Мы рады представить вам этот отрывок из новой книги инженера Стива Лауфмана и врача Говарда Гликмана «Ваше спроектированное тело».

В человеческом теле, даже при беглом взгляде, происходит много интересного. Руки, которые днем орудуют кувалдой, вечером могут играть проникновенные фортепианные сонаты. В триатлоне одно и то же тело плывет, едет на велосипеде и бежит – три совершенно разных вида деятельности – в быстрой последовательности и с огромной выносливостью. Тот же самый организм, который завершил триатлон, может также подняться на гору (хотя, возможно, и в другой день).

Наш организм поддерживает постоянную внутреннюю температуру, эффективно регулирует уровень воды в организме и сохраняет работоспособность даже при неправильном питании. Когда мы встаем, наше кровяное давление почти мгновенно регулируется, чтобы обеспечить приток крови к мозгу. Мы знаем, когда нам нужна пища и вода. Даже с закрытыми глазами мы можем ощущать положение всех частей тела и детально корректировать движения.

Наши глаза различают нюансы в удивительном спектре цветов. Те же самые глаза, которые работают при болезненно ярком свете, могут видеть и в почти полной темноте. Как они превращают свет (фотоны) в информацию (электрические импульсы) и как наш мозг преобразует ее в изображение?

Наши уши сталкиваются с аналогичными проблемами, только они превращают звук (волны давления) в электрические сигналы. Кроме того, они устроены таким образом, что наш мозг может формировать трехмерное представление об окружающих нас объектах только по звукам, которые эти объекты издают (или блокируют).

Когда мы порезали палец, кровь быстро останавливается, рана затягивается и заживает. Когда мы заболеваем, наш организм, как правило, прекрасно справляется с проблемой и снова выздоравливает.

Хотя наш организм не является ни самым быстрым, ни самым большим, ни самым сильным в животном мире, он, несомненно, самый многофункциональный. Диапазон возможностей человеческого тела поражает воображение.

Кроме того, мы можем создавать новых людей. Каждый, кто пережил рождение ребенка, знает, что в этом удивительном процессе происходит нечто особенное.

Сравнение с человеческим дизайном

Как следует реагировать на подобные чудеса?

Несколько лет назад я (Стив Лауфманн) просматривал онлайновую дискуссионную площадку, которую часто посещают коллеги-архитекторы предприятий и систем, и одно сообщение привлекло мое внимание. Автор заметил, что созданные человеком системные архитектуры не могут сравниться с удивительными архитектурами, которые мы видим в живых организмах. Этот комментарий вызвал активную дискуссию. Особенно меня заинтересовало то, что один из участников согласился с тем, что эти биологические системы действительно являются удивительными архитектурами, но поскольку они возникли в результате совершенно случайных, неуправляемых дарвиновских процессов, то, по его мнению, они не могут считаться архитектурой. В конце концов, архитекторы знают, что хороший архитектурный проект требует кропотливой работы и никогда не возникает случайно.

Конечно, архитектура – это проектирование любой системы, в том числе и живой – проявляется в самой системе независимо от того, кто или что выполняло архитектурную работу. И с точки зрения системного подхода очевидно, что живым системам приходится решать чрезвычайно сложные задачи, иначе они не могут быть живыми. Например, многие одноклеточные организмы могут получать кислород из окружающей среды, но как получают кислород клетки большого многоклеточного организма (например, человека), если большинство из них не имеет доступа к внешней среде?

Для решения подобных задач нужны сложные, многокомпонентные системы – чтобы заставить работать большой и сложный организм. А такие системы возникают только тогда, когда есть подходящая архитектурная структура, определяющая, как они сочетаются друг с другом и как работают вместе. В приведенном примере наивная архитектура, скорее всего, не обеспечит доставку необходимого кислорода к каждой клетке или допустит миллион других подобных ошибок, которые сделают жизнь невозможной.

Человеческое тело, безусловно, является чудом инженерной мысли, но что является источником этой мысли? Нам говорили, что мы – космическая случайность, созданная бесцельными силами природы в течение многих веков. Нам также говорили, что мы созданы специально.

Что это такое? 

Чтобы пролить свет на этот вопрос, мы намерены детально изучить человеческое тело. Исследование будет проходить с двух различных, взаимодополняющих точек зрения:

➤ Медицинская – для понимания сложных и необычайно точных функциональных возможностей, динамики и координации многочисленных взаимосвязанных систем организма.

➤ Инженерный подход – для изучения тончайших инженерных решений этих систем: механических, пневматических, гидравлических и электрических систем, систем управления, механизмов внутренней сигнализации и координации, систем обработки информации и многого другого.

В своих наблюдениях и аргументах мы будем опираться на неопровержимые медицинские и инженерные знания.

