Против методологического принуждения!
В ноябре 2008 года вышла в свет книга
Гильберт Линг
Физическая теория живой клетки
Незамеченная революция
Санкт-Петербург, "Наука"
Предисловие автора к английскому изданию
Слова «магнитно-резонансная томография» (МРТ) сейчас можно услышать в любой квартире. Эта совсем недавно внедренная технология ежедневно спасает человеческие жизни. В основе МРТ, изобретенной Рэймондом Дамадьяном и усовершенствованной Полом Лотербуром, лежит предложенная мной физико-химическая теория жизни — теория ассоциации-индукции [107, p. xxv n1], впервые представленная мной в 1962 году в книге под названием «Физическая теория жизни: теория ассоциации-индукции» [98]. Профессор Ральф Джерард из отдела физиологии Чикагского университета написал аннотацию к этой книге, заключив ее словами: «…Таким образом, должны существовать некие основополагающие и всеобъемлющие законы, предопределяющие и объясняющие любые проявления жизни. Именно такой основной молекулярный закон жизни, не более и не менее, предлагает Линг» [98, p. ix]. А профессор Янг — некогда мой сосед по комнате в университетском общежитии, как и я, получивший так называемую боксерскую стипендию, предоставлявшую китайским студентам возможность учиться в США, а впоследствии лауреат Нобелевской премии по физике 1957 года, соавтор неабелевой калибровочной теории Янга-Миллса (которая многими сравнивается по значимости с теорией относительности Эйнштейна [551]) — так аннотировал мою книгу: «Во времена предвкушения учеными всего мира слияния физической и биологической наук эта книга является настоящим событием благодаря, с одной стороны, смелому и новаторскому подходу, с другой — приверженности надежным экспериментальным данным» [98, суперобложка]. (Тогда никому и в голову не могло придти, что 40 лет спустя медицинская технология, разработанная на основе моей теории, которую так горячо поддержал Янг, — а именно МРТ, — спасет жизнь его жене Чили.)
Однако оставим хвалебные отзывы и попытаемся ответить на главный вопрос: а верной ли оказалась теория ассоциации-индукции? По прошествии полувека со дня, когда в 1952 году увидел свет зародыш этой теории — так называемая теория фиксированных зарядов Линга (ТФЗЛ) — я могу ответить без колебаний: да, по существу она верна. Однако, хотя моя теория заслужила всемирное одобрение, и публикации в ее поддержку появляются то тут, то там, как в Америке, так и за ее пределами на протяжении всей второй половины 20-го века, широкая научная общественность, как ни трудно в это поверить, до сих пор ничего не подозревает о ее существовании. Главная цель выхода этой книги, в 5-ти из 17 глав которой содержатся самые современные представления о гипотезе ассоциации-индукции и ее основные доказательства, — пробить эту почти несокрушимую стену [247] и открыть, наконец, миру вопиющие факты, которые были скрыты от широкой публики на протяжении многих лет. Упомянутые пять глав позволят взглянуть с высоты птичьего полета на всю историю попыток человечества постичь тайну бесценного дара жизни.
Не только философы, но и ученые далеко не всегда считали, что такое понятие, как жизнь, можно объяснить на основе законов физики и химии. Так, витализм еще в первой половине 19-го века сохранял многочисленных сторонников [3, p.219–287]. Они утверждали, в частности, что можно лишь наблюдать проявления скрытого жизненного начала (causa vitae), но само его существование не может быть объяснено ни физико-химическими, ни какими-либо иными научными представлениями — точно так же, как можно наблюдать признаки существования всемирного тяготения, но объяснить его природу невозможно.
Известнейшими противниками витализма были Герман фон Гельмгольц (1821–1894), Карл Людвиг (1816–1895), Эмиль Дюбуа-Реймон (1818–1896) и Эрнст фон Брюкке (1819–1892). Все четверо, как один, свято верили в то, что живой мир подчиняется тем же законам, что и неживой, и они блестяще отстаивали свои воззрения. Общественное признание их усилий отражает тот факт, что двое из них были возведены в дворянство: Гельмгольц — германским императором Вильгельмом I, Брюкке — австрийским императором Францем-Иосифом. Однако Четверка редукционистов так и не смогла перевести феномен жизни на язык физико-химических терминов. Время для этого еще не наступило.
