Одним из двух лауреатов премии имени Георгия Гамова в 2018 году, наряду с физиком Андреем Линде из Стэнфордского университета, стал биолог Евгений Кунин, руководитель группы эволюционной геномики Национальной библиотеки медицины Национальных институтов здоровья США, выпускник биофака МГУ имени Ломоносова и один из самых влиятельных мировых ученых в сфере биомедицины. N + 1 поговорил с Евгением Куниным, автором книги «Логика случая», о вероятности возникновения жизни, росте роли теории в биологии и проникновении идей эволюции в другие, небиологические науки.

N + 1: Семь лет прошло с момента выхода вашей книги «Логика случая». С тех пор как-то изменилась ваша оценка вероятности появления жизни?

Евгений Кунин: Она, в принципе, не изменилась сколько-нибудь существенно. Если вы помните, там давались оценки, типа десять в минус тысячной степени. Я в курсе обнаружения экзопланет и воды в разных частях вселенной. Все это страшно интересно. Но все это снимает с этой цифры, ну, два, ну, три, ну четыре порядка, даже чтоб быть совершенно честным — пусть десять порядков. Это же принципиально не меняет ничего.

А как менялось ваше представление об эволюции вообще?

С одной стороны, оно изменилось весьма существенно, а с другой стороны, нет. В книге нет ничего такого, что я сейчас счел бы совершенно неправильным, однако если вдруг мне придется написать новый вариант такой книги, многое изменится. Чтобы не быть голословным, в том издании, которое существует, как-то совершенно не отражена роль эпигенетики. А это важное дело.

С другой стороны, мы постепенно продвигаемся в каком-то общефизическом, теоретическом понимании того, что такое сложность генома и как она возникает и эволюционирует. Так что об этом тоже хорошо бы поговорить подробнее. Но главная тема — вклад случая, — мне кажется, существенно не изменилась.

Кроме эпигенетики, какие еще свежие открытия в этой сфере кажутся самыми значимыми?

Помимо эпигенетики, принципиально важной вещью является метагеномика. Метагеномика — это не менее важно, в том числе, и для человеческого здоровья, кстати. Это секвенирование ДНК или РНК непосредственно из некоторой среды. Под «средой» может пониматься не только окружающая среда, но, в том числе, скажем, и человеческий кишечник или ротовая полость.

Речь о микробиоме?

О микробиоме, да. Метагеномика это секвенирование, собственно, всей ДНК из этой среды. То есть не выращивание в чашках Петри или в колбах микроорганизмов, как это делалось раньше и много делается теперь, а просто секвенирование. Вы берете среду, выделяете всю ДНК, которая там есть, и секвенируете.

Современные методы позволяют это сделать еще не так хорошо, как мы хотим, но уже весьма и весьма прилично. А это раскрывает огромные перспективы, потому что из всех микробов, которые есть вокруг нас, не больше чем 1/10 процента способна расти в культуре — в чашке Петри. А с вирусами дело обстоит еще хуже — для еще меньшего числа мы знаем систему, чтобы их выращивать в лаборатории.

Поэтому это очень важно, это очень сильно меняет наши представления о разнообразии, во-первых, микробов, которые живут на Земле, и открывает уже перспективы полной характеристики этого разнообразия. Это могло бы показаться совершенной глупостью, маниловщиной десять лет назад, но теперь не так. На самом деле, можем дожить — особенно вы — до полной характеристики всех живых организмов, которые имеют место на нашей планете.

И, соответственно, это очень меняет представление об их эволюции и показывает, что всякие запреты, которые существуют, всякие корреляции между разными частями организмов, которые могут существовать вместе или не могут, далеко не абсолютны. И огромное количество всяких удивительных вещей обнаруживается благодаря прогрессу метагеномики.

Кроме нашего микробиома, какая еще среда вокруг человека, какие ее части представляют интерес для секвенирования?

Любая среда. Морская вода, почва, сточные воды, горячие источники, Антарктида — любая! И все это делают, все это реально уже делают. Так можно изучать эволюцию среды в целом. А можно изучать эволюцию жизни в этой среде, можно изучать эволюцию некоторых классов организмов, допустим, архей. И то, и другое плодотворно.

