Алан Бёрдик - Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени

• Название: Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени
• Автор: Алан Бёрдик
• Жанр: Философия

Что такое время? К нему мы постоянно обращаемся, на него оглядываемся, о нем думаем, его катастрофически не хватает. А откуда оно взялось и куда летит? Алан Бердик, известный американский писатель и постоянный автор журнала The New Yorker, в остроумной и изящной форме, опираясь на научные исследования, пытается ответить на этот вопрос. Вместе с автором вы найдете двадцать пятый час, потеряетесь во времени, заставите время идти назад. И уж точно не пожалеете о потраченных часах на чтение этой удивительной книги.

---

Я старательно любезничал с малышом, всячески умасливал его, потом пытался его журить, но мои попытки выглядеть убедительно лишь раззадоривали сына, что поднимало во мне бурю негодования. Когда мне не удавалось напугать мальчика угрюмым выражением лица, казалось, будто сыну доставляет удовольствие поддразнивать меня своими выходками. Позже я с содроганием осознал, что приобрел авторитет в глазах ребенка, и теперь малыш пытается противостоять ему по мере своих сил, а под конец до меня дошло, что он вовсе не сопротивляется никакому авторитету, он просто хочет, чтобы значимый взрослый с ним поиграл. В итоге я капитулировал, распрощавшись с попытками создать иллюзию рабочего дня, и с тех пор мы превосходно проводили вдвоем время, отведенное для полуденного сна, ниспровергая авторитеты вместе. Однажды в послеобеденное время мой сын указал на часы, висевшие на стене в детской; по-видимому, тиканье мешало ему спать, и он захотел присмотреться к источнику шума поближе. Я снял часы со стены, поднес их к лицу ребенка и продемонстрировал ему пластиковый чехол на задней поверхности, за которым скрывалась аккумуляторная батарея и сам часовой механизм. Потом несколько раз перевернул их, и некоторое время мы вместе зачарованно наблюдали за движениями секундной стрелки.

* * *

Я работаю в старом доме, расположенном у подножья холма на берегу Гудзона. Здание бывшей пивоварни дало приют хаотичному сочетанию предприятий местного значения: подрядной строительной компании, мастерской по ремонту пианино и детской школе танцев вперемешку со студиями художников и музыкантов. Стены тонкие, полы покрыты линолеумом, и вся конструкция находится в плачевном состоянии. Вечером я убираю компьютер в пластиковый чехол, опасаясь капель и мелких частиц песка, падающих с крыши. Как-то утром я заметил, как пилюльная оса принялась вить гнездо на моем потолке, а в другой раз услышал сквозь стену, как в соседней комнате работодатель отчитывает свою сотрудницу, которая, как впоследствии оказалось, приходилась ему матерью: «Если горят сроки и нужно больше времени, первое, что нужно сделать, – выяснить, сколько времени потребуется, чтобы закончить работу!»

ЕСЛИ К ИСТОРИИ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ ПРИМЕНИМО ПОНЯТИЕ ПЕРВОИСТОКОВ, ТО ЖИЗНЬ, ПО ВСЕЙ ВИДИМОСТИ, НАЧИНАЕТСЯ С ЦИАНОБАКТЕРИЙ И, ВЕРОЯТНО, НА НИХ ЖЕ И ЗАКОНЧИТСЯ

Напротив здания, рядом с автостоянкой, обнаруживается рукотворный пруд с лавочкой, на которую я иногда усаживаюсь, когда хочу над чем-нибудь поразмыслить. Пруд небольшой – всего несколько метров в длину, а по краям выступает бетонная окантовка. Впуск воды, а точнее, стоков пригорода, осуществляется через ливнеспуск на отдаленном конце водоема, густо поросшем сорными травами, а выпуск – через дренажную трубу на ближнем конце пруда. Ранней весной вода еще достаточно прозрачная, так что можно рассмотреть золотых рыбок, суетящихся у самого дна, на глубине около 1,2 метра. В середине мая поверхность пруда покрывается зеленой пленкой, а к концу июня весь водоем забит тиной, так что рассмотреть ничего не удается – остается лишь догадываться, что скрывается за толстым слоем ила.