Великие редукционисты, как и большинство их последователей, изучали физиологию различных органов, тогда как ключ к пониманию жизненных процессов следовало искать в клетке и субклеточных структурах. А ведь в те времена исследования клетки и ее органелл едва начинались. К тому же, несмотря на блестящий талант Гельмгольца как физика и физиолога, ни он, ни его коллеги не располагали еще необходимыми физико-химическими познаниями.
Каждое из этих препятствий было устранено к тому времени, когда на сцене появилось мое поколение клеточных физиологов. Прогресс физики и химии сделал возможным создание теории ассоциации-индукции, а успехи экспериментальной биологии позволили получать клеточные культуры и выделять отдельные органеллы для испытания этой теории в действии. Всестороннее подтверждение теории ассоциации-индукции не только засвидетельствовало правоту Четверки редукционистов, но и ознаменовало рождение новой эпохи — эпохи объединения физики и химии в единую науку (см. эпилог книги). Однако всё еще остается открытым вопрос: а разве эта единая наука сможет сделать больше, чем каждая из них в отдельности? Отвечу так: возможно, единая наука сможет достичь большего, чем мы можем себе представить.
Вначале не было ничего плохого в том, что наука делилась на физику, химию, биологию и т.д. Напротив, подобное упрощение способствовало невиданному прогрессу этих наук за последние два века. Однако разделение влечет за собой изоляцию, а длительная отчужденность неизбежно заводит научную мысль в тупик. Так и эти науки рано или поздно, потеряв связь между собой, достигли бы своего предела, и это не просто мои опасения — некоторые признаки кризиса можно заметить уже сейчас.
В 1996 году уважаемое издательство Addison—Wesley выпустило книгу Джона Хоргана «Конец науки» [380] (прим. перев.: в русском переводе опубликована в 2001 г. издательством «Амфора», СПб). Сотрудник журнала Scientific American, Хорган взял эксклюзивные интервью более, чем у сорока выдающихся ученых, среди которых были физики (Фримен Дайсон, Мюррей Гелл-Манн, Стивен Хоукинг), биологи (Стивен Джей Гулд, Джон Экклз, Стенли Миллер), историки науки (Томас Кун, Карл Поппер, Пауль Фейерабенд) и другие знаменитости. Из слов этих ученых, если Хорган понял их правильно, получается, что все они, как и сам Хорган, разделяют общую точку зрения на перспективы науки, и эта точка зрения выражена подзаголовком книги: «Взгляд на ограниченность знания на закате Века науки». Подобная убежденность ученой элиты — флагманов общественного мнения — в неотвратимости гибели науки кажется мне весьма опасным заблуждением. Если подобное течение мысли не изменится, пострадают, уверен, наука, общество, человечество в целом.
Основанием для веры в неминуемую гибель науки служат, если следовать их логике, два исторически сложившихся обстоятельства: раздробленность науки и недоверие к теории ассоциации-индукции, неспособность оценить ее подлинный потенциал в том, что касается биологической науки. Раздробленность знания грозит серьезным кризисом физике и химии. В случае же забвения теории ассоциации-индукции разрушение главенствующей ныне, но устаревшей мембранной теории способно обернуться крахом всей биологии.
На протяжении всей второй половины 20-го века, тем не менее, теория ассоциации-индукции неуклонно приобретала все больше и больше сторонников. Одно это дает достаточные основания утверждать, что развитие не только биологии, но и науки в целом продолжается, хотя и с гораздо меньшей скоростью, чем могло бы [247]. К сожалению, эта «хорошая новость» известна лишь немногим, в отличие от «плохих новостей» Хоргана, вдвойне плохих из-за их предвзятости.
Ведь, если конец фундаментальной науки так близок, то к чему продолжать тратить на нее государственные деньги? Если фундаментальная наука погибает, то какой смысл молодежи выбирать карьеру в этой области? Кроме того, с сокращением финансирования и притока свежих сил даже самая процветающая наука зачахнет, оправдав поневоле пророчество о Конце науки.