Эпигенетика, метагеномика. Что-то еще нового и важного?

Я бы остановился на этом. Для меня это два крайне важных, фундаментальных направления, получивших неожиданно большое развитие за последние семь лет. Способные сильно повлиять на будущую науку и жизнь (на самом деле они уже влияют).

Вы участвуете в довольно необычной для биолога вашего профиля коллаборации с физиками (Евгений Кунин работает с Михаилом Кацнельсоном — профессором Университета Редбауда в Голландии и давним коллегой Андрея Гейма. — Прим. редакции). Чем вас привлекает эта работа?

Тем, что это люди, обладающие математическим инструментарием и другим способом мышления. Способом, продемонстрировавший фантастические успехи в расшифровке фундаментальных аспектов устройства Вселенной. Физика чрезвычайно эффективна в ответах на глобальные вопросы, которые сегодня интересуют представителей и моей сферы.

Многие любят говорить о противоречиях и неокончательности, например, Стандартной модели физики элементарных части, но при этом зачастую не понимают, какой это фантастически громадный успех, огромное достижение. Современная физика — это очень серьезно развитая наука, более зрелая, чем биология. Поэтому такое сотрудничество страшно интересно.

Как вы думаете, за такими сотрудничествами — будущее? Или вы — позволю себе так выразиться — общепризнанный гений и только вам дозволены такие чудачества?

Все так делать не будут, потому что теорией никогда не занимаются все. Тех, кто обращается к теории, мало, их доля и в физике невелика, а в биологии еще меньше, намного меньше.

Что же касается теоретической части биологии — это моя точка зрения и ничья другая, естественно, — то, во-первых, теория становится все более важной, а во-вторых, применение физических подходов становится в ней мейнстримом. Спустя какое-то время, не такого уж и долгое, это будет очевидно.

То есть теоретиков мало, но теоретики разных областей будут ближе друг к другу?

В известном смысле да. И по крайней мере в биологии их становится больше. Роль теории в физике огромна, а в биологии до сих пор была ничтожна. Этот разрыв уменьшается и будет уменьшаться дальше. Будет ли он сведен до нуля — не знаю. Думаю, что нет. На то есть тоже свои причины.

Какие причины?

Биология в больше степени, чем физика, — историческая наука. Некоторые конкретные обстоятельства истории тут играют бóльшую роль, чем в физике. Для самих феноменов жизни история, эволюция чрезвычайно важны. Понимаете, о чем я говорю? Цитируя Должанского, «ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». И под этим большинство биологов подписывается.

Большинство физиков под аналогичным утверждением, по крайней мере на сегодня, не подпишутся. Если вы скажете, что ничто в физике не имеет смысла, кроме как в свете космологии (космология — это раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом. — Прим. редакции), найдутся люди, которые с этим согласятся, но их маловато.

Может быть, число этих людей увеличится. Сегодня еще один лауреат Гамовской премии, Андрей Линде, в своем докладе показал, что космология уже стала совершенно уважаемой частью физики. А это было не так еще совсем недавно, так что и в физике роль исторических обстоятельств возрастает. Но все равно не в такой степени, как в биологии.

А ведь, действительно, физика — это как будто изучение мира в статическом состоянии.

Это изучение мира не в статическом, а в равновесном состоянии, в утробе замершего времени. Космология, которая изучает динамику развития Вселенной, это ведь очень молодая область, особенно по меркам физики. Физика несколько столетий, если не тысячелетий, изучала равновесный мир, тогда как биология знала о том, что мир меняется, практически с момента ее возникновения как науки.

Традиционно, да и сейчас для ряда областей физики это так, мир не меняется. С развитием космологии возникает представление о неравновесности мира, о его эволюции. Но станет ли эволюция Вселенной столь же важной для физики, как и эволюция живого для биологии, это открытый вопрос.

А насколько вообще вы видите (и предвидите) интеграцию наук, взаимопроникновение методов?