Мы также рассмотрим утверждения о том, что та или иная часть человеческого тела плохо сконструирована. В последние несколько лет все чаще высказывается мнение о том, что архитектура человеческого тела преувеличена. Согласно этому утверждению, человеческое тело на самом деле не так уж хорошо спроектировано. Напротив, оно наполнено множеством ошибок и эволюционных тупиков, которые можно было бы ожидать, если бы оно возникло в результате миллиардов мелких, случайных, бесцельных мутаций, отобранных естественным отбором. Этот аргумент в пользу слепой эволюции известен как аргумент от плохого замысла. В ходе работы над книгой мы рассмотрим несколько примеров этого аргумента и углубимся в этот вопрос в одной из глав, после того как изучим множество повторяющихся принципов и закономерностей дизайна человеческого тела.

Мы будем утверждать, что изысканная архитектура и инженерный дизайн человеческого тела выявляют серьезные препятствия для любого причинного объяснения – препятствия, которые больше нельзя игнорировать. В заключительных главах мы подробно изложим теорию биологической причинности, основанную на уроках инженерной и системной биологии, и сравним ее с современной эволюционной парадигмой.

Противоречиво? Определенно

Несомненно, наша точка зрения будет спорной. Она бросает вызов господствующей парадигме биологического происхождения. Но господствующие парадигмы не всегда являются лучшими. История науки изобилует доминирующими парадигмами, которые были свергнуты, когда новые факты привели к появлению новых теорий.

В таких случаях сторонники доминирующих парадигм, как правило, не уступают свои позиции быстро и великодушно. Это, пожалуй, главная мысль знаменитой работы историка науки Томаса Куна «Структура научных революций». Лауреат Нобелевской премии физик Макс Планк выразил это следующим образом: «Новая научная истина торжествует не потому, что она убеждает своих оппонентов и заставляет их прозреть, а потому, что ее оппоненты в конце концов умирают, и вырастает новое поколение, которое с ней знакомо».¹ Или, как часто перефразируют его мысль, «Наука продвигается вперед по одному похорону за раз».

Это несколько пессимистичнее, чем реальность. Уже есть несколько публичных обращений к парадигме дизайна на высоком уровне в научном и более широком академическом сообществе, а также растет число молодых ученых, которые в частном порядке поддерживают ее, но держатся в тени, поскольку находятся в уязвимой точке своей карьеры. Однако наблюдение Планка в основном верно.

Психолог Джеймс Добсон рассказывает историю, произошедшую в начале его карьеры, когда он работал в клинике с пациентами, имевшими разный уровень отрешенности от реальности. Один из пациентов считал, что он уже давно мертв. Добсон испробовал все возможные способы, чтобы убедить беднягу, что он на самом деле жив. Ничего не помогало. После долгих размышлений он придумал безотказный способ. Он спросил: «У мертвецов идет кровь?» Пациент возмутился: «Конечно, у мертвецов кровь не течет. Это абсурд». Тогда Добсон достал иглу и уколол палец пациента. Глядя на каплю крови, сочащуюся из его кожи, пациент воскликнул: «Ну, ничего себе... У мертвецов кровь течет».

Забавная история, тем более что она иллюстрирует распространенную человеческую слабость. Когда человек сталкивается с доказательствами, которые ставят под сомнение его давние предположения, он может не отбросить то предположение, от которого разумнее всего отказаться. Вместо этого он может отказаться от того, которым меньше всего дорожит.

Изучая доказательства, представленные на этих страницах, мы призываем вас: не будьте тем человеком, о котором идет речь. Будьте готовы следовать за доказательствами, куда бы они ни привели.

Умные решения 

Вопрос о происхождении человека – это, конечно, и вопрос о происхождении биологии в целом. Органическая жизнь должна преодолеть множество сложных проблем, как для того, чтобы быть живой, так и для того, чтобы размножаться. Хотя законы физики и химии точно настроены на возникновение жизни, они не способны ее вызвать и, конечно, не имеют возможности позаботиться об этом.

И дело это требует особой осторожности. Жизнь зависит от тонкого баланса сил, выверенного до мелочей. Как сказал Ричард Докинз, «сколько бы ни было способов быть живым, можно с уверенностью сказать, что способов быть мертвым или, скорее, неживым гораздо больше».² Допуск на погрешность для жизни невелик. Но, как мы покажем, запуск, поддержание и воспроизводство жизни – это чрезвычайно трудноразрешимые проблемы. Как можно столько всего сделать правильно, снова и снова попадая в пределы погрешности?

Сложные проблемы требуют гениальных решений. К счастью для нас, гениальные решения встречаются в биологии повсеместно – и нигде так, как в человеческом организме.

