С точки зрения Эшби, самоорганизующаяся система состоит из частей, которые соединены, а не изолированы. Что самое важное, каждая часть должна влиять на другие. Главное то, как все эти части регулируют друг друга. Плита – не саморегулирующаяся система. Если вы поставите на конфорку чайник и уйдете, температура будет подниматься выше и выше, вода выкипит, чайник оплавится, а потом намертво пригорит к конфорке. А вот термореле уже саморегулирующаяся система. Можно задать желаемую температуру и уйти, зная, что если в комнате станет слишком жарко, реле сработает и выключит нагреватель.
Вы бы не выжили, если бы ваш организм вел себя как плита. Нельзя позволять ни одному процессу происходить самому по себе. Если не проконтролировать повышение температуры тела даже на пять градусов, это приведет к повреждениям мозга и в конечном итоге к смерти. Переохлаждение останавливает в организме все обменные процессы и ведет к гипотермии, что в экстремальных случаях также может оказаться смертельным. Саморегуляция по принципу реле действует по всему организму и касается не только температуры, но и десятков других процессов. Благодаря саморегуляции вы перестаете расти во взрослом возрасте, ритм вашего сердца не учащается, реакция «бей или беги» не заставляет вас убегать от опасности и продолжать бежать.
Каждая клетка вашего организма развивалась, проходя упорядоченные этапы саморегуляции, и достигала невероятной сложности в мозгу эмбриона. На протяжении девяти месяцев, начиная с единственной оплодотворенной клетки, нервные клетки начинают различаться, сначала по отдельности, потом образуют сеть. Ко второму триместру формируются новые клетки мозга с фантастической скоростью 250 000 в минуту и, по некоторым оценкам, эта скорость поднимается до миллиона новых клеток в минуту непосредственно перед рождением. Эти клетки не просто шарики с жизнью, собранные вместе. У каждой своя задача; каждая связана с окружающими ее нервными клетками; весь мозг знает, где находится каждая из его 100 миллиардов клеток.
Связи, сети и петли обратной связи играют ключевую роль в самоорганизующихся системах. Миллиарды лет назад древние бактерии могли жить по отдельности, но, как только они встречались друг с другом в почве, они начинали взаимодействовать и образовывать колонии – в конечном итоге они начинали полностью зависеть друг от друга ради выживания и благополучия. Как мы уже увидели, в нашем организме бактерии образуют сети с нашими собственными клетками. Они используют нашу ДНК и взаимодействуют, формируя невероятно сложную микробиому. В результате эволюции наше выживание стало целиком и полностью зависеть от них. Если большую часть XX в. мы посвятили ответам на вопрос, как убивать микробов, то в XXI в. мы сосредоточились на том, как гармонично с ними сосуществовать. Супергеном – полностью самоорганизующаяся система, поскольку в ней отражена вся история жизни на Земле.
Не стоит и говорить о том, что ДНК крайне сбалансированная система, и миллионы пар оснований внутри нее организованы по порядку. Однако это больше чем просто образование химических связей. Внутри клетки идут активные процессы самоорганизации. В ядре клетки определенные хромосомы занимают строго определенную позицию. Только 3 % генома состоит собственно из генов, а участки, в которых генов мало, находятся на краю клеточного ядра, где у эпигенетики меньше всего возможностей изменить генную активность. И наоборот, участки генома, где генов больше всего, находятся в центре клеточного ядра, где в основном и происходит регуляция генной активности. Гены, которые регулируют одни и те же белки, собираются вместе в геномные «соседства», чтобы белкам было проще находить гены, которые они регулируют. Все, что мы можем наблюдать в геноме, говорит о том, что его организация не случайна, а наоборот, логична. При этом также будет ошибкой впадать в другую крайность и говорить, что это было «запланировано» таким образом. План становится очевиден лишь постфактум. В него можно попасть только благодаря принципам самоорганизации.
Если большую часть XX в. мы посвятили ответам на вопрос, как убивать микробов, то в XXI в. мы сосредоточились на том, как гармонично с ними сосуществовать.
Самоорганизующиеся системы существуют как причина и следствие самих себя – они постоянно воссоздают себя в новом взаимодействии. Это ведет к новым состояниям порядка, которые никогда не будут завершены. Например, атом – это микроскопическая система, которая подчиняется законам упорядоченности. Порядок расположения электронов отличает атом кислорода от атома железа. Но существует пространство для изменений. Потому что внешние электроны могут образовать связи, и образуется оксид железа, то есть обычная ржавчина. И в этой системе все тоже не абсолютно стабильно и ведет к переменам. Ржавчина – тоже не просто оксид железа из двух компонентов. Таким образом, сложность требует более высокой степени самоорганизации, и наоборот.
