритмы, при которых скорость расчетов повышается). Выполняя эту процедуру методом последовательных приближений, мы получаем подход, подобный естественному отбору, который позволяет опробовать огромное множество возможных вариантов и дает в результате более быстрые вычислительные процедуры. Разумеется, изучить модифицированные алгоритмы на компьютере намного дешевле, чем попробовать продать случайным образом модифицированный продукт на рынке. Таким образом, слепой метод проб и ошибок может быть полезной стратегией в различных задачах при условии, что цена его как по времени, так и по ресурсам, невелика и позволяет гонять случайные модификации круг за кругом (или если множество модификаций можно проверять одновременно).

33. Eric T. Parker, Henderson J. Cleaves, Jason P. Dworkin, et al., "Primordial synthesis of amines and amino acids in a 1958 Miller H2S-rich spark discharge experiment", Proceedings of the National Academy ofSciences 108, no. 14 (апрель 2011): 5526.

34. Клеточные стенки могут сформироваться естественным образом из обычных химических соединений, таких как жирные кислоты, у которых один конец стремится к контакту с водой, а другой ее избегает. Такое отношение к воде может побудить эти молекулы образовывать барьеры толщиной в две молекулы, в которых водолюбивые концы молекул обращены наружу, а водоотталкивающие концы удерживают оба слоя вместе, — клеточные стенки. Рассказ о сценарии РНК-мира см.: G. F. Joyce and J. W. Szostak, "Protocells and RNA SelfReplication," Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 10, no. 9 (2018).

35. Ряд исследователей, включая химика Сванте Аррениуса, астронома Фреда Хойла, астробиолога Чандру Викрамасингха и физика Пола Дэвиса, предполагают, что некоторые из падающих камней сами могли нести на себе чрезвычайно устойчивые семена жизни — готовые молекулы, способные самовоспроизводиться и служить катализаторами реакций. Само по себе это предположение очень интересно, поскольку подразумевает, что космические камни, возможно, занесли жизнь на огромное количество планет в разных уголках космоса, однако оно не приближает нас к разгадке происхождения жизни, а лишь сдвигает вопрос в сторону происхождения этих «семян».

36. David Deamer, Assembling Life: How Can Life Begin on Earth and Other Habitable Planets? (Oxford: Oxford University Press, 2018).

37. A. G. Cairns-Smith, Seven Clues to the Origin of Life (Cambridge: Cambridge University Press, 1990).

38. W. Martin and M. J. Russell, "On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent", Philosophical Transactions of the Royal Society B 367 (2007): 1187.

39. Шредингер Э. Что такое жизнь? — М.: Атомиздат, 1972.

40. Энергия, приносимая входящими фотонами, более концентрированна (их длины волн меньше и лежат в видимой части спектра, а количество их меньше) и, соответственно, более высококачественна; энергия, уносимая исходящими фотонами, более разрежена (длины их волн больше и лежат в инфракрасной части спектра, и по количеству их больше) и, соответственно, имеет более низкое качество. Таким образом, полезность солнечной энергии заключается не только в большом ее количестве, поступающем от Солнца, но и в высоком качестве, поскольку эта энергия несет в себе намного меньше энтропии, чем теплота, которую Земля излучает обратно в пространство. Как отмечалось в этой главе, на каждый фотон, который Земля получает от Солнца, приходится несколько десятков тех, которые она испускает в пространство. Чтобы оценить это число, отметим, что солнечные фотоны испускаются средой, температура которой составляет около 6000 K (температура поверхности Солнца), тогда как те, что излучаются Землей, исходят из среды с температурой около 285 K (температура поверхности Земли). [Средняя температура, с которой Земля излучает в космос, даже ниже — около 255 K, поскольку из-за парниковых газов атмосфера не вполне прозрачна в инфракрасном диапазоне и значительная часть теплового излучения уходит с высоты нескольких километров, где температура заметно ниже, чем на поверхности. — Прим. науч. ред.] Энергия фотона пропорциональна этим температурам (если рассматривать фотоны как идеальный газ из частиц), следовательно, отношение числа фотонов, принятых Землей от Солнца, к числу излученных обратно задается отношением двух температур, 6000 K/285 K, что составляет около 21 фотона.

41. Шредингер Э. Что такое жизнь? — М.: Атомиздат, 1972.

42. Albert Einstein, Autobiographical Notes (La Salle, IL: Open Court Publishing, 1979), 3. Красивое современное изложение принципов термодинамики в контексте живых систем с интересными примерами, иллюстрирующими многие существенные концепции, которые мы привлекаем, см.: Philip Nelson, Biological Physics: Energy, Information, Life (New York: W. H. Freeman and Co., 2014).