Биология для небиологов
Со стороны иногда бывают вопросы — а что почитать, чтобы понять самую суть современной биологии, только я, мол, не биолог, мне чтобы ясно было. Книга как раз в ответ на такой вопрос.
Прежде биология была наукой о разнообразии живых существ на Земле, и потому там излагался жук-плавунец, лягушка и корова с собакой. Основной объем книги составляла систематика — какие бывают группы организмов, чем они вкратце характеризуются, в каких отношениях близости или родства состоят меж собой. Этот тип книги погрузился в прошлое, это уже выглядит как специальный труд по началам систематики, а биология — это совсем другое. Обзор разнообразия живого есть и в этой книге, но ближе к концу, на уровне царств, в связи с историей Земли и общим рисунком филогенетического древа. Потом, после обзора разнообразия царств, идет краткий очерк основных событий в истории Земли, от возникновения жизни и кембрийской революции и до появления эусоциальности в мелу, каждое важнейшее событие описано с очерком реконструированных причин, кратко, но очень ясно.
Книга Ястребова — это в основном молекулярная биология и биохимия. Начиная с простейших сведений об органических молекулах и дальше, к тому, как возникали клетки, как создавались самые важные цепи химических реакций, без которых немыслимо живое. В некотором роде, это содержание биологии в старших классах школы — каким оно должно бы быть, но есть детали.
Книга, на мой взгляд, хороша именно этими деталями. Есть такой последний градус качества, когда излагается в общем стандартный материал, но изложение доведено до совершенства. Именно этот последний градус и требует неисчислимых трудов. Автор постарался каждую упоминаемую мелочь проверить, и если есть уточнения — внести в текст. Это в процентном отношении небольшой объем, но самый дорогой. Такое уточнение — пара строк — требует очень много времени. Ну вот упоминается банальная штука — что целлюлозу животные переваривать неспособны, и древоразрушающие насекомые — термиты, жуки всякие — содержат симбионтов, которые живут у них в кишечнике и за них целлюлозу переваривают. Этот факт можно где угодно отыскать — хоть в учебнике, хоть в какой-нибудь «занимательной биологии» или «тысяча пятьсот фактов о жизни». А автор отыскал небольшое дополнение — что в 1998 г. показано, что всё же могут животные сами производить белки, разлагающие целлюлозу, и есть термиты, жуки и прочая тварь, которые сами производят такие ферменты. И вот таких «маленьких» уточнений в книге полно — самые обычные факты дополнены то исключениями, то дополнениями, то точными указаниями.
При этом работа в целом стройная, логичная, без лишнего материала. Думаю, вычеркивание уже готового текста было для автора не меньшей заботой, чем отыскание новых сведений. В таких случаях легко зарыться в материал, запутать читателя подробностями — но нет, тут всё крайне ясно, стройно, логично, и все уточнения — это именно пара строк, другое дело, что они-то самые трудоемкие и ценные.
За счет чего автору удалось все это совместить — и варианты с деталями, и изложение целого, и ясность с логичностью, и красивые примеры? Понятное дело — объем. Автор не скупился на текст, книга довольно значительна по объему. Логика построения понятна: то, что следует сказать — следует сказать ясно. Автор не частит, не сокращает, старательно выделяя текст на ясное, спокойное изложение банальностей, чтобы самый несведущий читатель не заблудился и легко мог следить за логикой изложения.