Потеряв фундаментальную науку, как сможем мы поддерживать благосостояние современного общества? Каким образом мы обеспечим достойную жизнь неуклонно растущему населению земного шара в условиях неуклонно убывающих естественных ресурсов, в особенности нефти и природного газа [552]? И как совладаем мы с тревожными изменениями климата, порожденными в том числе и нередкими масштабными пожарами на нефтяных месторождениях [553]? Конечно, мы располагаем фантастическими технологиями с огромным потенциалом, однако все они — плоды фундаментальной науки прошлого. Для борьбы с новыми угрозами этого уже старого научного капитала может оказаться недостаточно. Нам могут понадобиться по-настоящему революционные технологии и изобретения, разработка которых немыслима без передовой фундаментальной науки.
Предупреждение этого несчастья — легкомысленного уничижения фундаментальной науки — является второй задачей или сверхзадачей этой книги. Правда, у меня были и другие основания написать ее. Ведь, если моя теория верна, то столь длительное сокрытие ее фактических достижений, ее значения для фундаментальной биологии (см. работу [247]) неминуемо должно было нанести ущерб и другим сферам жизни общества, например, образованию.
Так, 28 июля 2000 года в крупнейших газетах США была напечатана статья репортера Associated Press Анжетты Макквин [554] о шокирующих результатах исследования, проведенного Американской ассоциацией развития науки, или AAAS (проект № 2061, руководитель Джордж Нельсон). Вот характерная цитата из нее: «В больших руководствах по биологии нет больших идей» [555], — и такого сурового вердикта не избежал ни один из десятка наиболее популярных, рекомендованных к широкому использованию учебников по биологии.
Впервые термин биология употребил в 1802 году Жан Батист Ламарк (1744–1829) [3, p. 144]. Это слово, как тогда, так и ныне, означает лишь одно: наука о жизни. И ни один вопрос в биологии не может быть более важным, чем вопрос: что есть жизнь в своей основе, которая может и должна быть выражена в терминах и законах науки. Если об этом не забывать, становится понятно: ответственность за то, что учебники по биологии неспособны рассказать о «больших теориях», не может лежать только на авторах этих учебников, или только на их издателях, или только на школьных комитетах, составляющих программу обучения. Ведь, будь в этом виновны лишь отдельные лица, остальным не составило бы труда избежать их ошибок и написать качественные большие учебники с «большими идеями». На деле же не было написано ни единого подобного руководства — следовательно, должны существовать другие, более глубокие причины сложившегося положения.
На мой взгляд, проблема заключается в неполноценности того варианта биологии, который до сих пор преподают чуть ли не повсюду, — а именно в том, что этот вариант всегда игнорировал по-настоящему «большую теорию» жизни, возможно, по той причине, что никогда не подозревал о ее существовании (см. Введение). Между тем, теория ассоциации-индукции, оставаясь совершенно неизвестной общественности, является той теорией, которая внятно объясняет, что есть основа жизни с точки зрения современной физики и химии. Одна из задач этой книги — помочь школьникам и студентам, их преподавателям, а также будущим авторам руководств по биологии и образовательным ведомствам все-таки преодолеть в себе ту ограниченность, о которой я только что говорил. Хочется надеяться, что благодаря общим усилиям новое поколение ученых будет не просто достаточно подготовленным, а более того — блестяще подготовлено к тому, чтобы с уверенностью в своих силах встретить любой вызов, который могут бросить нам грядущие времена.
Теперь несколько слов о самой теории ассоциации-индукции (АИ). В 1962 году по следам упомянутого выше ее прототипа — теории фиксированных зарядов [94, 96] — была впервые опубликована теория ассоциации-индукции [98]. Однако законченный вид она приобрела лишь в 1965 году, когда была дополнена теорией, объясняющей природу внутриклеточной воды. Именно это событие ознаменовало рождение первой в истории единой физико-химической теории жизни на клеточном и субклеточном уровне.
