Направление, следовательно, которое может быть придано серии физико-химических процессов, — это то, что мы должны понимать под «жизненным импульсом» Бергсона или «энтелехией» Дриша.
Следует признать, что трудно описать более точно, чем мы сделали выше, что подразумевается под этими терминами. С очень большой долей того же смущения, которое испытывает физик, когда он должен применить концепции массы и инерции в их значении восемнадцатого века к своему описанию вселенной в терминах электромагнитной теории, мы стремимся описать современную концепцию энтелехии. Тем не менее, физик должен был сделать этот шаг вперед, и то же приключение ожидает биолога, если спекулятивная сторона его науки должна сделать дальнейший прогресс, и если он не склонен сделать свою науку придатком физики и химии. Энтелехия не соответствует понятию «жизненной силы» восемнадцатого века или «душе» Декарта, как, по-видимому, предполагает автор книги по эволюционной биологии. Это концепция, которая навязана нам главным образом из-за неудачи механистических гипотез организма. Если наш физический анализ поведения развивающегося эмбриона, или эволюционирующей расы или стока, или деятельности организма в центре постоянно меняющейся среды, или даже реакций функционирующей железы терпит неудачу, тогда мы, кажется, вынуждены постулировать элементарное агентство в природе, проявляющее себя в явлениях организма, но не в явлениях неорганической природы. Этот аргумент per ignorantium обладает малой силой для многих умов: он мало привлекает мыслителя, или критика, или общего читателя, но почти невозможно переоценить привлекательность, которую он имеет для исследователя, по мере того как его опыт явлений организма увеличивается и по мере того как он чувствует все больше и больше трудность описания в терминах концепций физики деятельности живого животного.
Мы можем, однако, попытаться проиллюстрировать, главным образом по аналогии, что подразумевается под энтелехией Ганса Дриша — концепцией более точной, чем «жизненный порыв» Анри Бергсона. Мы возвращаемся к рассмотрению поведения эмбриона в конце процесса сегментации. Организм на этой стадии состоит из ряда клеток, органически связанных друг с другом либо посредством настоящих протоплазматических нитей, либо путем прилегания частей их поверхностей, образуя таким образом «полупроницаемые» мембраны. Все эти клетки сходны друг с другом как структурно, так и функционально. Не имеет значения, что современные гипотезы о наследственности описывают их как несходные, утверждая, что каждая содержит разную часть исходной зародышевой плазмы, которая была дезинтегрирована в процессе деления яйцеклетки и первых нескольких бластомеров; и не имеет значения, что эти гипотезы вынуждены предполагать, будто часть исходной зародышевой плазмы остается нетронутой, будучи предназначенной для формирования гонад взрослого животного. Это гипотезы, придуманные для объяснения дифференциации эмбриона в терминах физики и химии XVIII века, и они еще должны быть подтверждены экспериментально, прежде чем мы сможем принять их как описание того, что наблюдается в процессах ядерного деления и сегментации. Более того, безусловно верно то, что любая клетка раннего эмбриона может дать начало любой части личинки. Сегментированный эмбрион, следовательно, представляет собой систему частей, каждая из которых потенциально сходна с другими. Но фактически каждая из этих частей имеет разную судьбу в процессе развития личинки, и эта судьба зависит от того, какова судьба соседних клеток. В развитии эмбриона также существует план или замысел — то есть в результате этого процесса возникает вполне определенная структура — и каждая из клеток участвует в реализации этого замысла. Система клеток, таким образом, является гармоничной эквипотенциальной системой. Сами клетки не являются конечными частями этой системы, ибо каждая из них представляет собой совокупность огромного числа веществ, характеризуемых физико-химически — по крайней мере, наши методы анализа, по-видимому, показывают, что каждая клетка является смесью ряда химических соединений, но мы никогда не должны забывать, что анализу мы подвергаем мертвую клетку, а не живой организм. Назовем эти предполагаемые химические составляющие живых клеток элементами системы; тогда в начале процесса развития последняя состоит из элементов, которые не расположены определенным образом, а распределены «гомогенным» образом, очень похоже на распределение, возникающее при тасовании колоды карт. Но по мере того как происходит дифференциация, элементы этой системы распределяются неравномерно, и разнообразие становится все больше и больше, достигая максимума, когда формируются дефинитивные ткани и органы взрослой особи, точно так же, как в конце игры в бридж карты приобретают особое расположение, указывающее на вполне определенный план, который присутствовал в умах игроков вскоре после начала игры.