Тину и водоросли часто называют плесенью на теле земли, но едва ли они заслуживают столь дурной славы. То, что мы привыкли называть тиной, как правило, оказывается колонией цианобактерий, или сине-зеленых водорослей, составляющих одну из самых многочисленных групп прокариотов – безъядерных одноклеточных организмов, которые обитают в толще воды и процветают в условиях активной инсоляции. Цианобактерии не похожи ни на обычные бактерии (микробы, живущие у вас дома, едва ли способны к фотосинтезу), ни на одноклеточные водоросли, которые представляют собой эукариотические клетки с оформленным ядром, но это не помешало им заполонить собой весь мир. На долю цианобактерий, находящихся в первых звеньях трофических цепей, приходится внушительная доля всей совокупной биомассы планеты. Помимо прочего, цианобактерии считаются одной из древнейших форм жизни на Земле, возраст которой приблизительно оценивается в 4,5 миллиарда лет. Они появились на планете по меньшей мере 2,8 миллиарда лет назад; наиболее вероятное время возникновения – примерно за 3,8 миллиарда лет до насыщения атмосферы Земли кислородом, которое, к слову, приписывается именно цианобактериям: у этих одноклеточных кислород выступает побочным продуктом фотосинтеза. Как бы там ни было, в один момент сухой концентрат пространства-времени был освоен и преображен живыми существами. Если к истории существования жизни на Земле применимо понятие первоистоков, то жизнь, по всей видимости, начинается с цианобактерий и, вероятно, на них же и закончится.

Биологические часы оказались очень полезны для адаптации живых существ к условиям окружающей среды. Начнем с того, что они выступают главной опорой жизнедеятельности в целом. Теоретически без них можно обойтись: хронометрирование физиологических процессов может осуществляться автономно за счет внутренних ресурсов организма. Наш внутренний хронометр в состоянии обеспечить координацию физиологических процессов, протекающих во внутренней среде организма, напрямую поддерживая постоянную связь с тактовыми импульсами двадцатичетырехчасового суточного ритма, которые задает солнечный свет. Но в таком случае наш организм по ночам и в пасмурные дни неизбежно отправлялся бы в свободное плавание по рекам времени. (Представьте себе, что у ваших радиоконтролируемых часов приемник регулярно выходит из строя, из-за чего они теряют способность отсчитывать время.) До конца восьмидесятых годов XX века большинство биологов стояли на том, что у микроорганизмов, таких как цианобактерии, циркадные ритмы вовсе отсутствуют, по той простой причине, что жизнь среднестатистического микроба слишком коротка, чтобы вписаться в них. Деление типичной одноклеточной цианобактерии происходит каждые несколько часов. При солнечном свете размножение клеток активизируется, в темноте интенсивность клеточных делений снижается. В течение двадцати четырех часов один материнский одноклеточный организм дает начало шести и более поколениям дочерних клеток, которых насчитывается невероятное множество. Как метко выразился в разговоре со мной Карл Джонсон, микробиолог из Университета Вандербильта: «Какой смысл обзаводиться часами, если на следующий день вы будете уже другим человеком?»

Более двадцати лет Джонсон находится в авангарде исследований, которые дают понять, что у бактерий все-таки есть свой циркадный хронометр, причем поразительно точный. Более того, клеточные часы бактерий настолько не похожи на молекулярные часы животных, растений и грибов, что в отношении первых напрашивается вопрос о причинах эволюции внутреннего часового механизма и о том, как могли быть этимологически связаны между собой последующие модификации биологических часов.

Цианобактерии производят кислород в ходе фотосинтеза; многие виды также обладают способностью фиксировать атмосферный азот и превращать его в соединения, легко усваиваемые растениями. Единовременное осуществление фотосинтеза и азотфиксации – невероятно сложная задача, так как присутствие кислорода угнетает активность фермента, задействованного в каптаже азота. Тем не менее высокоорганизованные нитчатые цианобактерии могут параллельно осуществлять оба процесса, распределяя обязанности между специализированными клетками. У одноклеточных цианобактерий нет внутриклеточных отсеков, поэтому они вынуждены распределять функции по времени: фотосинтез осуществляется днем, а фиксация азота – ночью.

Существование суточного цикла чередования фотосинтеза и азотфиксации у цианобактерий навело ученых на мысль о некотором аналоге биологических часов у микроорганизмов. Джонсон с коллегами разобрались в устройстве часового механизма, основываясь главным образом на изучении цианобактерий вида Synechococcus elongatus, широко используемого в лабораторных экспериментах. Аналогичный принцип действия внутренних часов встречается у многих видов цианобактерий, а некоторые его аспекты присущи микроорганизмам других родов, но у более высокоорганизованных организмов нет ничего похожего. В ядре клетки у Synechococcus elongatus присутствуют три вида белков – KaiA, KaiB и KaiC, чьи названия происходят от японского иероглифа kaiten, которым обозначают циклическое круговращение небес. Ведущая роль принадлежит белку KaiC, молекула которого частично напоминает два пончика, сложенных один на другой. Эпизодически взаимодействуя с двумя другими белками, KaiC довольно ловко справляется с функциями шестеренки часов. При этом происходит частичное изменение конформации молекулы, в результате чего она приобретает способность захватывать и высвобождать фосфат-ионы. В конечном счете все три вида белков формируют временное молекулярное образование, которое называется периодосомой. Сьюзен Голден, микробиолог из Калифорнийского университета Сан-Диего, образно описывает взаимодействие между белками как «групповые объятия», на которые уходит около двадцати четырех часов.