Практически каждое из гениальных решений организма включает в себя одну или несколько систем (1), состоящих из различных частей, которые (2) работают вместе для достижения функции, которую ни одна из частей не может выполнить самостоятельно, (3) все они правильно расположены, собраны и интегрированы, имеют (4) точно необходимый диапазон возможностей, при этом (5) работают в пределах жестких допусков и в сжатые сроки. Большинство из нас на собственном опыте знает, что, когда любая из этих систем выходит из строя, случаются неприятные вещи.

Создание нового поколения еще сложнее. Если что-то идет не так, даже, казалось бы, самое незначительное – а на ранних этапах эмбрионального развития особенно – то в результате жизнь просто прекращается. Жизнь никогда не существует в виде бесформенного сгустка, а всегда существует в архитектурно сложной форме. Разумеется, жизнь не существует и в часто плодотворных фантазиях ученых-материалистов. Жизнь существует в реальном мире, а реальность имеет свойство смирять теории, не основанные на тончайших деталях того, что требует жизнь.

Когерентные взаимозависимые системы – сделать или умереть 

Врачи не могут ничего выдумывать. У них нет возможности просто наблюдать за тем, как выглядит жизнь, и теоретизировать о ее поверхностных качествах. Они должны знать, как на самом деле устроен организм, как его части влияют друг на друга и что нужно делать на практике, чтобы поддерживать все это в рабочем состоянии в течение (хочется надеяться) долгой жизни.

Врачи знают, что каждый человеческий организм должен постоянно выполнять все перечисленные ниже действия:

– Тело должно следовать правилам. Силы физики и химии не будут игнорироваться. Так, например, поскольку химическая диффузия приведет к смерти, организм должен активно (и обычно очень сильно) работать, чтобы противодействовать силе диффузии. Никаких исключений.

– Организм должен взять управление в свои руки. Единственный способ поддерживать отдельное равновесие и тем самым оставаться в живых – это эффективно контролировать каждое из тысяч необходимых количеств и процессов. Когда в организме слишком много или недостаточно соли, организм должен осознать это и предпринять необходимые действия для исправления ситуации. Отказ означает смерть.

– Организм должен обладать точно такими же функциональными возможностями. Сердце и легкие должны обладать именно теми возможностями, которые необходимы для доставки кислорода по всему организму, причем на уровне, соответствующем широкому диапазону уровней активности. Каждая кость и каждая мышца должны выдерживать именно те нагрузки и вес, которые необходимы, иметь именно тот размер, силу и гибкость, которые необходимы для выполнения конкретных задач.

– Организм должен быть тонко настроен. Он должен управлять всем этим в очень жестких пределах. Нарушение любого из десятков критически важных для жизни параметров или тысяч процессов управления может привести к смерти.

Медицинская наука, безусловно, может многому научить нас в этом вопросе, но и инженерная тоже, поскольку независимо от того, какую историю происхождения человеческого тела вы предпочитаете, это чудо инженерной мысли. Поэтому инженерный подход должен пролить свет на то, как оно устроено.

Несмотря на то, что их ошибки иногда приходится выявлять дольше, чем ошибки врачей, инженерам также приходится жить в реальном мире. Инженеры проектируют, создают, развертывают и эксплуатируют сложные системы, которые выполняют реальную работу в реальном мире. И еще больше работы требуется для того, чтобы не допустить отказа этих систем, который практически гарантированно происходит в самое неподходящее время.

Инженеры знают, что для создания работоспособных систем требуется все перечисленное ниже:

– Системы состоят из множества частей. Эти части обычно специализированы для выполнения определенных задач при определенных условиях. Системы, как правило, состоят из других систем, образуя иерархию систем – систему систем.

– Системы должны быть целостными. Части системы должны быть точно скоординированы. Они должны быть правильно подогнаны друг к другу, иметь необходимые интерфейсы и интеграции для обеспечения функциональной согласованности. И они должны быть тщательно организованы во времени для достижения своей общей функции (функций), что обеспечивает согласованность процесса. Нарушение любого из этих условий приведет к тому, что система не будет работать.

– Системы систем обычно демонстрируют сложную взаимозависимость. Для функционирования отдельных систем или подсистем часто требуются другие работающие подсистемы. Во многих случаях эти зависимости имеют двусторонний характер. Например, двигатель вашего автомобиля не запустится без заряженного аккумулятора, но аккумулятор не зарядится, если двигатель не будет работать.

Для того чтобы добиться таких результатов, инженерам приходится проявлять изобретательность, трудолюбие и упорство, что обычно включает в себя множество итераций классического цикла «проектирование – создание – испытания». Инженеры знают, что работающие системы никогда не бывают случайными. Поэтому если кто-то утверждает, что целостная, взаимозависимая система систем (например, человеческий организм) возникла случайно, ему необходимо подкрепить это детальным инженерным анализом.