Механистическая биология стремилась бы объяснить это превращение гомогенной системы элементов в гетерогенное и специфическое расположение взаимодействием элементов друг с другом и реакцией среды. Но при наличии гомогенного расположения элементов, способных взаимодействовать друг с другом, можно предположить возникновение только одной конечной фазы. Смесь серы, угольной пыли, медных и железных опилок, внезапно нагретая до высокой температуры, будет взаимодействовать только одним способом, и конечная фаза системы будет зависеть от состава смеси, температуры и теплопроводности в смеси на начальной стадии нагревания. Смесь хлороформа и воды, взболтанная в бутылке, сначала представляет собой «гомогенную» смесь частиц двух веществ, но под влиянием гравитации жидкости отделяются друг от друга и образуют два четких слоя, каждый из которых будет содержать в растворе некоторое количество другой жидкости. Таким образом, гомогенная смесь различных веществ становится гетерогенным расположением в неорганической системе, как и в органической, но если первую мы можем предсказать, то вторую — нет. Мы можем выразить результат комбинации элементов неорганической смеси как нечто, зависящее от химических и физических потенциалов, но в случае развития эмбриональной системы это совершенно невозможно. Дело не только в том, что наши знания о процессе развития несовершенны: различие между двумя процессами дифференциации является фундаментальным. Изменение условий, при которых дифференцируется неорганическая система, неизбежно ведет к другой конечной фазе, но изменение условий, при которых развивается эмбрион, не обязательно должно иметь такой эффект. Если происходит какое-то непредвиденное событие — искусственное вмешательство в процесс сегментации, которое никогда не могло встретиться в расовой истории организма, — происходит регуляция частями эмбриона, и конечная фаза развития может быть такой же, как если бы никакого вмешательства не было. То, что действует при развитии эмбриона, — это нечто, что разрешает, приостанавливает или организует физико-химические реакции.
Давайте представим развивающийся эмбрион просто как совокупность веществ, содержащихся в неорганической среде: сегментированное лягушачье яйцо, плавающее на воде на поверхности пруда, является примером. Как неорганическая система, его судьба предопределена. Произойдет автолиз веществ в клетках, и белки распадутся с образованием амидосоединений, в то время как произойдут и другие химические изменения, строго предсказуемые, если бы наши знания об органической химии были более полными, чем они есть. Бактерии гниения и брожения атакуют белки, жиры и углеводы, и в конце концов наша совокупность химических веществ станет совокупностью гораздо более простых соединений — воды, углекислого газа, болотного газа, сероводорода, фосфористого водорода, аммиака, нитратов и т. д., все из которых растворятся в воде пруда или диффундируют в окружающую атмосферу. Но в живом эмбрионе происходит не это: осуществляется совершенно иное и гораздо более сложное расположение химических веществ, изначально присутствовавших в сегментированном яйце, или, по крайней мере, физическая и химическая перегруппировка. Энтелехия развивающегося эмбриона предотвращает протекание некоторых реакций и направляет энергию, потенциальную в системе, на осуществление других реакций.
Две аналогии, предложенные Гансом Дришем, возможно, сделают роль энтелехии более ясной. Рабочий, куча кирпичей, немного раствора, немного еды и немного кислорода составляют систему в физико-химическом смысле. Из своей кучи кирпичей и раствора рабочий может построить один из нескольких различных видов небольшого дома, или он может, возможно, возвести несколько стен без какого-либо определенного расположения, или он может просто превратить одну «беспорядочную» кучу кирпичей и раствора в другую «беспорядочную» кучу. Точно так же человек, касса с подвижными шрифтами, немного еды и немного кислорода составляют другую систему. Начальная фаза этой системы состоит из наборщика, его еды и около пятидесяти с лишним ящиков со шрифтами, каждый из которых содержит большое количество сходных элементов. Конечной фазой системы может быть расположение шрифтов для создания эпической поэмы, или серии драматических критических статей, или бессмысленной мешанины правильно написанных слов. Во всех этих случаях было затрачено одинаковое количество энергии: каменщик израсходовал одинаковое количество еды и кислорода и выделил одинаковое количество воды, углекислого газа и мочевины, независимо от того, построил ли он дом, небольшую трубу или кучу кирпичей без архитектурного расположения. Система кирпичей и раствора приобрела в процессе дифференциации постепенно возрастающую сложность; в то время как в случае набора текста разнообразие расположения, приобретенное в конечных фазах, может быть очень высокого порядка. И все же разум рабочего оставался в обоих случаях неизменным.