Слово ассоциация в названии теории указывает на тесное взаимодействие и взаимосвязанность трех основных составляющих живой клетки — белков, воды и ионов калия. Этот комплекс составляет общую физическую основу организации клетки, и ни один из его компонентов не свободен от остальных. Это революционная идея, идущая вразрез с общепринятым представлением о свободном состоянии воды и ионов внутри клетки. Второе слово, индукция, отражает идею, что живая клетка и ее компоненты вплоть до белковых молекул являются по существу электронными машинами, благодаря которым трансклеточная передача информации и энергии, необходимая для функционирования, реализуется через повторяющиеся во времени регуляторные изменения степени электрической поляризации отдельных функциональных групп и распространение этих изменений в субмолекулярном, молекулярном и надмолекулярном масштабе. Данное положение теории ассоциации-индукции находится в соответствии с известными физическими и химическими закономерностями, и ничего революционного в собственно «индуктивном» компоненте нет, однако роль этого компонента в клеточной организации и регуляции — это та область, к которой наука только приблизилась.
Узнать подробности дальнейшего развития теории, а также результаты экспериментов, проводившихся во всех странах мира с целью проверки следствий теории ассоциации-индукции, можно из моей второй книги "В поисках физической основы жизни" (In Search of the Physical Basis of Life, Plenum Publ. Co., New York) [15]. Спустя еще восемь лет вышла моя третья книга, название которой ознаменовало окончательный приговор: «Революция в физиологии клетки» [107] (Krieger Publ. Co., Malabar, Florida).
У каждой их этих трех книг была своя задача. Книга, выпущенная в 1962 году (и ныне в продаже отсутствующая, если не считать нескольких экземпляров, сохранившихся в интернет-магазине Barnes and Noble), впервые представила теорию ассоциации-индукции широкой публике. Книга объемом в 791 страницу, увидевшая свет в 1984 году, обозначила истинные масштабы теории и возможные сферы ее применения. Наконец, книга, датируемая 1992 годом и насчитывающая 378 страниц, подводит скрупулезный итог наступившей революции в науке о клетке. Каждая из трех книг содержала важные сведения о теории АИ, которые порой отсутствовали в предыдущих изданиях. И постепенно назрела необходимость четвертой книги, которая обобщила бы опыт и достижения предыдущих изданий, охватив тем самым наиболее широкий круг вопросов теории. Именно эту книгу вы сейчас держите в руках.
Книга, нацеленная на решение поставленных перед ней задач, должна быть доступна читателям с различной профессиональной подготовкой медико-биологического профиля. Для кого же именно она предназначена? Прежде всего — для преподавателей биологии в школах и институтах, а также для представителей образовательных учреждений всех уровней. Именно эти люди создают будущее науки. Каждому из них в том или ином смысле доверено обучить молодежь основам фундаментальной биологии, а также вдохнуть в них чувство изумления и благоговения перед возможностью преодолеть последний великий рубеж на пути к познанию истины. От выполнения этой задачи зависит, сумеют ли сегодняшние ученики и завтрашние исследователи, создать лекарства для лечения рака, СПИДа, коровьего бешенства, лихорадки Эбола и т.д. и т.п. с такой же легкостью, с какой инженер устраняет неисправность в радиоприемнике.
Однако, помимо преподавателей, эта книга предназначена для исследователей, как начинающих, так и опытных, которые удручены постоянным наблюдением явлений, не укладывающихся в заученные каноны, и испытывают гнетущее разочарование в научной работе. Кроме того, книга призвана помочь врачам, которые при всем старании не могут понять законы, которым подчиняется то или иное заболевание. Их может приводить в замешательство успех альтернативной медицины там, где общепринятые методы терпят неудачу. Нельзя забывать и о любознательных студентах, желающих получить высшее биологическое или медицинское образование; о выпускниках, о проходящих последипломное образование; в конце концов, просто о здравомыслящих людях, желающих больше узнать о законах, управляющих работой их мозга, мышц или почек. Всем этим людям в той или иной степени будет полезно узнать представленную в данной книге новую парадигму, способную соединить все нити биологических наук в единое целое.
Эта книга, как уже сказано выше, призвана пролить свет на историю науки, начиная с того момента, когда человечество, создав микроскоп, начало осторожно присматриваться к миру клеток и микробов, и заканчивая кульминацией — рождением теории ассоциации-индукции, путь к которой пролегал от одной исторической вехи до другой, через роковые ошибки, гениальные озарения, частью оставшиеся по разным причинам неизвестными.
Я приложил максимум усилий, чтобы моя книга не оставила чувства недопонимания ни у одного читателя, независимо от его специализации и уровня подготовки.