Если мы говорим о ‘sciences’, по-русски это называется «естественные науки», то, конечно, интеграция есть. В самом знании есть и разграничения между химией и физикой, химией и биологией. А во многом — между физикой и биологией. Но они уже теряют свою значимость. Да что там говорить, сейчас большинство уважающих себя физических журналов печатает статьи по биологии — разумеется, с применением физических методов или физических понятий. Но посвященные биологическим вопросам.

Это если речь о естественных науках. Но никакого взаимопроникновения с какими-то социальными, гуманитарными исследованиями я не вижу… Ну, за исключением формальной лингвистики.

А как же физические модели в социологии?

В социологии — конечно. Экономика — это вообще математическая наука в огромной степени. Конечно, есть математические и физические модели в социологии.

Больше того, есть такая чрезвычайно любопытная дисциплина, которая иногда называется клиодинамика — математическое моделирование истории. Наш соотечественник Петя Турчин придумал этот термин и занимается упрощенными, но совершенно реальными математическими моделями истории. И, по-моему, это ведет к интересным выводам.

Но все равно мне кажется, что это все же идет по линии привнесения количественной методологии и количественного мышления в эти прежде не количественные области.

Но есть же физические методы в истории, археологии и искусствоведении?

В этом смысле, конечно, проникновение есть. Изотопное датирование, рентгенофлуоресцентный анализ картин — дело абсолютно великое. И, конечно, современная ‘computer science’ позволяет установить, Шолохов или не Шолохов написал «Тихий Дон». Ну, или, во всяком случае, один ли и тот же человек написал «Тихий Дон» и «Поднятую целину».

А как насчет вашей собственной сферы интересов — эволюционной биологии? Это ведь редкий пример, когда биологическая концепция пришла и успешно используется в целом ряде глубоко не биологических областей: лингвистика, материаловедение, физика. Каковы успехи эволюции вне биологии, и как вы видите ее перспективы?

Это чрезвычайно интересный и правильный вопрос. Действительно, то, что внес в науку, мышление, культуру Дарвин, имеет громадное значение.

Больцман в своих письмах называл Дарвина «великим физиком». Это очень парадоксально, потому что Дарвин очень плохо себя чувствовал, когда видел написанное на бумаге уравнение, но очень правильно, потому что эволюция абстрактна, но она обосновывает нам натуралистическое понимание мира. Она обосновывает, что все, что мы видим, могло произойти естественным путем. Нужно искать пути и механизмы, но принципиальная возможность была показана Дарвиным.

Уже на основе этого понимания развивалась и космология, где представление о начале всего уже не является бредом, а ведь оно было абсолютно бредовым для физиков XIX века. Для них Вселенная была равновесной и вечной. Она даже может быть и вечной, но никак не равновесной.

Так что понятие эволюции проникает всюду. Более того, Дарвин открыл не только это, он еще и показал механизм, которым эта эволюция может идти, механизм естественного отбора. Позднее стало понятно, что это свойство всех систем, обладающих способностью к репликации. И оказалось, что это свойство имеет большое значение, например, в ‘computer science’, действительно в методах химической эволюции и так далее.

Или, пожалуйста, моделирование эволюции культуры! Это несколько противоречивое понятие, но я лично считаю понятие мемов очень важным. Думаю, мы сможем найти и более глубокие аналогии даже с физическим описанием неживой природы.

Однако должен вам и возразить. Тут две стороны. Математика тоже пришла в эволюционную биологию и внесла в нее абсолютно незаменимый принципиальный вклад в виде популяционной генетики, а это многими недооценивается, даже среди специалистов. Рассуждения об эволюции голословны без применения принципов популяционной генетики, которые показывают, какой процесс здесь может охватывать селекция, какой не может, какая мутация будет фиксироваться в популяции, какая не будет, и в какой популяции.

Без конкретного использования этих формализмов или хотя бы принципов любые рассуждения об эволюции — в очень значительной степени пустая болтовня. Можно добиться чего-то на качественном уровне, но немногого, так что математика здесь тоже играет решающую роль.

То есть эволюция пошла в мир уже вне биологии, в сотрудничестве с математическим ее аппаратом?