Рассмотрим далее человека, идущего по шпалам железнодорожного пути. Шпалы находятся на разном расстоянии друг от друга, так что шаги идущего должны варьироваться по длине, будучи иногда ближе друг к другу, иногда дальше. Средний шаг имеет определенную длину и требует затраты определенного количества энергии, и условие, что человек делает иногда длинный шаг, а иногда короткий, не требует, чтобы энергия, затраченная на шаги, была больше, чем если бы каждый из них был средней длины, ибо дополнительная энергия, требуемая для длинных шагов, экономится на коротких. То, что действует здесь, — это способность к регуляции, осуществляемая идущим, рассматриваемым как механизм. Не существует чисто неорганического процесса, точно подобного этому. Можно было бы подумать, что регулятор паровой машины делает нечто очень похожее, подавая больше пара в цилиндр, когда нагрузка на двигатель увеличивается, и наоборот. Но регулятор — это механизм, предназначенный для компенсации вариаций, которые заданы заранее. В случае человека, идущего по железнодорожному пути, энтелехия действует путем приостановки энергетического события (мышечных сокращений при коротких шагах), когда это необходимо, и допуская его протекание, когда это необходимо. Сама энтелехия, чем бы она ни была, не обязательно должна затрагиваться этими регуляциями.
Организм, следовательно, является совокупностью химических веществ, расположенных типичным образом. Эти вещества обладают энергией в потенциальной форме, способной подвергаться трансформации, так что они могут дать начало другим химическим веществам — например, секретам — или энергии в кинетической форме, то есть движениям мышц. В покоящемся организме эти трансформации не происходят: энергия остается потенциальной, так что химическое событие приостановлено. В неоплодотворенной яйцеклетке, например, ничего не происходит, хотя все потенциальные возможности сегментации содержатся в клетке. Если бы реакции действительно происходили вследствие химических потенциалов, содержащихся в веществах клеток, ход их был бы таким, что привел бы к образованию веществ, в которых потенциальная энергия была минимальной, и в которых исходная энергия клетки была бы представлена нескоординированной кинетической энергией молекул, возникающих в результате распада веществ, подвергающихся химическим изменениям. Это не то, что происходит при дифференциации яйцеклетки: развивающаяся клетка образует из веществ своей неорганической среды новые вещества, сходные с теми, из которых она уже состоит, а затем эти вещества располагаются так, чтобы произвести специфическую форму организма, в которую яйцеклетка собирается развиться.
Все гипотезы, которые пытаются описать функционирование дифференцирующейся яйцеклетки или функционирующего организма только в терминах физических концепций материи и энергии, терпят неудачу при подвергании их тщательному анализу. Проявления жизни организма, как говорят, являются особыми «энергетическими формами» того же порядка, что свет, тепло, химическая и электрическая энергия и т. д. Все эти энергетические формы «сцеплены», то есть каждая может быть преобразована в любую из других. Определенная частота вибрации эфира может быть преобразована в движение молекул материального тела и, таким образом, стать теплом, в то время как химическая энергия может быть преобразована в электрическую энергию, или наоборот, и так далее. Говорят, что жизнь может быть просто трансформацией какой-то известной нам «энергетической формы»: потенциальная энергия пищи может быть преобразована в «биотическую энергию», и это может затем проявиться в характерном поведении организма. Это метод физической науки. Энергия постоянно исчезает из нашего знания: механическая энергия, которая была использована для того, чтобы поднять груз на вершину холма, или та, которая поднимает маятник в высшую точку его размаха, по-видимому, исчезает. Если мы пропустим ток электричества через воду, энергия исчезает, ибо требуется больше тока, чтобы пройти через воду, чем через кусок металла того же сечения. В этих и подобных случаях физика изобретает потенциальные энергии, чтобы сохранить справедливость закона сохранения. Кинетическая энергия груза или качающегося маятника становится потенциальной энергией груза, покоящегося на вершине холма, или энергией грузика маятника в его высшей точке, в то время как электрическая энергия, которая, по-видимому, была потеряна, становится потенциальной энергией измененных положений молекул кислорода и водорода. Это предположение, что видимая кинетическая энергия движения преобразуется в невидимую потенциальную энергию положения, оправдано нашим опытом, ибо (пренебрегая диссипацией) мы можем восстановить эту потерянную энергию в ее исходном количестве из состояния тел, которые физически изменились, когда кинетическая энергия исчезла. Применим тот же метод к явлениям организма и предположим, что химическая потенциальная энергия потребленной пищи преобразуется в кинетическую энергию движения частей тела: мы оправданы в этом предположении результатами физиологии. Но затем часть этой химической энергии претерпевает трансформацию совсем другого рода и становится «биотической энергией», которая, по-видимому, является тем, что есть в нас и что позволяет нам осуществлять регуляции, или устанавливает то состояние, которое мы называем сознанием. Мы не можем точно сказать, что такое эта «биотическая энергия» или каковы этапы, посредством которых энергия пищи преобразуется в нее; но мы не можем сказать и того, что такое электрическая энергия, или каковы этапы, посредством которых химическая энергия преобразуется в нее. Таким образом, наше незнание точной природы энергетических трансформаций неорганических вещей — незнание, которое все время исчезает, — становится оправданием для сравнения их с жизненными трансформациями и для предположения, что существует фундаментальное сходство в этих двух видах событий.