Главное чудо эволюции состоит в том, что она отрицает хаос, совершая все более широкие шаги в созидании. Если сгрести горку песка на пляже, получится бархан. Он большой, но не сложноорганизованный; ничто не удерживает его в виде системы, и одного урагана достаточно, чтобы развеять песок и уничтожить этот бархан. Но как только клетки начинают образовывать эмбрион, они не просто собираются вместе, как песчинки. Они образуют связи, взаимодействуют и организуются. Так что человеческий организм не распадется от сильного ветра.
Но это лишь начало истории. Сложность и самоорганизация шли рука об руку и учились создавать жизнь, а жизнь научилась думать. Не будем пока говорить о том, что, по мнению большинства эволюционистов, способность думать возникла только в мозге у человека. Вся цепь событий, которая ведет к мозгу, свидетельствует о том, что ни одно состояние порядка никогда не будет завершенным. Как сказал выдающийся биолог-теоретик Стюарт Кауфман, «эволюция – это не „случайность, которую поймали за крыло“. Это не просто возня и складывание чего попало из чего попало. Это тщательно соблюдаемый и лелеемый порядок, возникший благодаря отбору».
Химическая связь, которая соединяет атомы кислорода и железа, образуя ржавчину, имеет физическую природу, но функционирование генома подразумевает нечто выходящее за рамки физического восприятия. Технический термин, которым можно назвать невидимый фактор X, – «самообращение». Он означает, что система следит за собственным состоянием и постоянно отправляет туда-сюда сигналы, чтобы круг изменений оставался при этом кругом стабильности.
Основа самообращения – петля обратной связи. Когда ген вырабатывает белок, можно быть уверенным в том, что напрямую или опосредованно этот белок будет регулировать активность гена в дальнейшем. Проще, если А производит Б, то Б должно каким-то образом напрямую или косвенно управлять А. Ваш собственный выбор, физический или психологический, вернется и будет управлять вами. Масштаб этого может быть как небольшим, так и огромным. Если вы холосты и вдруг решите жениться, из-за этого решения все воспоминания о прошлой жизни предстанут перед вами в ином свете, точно так же, как болезнь заставляет иначе взглянуть на здоровье, а старость заставляет иначе взглянуть на молодость. Каждый этап жизни движется вперед, но в то же время вокруг него собирается прошлое.
Самообращение – это и способность ваших генов реагировать на то, что им нужно для жизни сегодня, но при этом не терять из вида то, на что они были запрограммированы в прошлом. В то же время настоящее может изменять эти инструкции посредством мутаций и эпигенетических меток. Это основа самообращения на уровне самих его корней. Ни одна вещь во Вселенной не возникает без возможности контролировать то, откуда она возникла. На языке духовных учений существует принцип морального равновесия между добром и злом (закон Кармы), в христианстве он выражается поговоркой «Что посеешь, то и пожнешь». В физике это третий закон Ньютона: для каждого действия есть равное ему обратное действие. Противоположности должны разрывать систему на части, но этого не происходит, потому что их держит вместе невидимый элемент самоорганизации.
Связь между живым организмом и окружающей средой держится на механизмах обратной связи. Позвольте нам немного углубиться в технические подробности, чтобы это объяснить, поскольку обратная связь – очень важный элемент спора. Теперь нам известно, что гены способны противостоять различным силам, которые на них воздействуют. В процессе эволюции появляются новые мутации, когда окружающая среда становится стрессогенной и создает проблемы. При возникновении проблемных условий, ДНК определенных генов подвергается их действию, то есть ее активность можно эпигенетически запустить, прекратить, усилить или ослабить посредством особых белков, которые называются факторами транскрипции. Прежде всего это подразумевает изменения в укладке и расположении ДНК.
В результате участки ДНК, которые подверглись воздействию, становятся более предрасположенными к мутациям. Таким образом, в этой модели, с которой все больше и больше соглашаются, мутации не происходят на случайных участках генома. Изменения окружающей среды ведут к изменениям в укладке ДНК (но не последовательности пар оснований). Это определяет, какой участок гена подвергнется возможной мутации. Другими словами, окружающая среда, воздействие образа жизни, стресс и прочие внешние проблемы влияют на то, как ДНК укладывается в клеточном ядре и какие ее участки будут подвержены мутациям больше других. В этом случае мутации не случайны, они – прямое следствие условий окружающей среды. Хотя сейчас мы рассуждаем абстрактно, ключевой момент – обратная связь между генами и внешними условиями. Она дает организму возможность адаптироваться к условиям, которые представляет Природа. Таков надежный механизм, что позволил жизни двигаться дальше от микроорганизмов-первопредков.
Как и любой компонент генома, существующий и взаимодействующий с другими его частями, они регулировали друг друга и складывались в то, что можно рассмотреть как логическую схему. В действительности же никакой предустановленной схемы, ни сложившейся исторически, ни запланированной на будущее, никогда не существовало. Естественные процессы достигают результата в реальном времени через взаимодействие между компонентами. Наш разум отчаянно старается понять, как это может происходить. Леонардо да Винчи изумлялся: