Мистер Томпкинс внутри самого себя. - Гамов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
Образуемые в результате фотосинтеза органические молекулы известны под общим названием углеводов, так как они содержат кислород и водород в той же пропорции, что и молекулы воды. В принятых у химиков обозначениях состав углеводов записывается в виде CmH2nOn. Первым в процессе фотосинтеза образуется простой сахар или моносахарид, называемый глюкозой (глюкоза в большом количестве содержится в фруктах). Ее формула имеет вид СбН^Об- Две молекулы глюкозы, объединившись, образуют молекулу, сахарозы С12Н22О11. Это тот самый сахар, который вы кладете в чашку кофе. Объединяя моносахариды в длинные цепочки, или полимеризуя их, если воспользоваться техническим термином, можно получить крахмал и целлюлозу, которая служит основной компонентой структур растительного происхождения, например, древесины и хлопка. Различие между полимерами определяется небольшими различиями в порядке, в котором моносахариды соединены в цепочку. Дальнейшие реакции между образующимися в ходе фотосинтеза химическими соединениями с высоким содержанием энергии и малым содержанием энтропии приводят к формированию всех остальных сложных органических молекул, в частности молекул белков, из которых состоят тела всех растений и животных.
Разумеется, помимо способности осуществлять фотосинтез все растения обладают также дыхательном механизмом, аналогичным дыхательному механизму животных. Действительно, происходящий в растениях фотосинтез правильнее было бы сравнивать с питанием животных.
Фотосинтез происходит только в том случае, когда имеется пища — в данном случае солнечный свет. Что же касается дыхания растений, то оно происходит все время, как и у животных. В частности, ночью, когда фотосинтез прекращается, дыхание составляет основную часть биохимической активности растений.
— Из того, что ты мне успел рассказать, — прокомментировал мистер Томпкинс, — у меня складывается впечатление, что в наше время биология становится гораздо более точной наукой, чем прежде, и ее можно в какой- то мере сравнить с физикой и химией.
Озеро мечтаний
307
— Согласен, — кивнул Уилфред, — биология, бывшая до недавнего времени чисто описательной наукой, ныне быстро превращается в точную науку. Этот этап, которого рано или поздно (в зависимости от сложности предмета изучения) достигает любой раздел науки, характеризуется открытием основных элементарных процессов, лежащих в основе наблюдаемой сложности макроскопических явлений. Если обратиться к состоянию физической науки сто лет назад, то обнаружится, что в ту пору она по существу представляла собой из огромного количества внешне не связанных между собой данных о механических, химических, тепловых, оптических, электрических, магнитных и других свойствах материальных тел, т. е. была своего рода каталогом с более или менее удачной рубрикацией. Ситуация резко изменилась с появлением молекулярной и атомной теорий и позднее, когда мы начали устанавливать внутреннюю структуру отдельных атомов и их ядер, получили возможность свести все разнообразие сложных крупномасштабных явлений к движениям и взаимодействиям частиц, из которых состоят все материальные тела. Мы обнаружили, что законы, управляющие этими элементарными явлениями, сравнительно немногочисленны и весьма просты, поэтому вся структура физической науки может быть основана на ограниченном числе фундаментальных понятий и законов подобно тому, как евклидова геометрия основана на не очень большом числе основополагающих определений и аксиом. Тем самым мы докопались в физике до самого основания тех сложных структур, с которыми сталкивались исследователи в прошлом.
Неудивительно, что биологии потребовалось несколько больше времени, чем физике, для того, чтобы открыть свои элементарные законы и принципы, поскольку биология изучает несравненно более сложные явления. Но сейчас нам, кажется, удалось добраться до твердого грунта, и прогресс двинулся семимильными шагами. Вскоре, как я полагаю, нам удастся разгадать древнюю загадку жизни, по крайней мере в том виде, в котором мы ее сейчас понимаем.
— А существуют ли еще какие-нибудь фундаментальные принципы биологии, которые нам уже известны, — спросил мистер Томпкинс, — кроме того, что живая материя подчиняется законам физики?
— Поскольку старое понятие «жизненной силы» (vis vitalis) удалось переопределить в физических терминах как способность всего живого утилизировать негативную энтропию, — сообщил Уилфред, — применимость начал термодинамики к живым организмам, которая была
308
Мистер Томпкинс внутри самого себя
установлена нами, не решает всех проблем биологии. Человек сжигал дрова и уголь на протяжении огромного периода времени, но покуда не был изобретен паровой двигатель, топливо не стало движущей силой. Когда материя организовалась в виде теплового двигателя, произошло нечто новое. Точно так же нечто новое происходит, когда материя организуется в нечто живое. И то, что нам удалось узнать, относится именно к уровню организации материи.
Уже давно мы установили, причем совершенно правильно, что любой организм необычайно сложен. Но теперь мы явственно сознаем, что за этой сложностью скрывается простота фундаментальных основ жизни. Никто не оспаривает, что организм сложен, но он сложен только в том смысле, в котором сложен компьютер. Как известно, любой компьютер собран из простых стандартных деталей; по существу компьютер есть не что иное, как множество реле, и та сложность, о которой идет речь, обусловлена способом, которым эти детали соединены между собой. Аналогичным образом обстоит дело и с живым организмом. По существу организм состоит из двадцати однотипных деталей, — химических соединений, которые называются аминокислотами. Цепочка соединенных между собой аминокислот образует молекулу белка.