Бесспорно! Еще раз повторю, Дарвин совершил величайший переворот, но настоящая эволюционная биология началась не с него. Она началась с Рональда Фишера, Джона Холдейна и Сьюэла Райта, с создания популяционной генетики.

А что насчет добиологической эволюции? Может ли и она описываться теми же принципами?

Вообще, очень трудно говорить о добиологической эволюции — это противоречивая тема, по которой нет четкости. Хорошее это использование понятия или плохое? Я и сам не уверен, откровенно говоря.

Конечно, существует модель возникновения каких-то протометаболических сетей, каких-то устойчивых механизмов реакций до возникновения собственно биологических систем. Мне хочется думать, что собственно биологические системы — это системы с репликаторами. Значит, то, что было до этого, — это добиологическое. Возможна ли там некая репликация этих сетей и реакций? Возможно, это и правда некий аналог эволюции, я не знаю. Я не являюсь настоящим специалистом в этой области.

То есть это некий зазор между эволюцией Вселенной и эволюцией биологической?

Да. Зазор, безусловно, есть. И к нему применим термин «эволюция». Но тут, понимаете, еще вот какое дело (это есть и в моей книге про логику случая). Проблемы возникновения жизни ведь прямо связаны с проблемами космологии, хотя за это утверждение меня и критикуют. И вот в каком смысле.

Инфляционная космология и понятие Мультивселенной значительно меняют наше представление о вероятности возникновения чего бы то ни было. В бесконечной Мультивселенной с бесконечным количеством вот этих самых индивидуальных пузырьковых вселенных бесконечное число раз возникает любая конфигурация частиц — это теорема, элементарно доказываемая вещь. Таким образом, пусть мы и не привыкли к этим масштабам, но, например, спонтанное возникновение клетки больше не является невозможным.

Другое дело, что мы должны максимально снижать планку, объяснять спонтанным возникновением только то, что нельзя объяснить иначе. Но считаться с вероятностью сугубо случайного возникновения достаточно сложных объектов в этой модели мира необходимо.

Значит, суждение «о, это маловероятно» больше не уместно?

В общем-то говоря, да. Высказывание «Х менее вероятно, чем Y» продолжает иметь смысл. И даже высказывание типа «X на много порядков менее вероятно, чем Y». А вот высказывание «Х маловерятно», взятое само по себе, больше не имеет смысла.

Получается, что теперь неверно и следующее рассуждение: «Раз Х маловероятно, то, скорее всего, его никогда и не было»?

Смотрите, мы должны уточнить сейчас, что работаем в модели мира, допускающей существование Мультивселенной. Я сейчас не высказываю никаких суждений об истинности этой модели, хотя она является лучшей из существующих. Так вот, если принять эту модель мира, то, я считаю, все наши представления о том, что возможно, а что невозможно, что вероятно, а что нет, меняются.

А как меняется сама научная среда? Поясню свой вопрос: сегодня большое количество центров работают на высоком уровне и получают важные результаты. И, в принципе, прогресс возможен только тогда, когда есть большое количество центров. Время героев-одиночек прошло, в пустыне не растет одинокий цветок, это большое похоже на куст. Однако система поощрений все еще работает так, чтобы обрезать этот куст максимум до трех голов, что делают в октябре каждый год, а все остальные головы как будто не такие и важные. Ученых это волнует?

Вы знаете, истина лежит где-то посередине. Ну, конечно, каждый хотел бы получить эту премию. Но не это движет нашей работой. Я ее никогда не получу, но, в общем, я отлично сплю ночью.

Но все же, метафора про цветок и куст вам кажется уместной?

Почему же нет? Она нормальна, вполне прилично объясняет. Конечно, всем хочется признания, но глобально это все-таки не очень важно.

Поверьте, ученые не перестанут работать, если никогда нигде никому не будут давать ни одной премии, если никому не будут давать ни одного патента. Вот минимальная зарплата нужна, а все остальное — весьма вторичные вещи.

Хорошо. А что важно? Почему вы работаете?

Как что важно? Важно разбираться в том, как устроена Вселенная. Вот что важно.

Беседовала Александра Борисова
В подготовке текста участвовал Александр Ершов