Поскольку это касается происхождения жизни, становления эукариот и прочих таких вопросов, добрая доля книги — гипотезы. Это неизбежно, это надо хорошо понимать — очень существенная часть изложения современной биологии — это факты, сшитые в целое логикой гипотез, это не «так было», а «мы не видим лучших вариантов, чем это». Это важный момент, и он не замаскирован. И опять — не знаю, как автору удалось, но у него получилось избежать невнятицы. Гипотезы излагать трудно, они слипаются, все эти варианты «если предположить»... Здесь изложение хоть и гипотетическое, но очень стройное. При этом данные взяты современные. Все же гипотезе симбиогенеза больше ста лет, и излагать ее как последнее слово было бы странно — и вот тут в изложении существенны работы последних 3–5 лет, идет изложение Кунина и других современных авторов. Четко указано, если гипотеза не может объяснить некоторых фактов — так что даже при таком, очень сглаженном, изложении для неспециалистов ясно обозначено, что на такой-то случай есть две группы гипотез, одна нехороша тем, другая противоречит тому. Нет, выработать собственное суждение неспециалист не сможет, но хотя бы понимать, что ему не последнюю истину сообщают, а это и есть передний край — вот в 2017 г. была статья, вот в ней по этому фундаментальному вопросу такая-то гипотеза, сейчас разбираются. Получить такой уровень актуальности при сохранении ясности, логичности и элементарности изложения — это высокое мастерство. И так на каждой странице — вот АТФ-синтетаза как пример высшей сложности механизма органической молекулы, роторный электродвигатель по сути. Вот ясное изложение транскрипции и трансляции. Вот теории происхождения митохондрий, всех эукариот. Вот важная гипотеза происхождения эукариотности — это гонка вооружений; в мир без хищников, мир прокариот пришли хищники, огромные эукариоты, и началась гонка размеров, гонка подвижности, этаж за этажом надстраивались системы ускорения, увеличения, защиты, маскировки — и мир эволюции дрогнул и двинулся к усложнению. Вот «тривалютная» теория энергии в клетке (АТФ, мембранный потенциал, натриевый потенциал). Вот механизм вращения бактериального жгутика — пример использования колеса в живой природе, на один оборот тратится энергия 1000 протонов. Каждый раз очень сложные материи излагаются удивительно ясно, все примеры очищены до последней степени, логика указывает на самое существенное, подробности даются в минимальном числе, чтобы внимание не рассеивалось. Можно еще сказать и так: кому фундаментальная работа Кунина «Логика случая» трудна, нет сил читать и продираться, тут — изложение для десятиклассника... Ну, умного десятиклассника.
Основная интуиция, тот лейтмотив, которым пронизана книга — рассмотрение живого как молекулярной машины. В центре внимания — вопросы организации этой биохимической машины, вот так устроено отграничение реакторного зала от внешней среды, вот так сделан транспорт, вот так устроены процессы перемещения веществ против градиента и т.д. В каждой теме внимание автора прежде всего обращается к вопросу «как сделано», как устроено, как функционирует. Это, конечно, один из самых трудных аспектов — зато и самый убедительный. Когда объяснение становится механическим, когда некоторая функция живого (например, работа почек) объяснена на уровне биохимической машины, — трудно сомневаться, что в жизни есть что-то еще. Это такое финальное объяснение — современному человеку механическое объяснение кажется финальным, поскольку им удовлетворяется любознательность, когда мы знаем, как устроено и как работает — что еще нужно человеку?
Что такое биохимия? Это наука, метод которой состоит в разрушении живого тела, работа с неживыми веществами, получившимися при разрушении, понимание химических реакций, происходящих в частях трупа, мысленная реконструкция химических механизмов и мысленное встраивание полученной механики в живую клетку. В результате часть за частью, процесс за процессом понимается как процесс неорганический, что и делает его понятным. Для встраивания в мысленную модель живой клетки применяется совмещение химического механизма с пространственной морфологией клеточных компонентов, органическая химия оказывается укорененной в морфологии неорганической химией, это химия плюс форма.
Поэтому несуществующая пока «истинная» клеточная биология должна быть прижизненным наблюдением за процессами в клетке со специальным вниманием к объяснению внутриклеточных форм. Впрочем, в этом месте я вышел за границы описываемой книги — в ней нет того, чего пока нет. Однако в этой книге изложение к такой чаемой клеточной биологии уже близко примыкает, кажется — еще вот чуть-чуть... Есть известное определение жизни у Холдейна как вопрос: жизнь — способ существования самовоспроизводящихся структур за счет притока энергии извне. Тут три части: ковариантная редупликация = самовоспроизведение, неравновесная термодинамика — приток энергии для поддержания структуры, и — форма, та самая структура, которая это может. Акцент на редупликации — это информационные исследования; на энергии — энергетические, биомеханика клетки, и остается еще морфология, изучение тех форм, которые с одной стороны самовоспроизводятся, с другой — умеют обеспечить приток той энергии и его использовать. Биоинформатика и биохимия цветут, в тени пока остается биоморфология. Биоинформатика в первой форме — генетики — возникла в 1900-м г., биоэнергетика, видимо, в 1960-х, а биоморфология, кажется, еще не родилась — тут пока «преднаука».
Каждый затронутый вопрос осмыслен на самом современном уровне, с привлечением самых последних данных, так что для описываемых знаний «20 лет назад» — это седая древность. В книге много ссылок на работы самых последних лет. И много истории науки... Это то самое удивительное умение автора — он умудряется не впадать в крайности и ясно изложить вроде бы несовместимое — и самые последние статьи, и важные моменты истории науки оказывается возможным изложить без путаницы, скороговорки, ясно и логично. И все это вместе с очень интересными содержательными моментами. Вот, например, схема перехода от мира РНК к современной жизни:
Книга очень хорошая, однако в некотором отношении — неудачная. То есть книга хороша вопреки замыслу автора, он написал замечательную книгу как популяризатор и не справился со стратегическим планированием, это архитектурная неудача: автору не удалось исполнить свой замысел. Дело в том, что в заключении автор признается: самым важным для него был последний раздел, там, где про важнейшие этапы истории Земли, про важнейшие события эволюции, а все предшествующее — это ликбез, чтобы читатель вообще мог понять, о чем речь.
Этот замысел провалился. Книга читается как краткое начальное изложение биохимии, а вовсе не как книга по эволюции планеты и жизни на ней. Архитектура книги не выдержала нагрузки, вводные главы, которые автор не смог унять, разрослись и исказили замысел. Читатель этого может и не заметить — он получает отличную книгу по основам биохимии, молекулярной биологии, с популярным изложением основ — и там сзади даже прилипло что-то про историю Земли, это такой бонус. Видимо, автор хотел иного, но тут уж что делать. Хорошо, что несмотря на неудачу замысла в силу провала планирования книга все равно получилась замечательная. Вспоминается анекдот «Если здесь так, каково же в Одессе?»: если у автора такие неудачи, чего же ждать, когда у него получится воплотить в книгу именно то, о чем он хотел бы рассказать?
Ошибка планирования тут не случайна, это очень общая ошибка. Автор считал, что сначала нужно рассказать об элементах знания, дать выучить буквы — все эти аминокислоты и цикл Кребса, а уж потом, когда читатель освоит буквы, дать ему слова и фразы. Эта линейная концепция понимания — ошибочна. Вся молекулярная биология с биохимией не самостоятельны, поэтому и нельзя с них начинать общий текст. Эти дисциплины представляют собой развернутый ответ на вопрос «как?». То есть следовало сначала изложить историю Земли и дать основные этапы эволюции, и по мере столкновения с проблемами совершать экскурсы в биохимию, которая отвечает на некоторые вопросы. Но сами вопросы возникают не в рамках биохимии. Автор пошел путем прямым и понятным: сначала простое, элементарное, потом более сложное — и изложение провалилось, потому что вопроса, на который он отвечал, не было у читателей — он был в голове у автора, но читателю-то откуда об этом знать. Сложное стоит до простого, чтобы обратить внимание на элементарное, надо знать, зачем к этому обращаться. Планирование такого текста — задача очень непростая. Что, однако, не помешало созданию очень хорошей книги.