Меньше допущений содержится в предположении об энтелехиальном агентстве, чем в предположении, что проявления жизни являются следствиями жизненной «энергетической формы», отличной от неорганических форм, хотя и принадлежащей к тому же порядку, поскольку она может быть сцеплена с этими неорганическими энергетическими формами. Нам не нужно предполагать, что особый вид трансформации происходит только в сфере органического: все, что нам нужно предположить, это то, что посредством некоторого агентства, присущего деятельности организма, химические реакции, которые произошли бы, если бы созвездие частей было неорганическим, приостанавливаются. Ничего незнакомого физической науке не вовлечено в это предположение. Водород и хлор, газы, которые соединяются вместе при смешивании с выделением тепла и света, могут быть смешаны при условиях, таких что соединение может быть задержано на неопределенное время. Железо, которое растворяется в азотной кислоте, может, тем не менее, быть приведено в «пассивную» форму, когда оно остается в контакте с реагентом, но не растворяется им. Ферменты, которые находятся в контакте со стенками пищеварительного канала, не растворяют эти мембраны до тех пор, пока ткани живы, и они не растворяют пищевое вещество до тех пор, пока они не были «активированы». Кислород, который содержится в тканях, не окисляет тканевые вещества до тех пор, пока фермент или каталаза не оказали свое влияние. Все больше и больше, по мере того как физиология становилась более глубокой в своем изучении функций животного, она стремилась объяснить метаболические процессы, предполагая вмешательство ферментов, пока число этих веществ не стало легионом, и большая часть первоначальной простоты понятия ферментативной активности была утрачена. Но почему эти ферменты, если они всегда присутствуют в тканях, не действуют всегда? Они должны быть активированы, говорит современная физиология; то есть фермент действительно существует в тканях как «зимоген» или вещество, которое не является, но может стать ферментом; или они существуют как «зимоиды», то есть вещества, которые кажутся химически ферментами, но которые должны быть активированы «киназами», прежде чем они смогут стать функциональными.
Несомненно, именно в этом направлении физиология делает успехи, увеличила наши знания о деятельности животного и дает врачу большую силу в борьбе с болезнями; но гипотеза об активности ферментов, очевидно, является той, которая была основана на результатах физико-химического исследования неорганических реакций, и она приняла ту точную форму, которую имеет, из-за попытки аналогии многих метаболических процессов с каталитическими процессами. Почему инертные зимоиды активируются киназами именно тогда, когда они требуются общей экономией всего организма? Мы знаем, что киназы производятся при поступлении переваренной пищи в определенные части пищеварительного канала и что эти киназы переносятся в кровотоке в другие части, где они активируют уже имеющиеся там зимоиды. Но о природе механизма, посредством которого все это осуществляется, физиология не дает нам ни намека, и это предположение, что вовлеченный механизм является чисто физико-химическим. Предположим, мы скажем, что энтелехия организма обладает силой приостанавливать активацию фермента, то есть арестовывать падение химического потенциала, вовлеченного в процесс гидролиза (скажем) белка. Когда этот процесс гидролиза необходим в интересах организма, энтелехия может затем инициировать реакцию, которую она сама приостановила: все это согласуется с законом сохранения. Энтелехия не заставляет происходить химические реакции, которые являются «невозможными»: она не могла бы, например, заставить серную кислоту и щелочной фосфат реагировать с образованием соляной кислоты. Но химические реакции, которые возможны, могут быть приостановлены, и приостановленные реакции могут затем стать актуальными, когда это необходимо в интересах организма.