принципа - сильный и слабый. Сильный вариант: эволюция не случайна, а
запрограмированна на появление жизни и человека. Слабый вариант: условия,
необходимые для возникновения известных нам форм жизни и человека,
выполняются только в некоторой области Вселенной. Существуют и иные варианты
эволюции в других областях, где либо нет наблюдателей, либо наблюдатели
другие. Слабый вариант согласуется инфляционной моделью. Философское
осмысление антропного принципа.
Антропный принцип поднимает проблемы иных цивилизаций и будущего Интеллекта в
космологических прогнозах. Будет ли Вселенная вечно расширятся или расширение
сменится сжатием и коллапсом? Если Вселенная рождается, то должна ли
Вселенная умереть? Ограничены ли частицы вещества сроком существования'?
Оказалась ли наша планета единственной приоритетной точкой или Земля - одна
из множества планет, на которых синхронно начиналась биотическая фаза
эволюции? Подавляющему большинству специалистов по космологии человеческое
существование видится бессмысленным. Какая бы космологическая модель ни
оказалась правильной, ни в одной из них мы не находим утешения. Вселенная
развилась из незнакомых начальных условий и ей предстоит угасание в
бескрайнем холоде. Чем более постижимой представляется Вселенная, тем более
она кажется бессмысленной (Вайнберг 1981: 139-144). Но в пессимистических
космологических прогнозах не учитьвается обратное влияние Интеллекта, о чём
писали русские космисты (Н. Фёдоров, К. Э. Циолковский).
5. Эволюционная химия и биология 5.1. Неорганическая химическая стадия эволюции
Д. И. Менделеев (1834-1907), определяя химию как науку о химических элементах
и их соединениях, к характеристике химии как системы применил принцип
неизменности химических элементов в химических реакциях, например, атомная
масса водорода всегда равна единице. Основанием химии по Менделееву выступает
двуединая проблема - получение веществ с заданными свойствами и выявление
способов управления свойствами вещества. Основной вопрос химии: от чего
зависят свойства веществ? В зависимости от того, как отвечали на этот вопрос,
в истории химии можно выделить четыре периода: учение о составе ("УП в.),
структурная химия (с начала "1" в.), учение о химических процессах ("" в.) и
эволюционная химия (с 70-х годов, Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 168-177).
Идеи эволюции атомов от водорода и гелия к более тяжёлым атомам, порядка и
системности в природе были уже в периодической системе химических элементов
Менделеева, но только в 1960-х годах обнаружили случаи самосовершенствования
катализаторов в ходе реакции и явления самоорганизации химических систем.
Эволюционные идеи проникают и в химию. Под эволюционными проблемами химии
следует понимать проблемы самопроизвольного синтеза новых, более сложных и
более высокоорганизованных химических соединений по сравнению с исходными
продуктами (Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 232). "имическая стадия эволюции
начинается с образования химических систем: немолекулярных соединений и
кристаллов, молекул, химических смесей (Эткинс 1991: 14-22) и химических
реакций (А.П.Руденко, И.Р.Пригожин). Достижение устойчивости химических
систем обусловило их структурное и поведенческое разнообразие, атомов или
химических элементов более 100, неорганических низкомолекулярных соединений -
сотни тысяч, а высокомолекулярных - миллионы. "имические системы образуются
за счёт ионных и ковалентных связей (Эрдеи-Груз 1976: 267-275, 333-348).
Инертные газы вообще не образуют молекул, большинство элементов образуют
двухатомные молекулы, кислород - трехатомные, а углерод - длинные цепи
различной конфигурации (Назаретян 1991: 71).
"имические системы на нашей планете прошли три стадии эволюции:
неорганическая, органическая и биохимическая (Жданов 1983: 76). В 70-х годах
профессор МГУ А.П. руденко предложил теорию эволюции открытых
автокаталитических химических реакций. "имическая эволюция представляет собой
саморазвитие каталитических реакций. В результате конкуренции за энергию и
пространство происходит отбор тех реакций, которые более активны, более
автономны (эффективность управления катализаторами ходом реакции), более
разнообразны (дробление реакций) и лучше реагируют на факторы среды
(Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 245-247). Каталитические неорганические
химические реакции способны реагировать на воздействия факторов внешней среды
как единое целое, изменяться, приспосабливаться к внешней среде и, отражая ее
воздействие на физико-химическом уровне, саморазвиваться (Руденко 1983: 260).
Открытые каталитические системы являются единственно возможными химическими
объектами, способными к прогрессивной химической эволюции вплоть до перехода
ее в биологическую эволюцию (Руденко 1983: 263). Эмпирическими основаниями
эволюции неорганических молекул являются данные палеобиохимии, обнаружение
многих неорганических молекул в космическом пространстве методами
радиоастрономии (Жданов 1983: 59) и исследования явлений самоорганизации И.
Р. Пригожиным.
Экспериментальные доказательства самоорганизации химических реакций были
получены школой И. Р. Пригожина. Вдали от равновесия химические системы с
каталитическими механизмами могут порождать диссипативные структуры
(открытые, неравновесные системы, стремящиеся перейти от хаоса к порядку).
Самый простой пример такой структуры является реакция химические часы или
модель брюсселятора: упорядоченность в поведении миллиардов молекул,
макроскопически проявляющаяся в периодичном изменении вдета реакционной
смеси. Неорганические каталитические химические реакции можно рассматривать
как прототипы сложных ферментативных биохимических реакций (И.Р.Пригожин,
1985, с. 116, 1986, с. 202-203).
5.2. Высший химизм и преджизнь Отбор химических элементов для построения
субстрата жизни это научный факт. Основу живых систем составляют только шесть
элементов, называемых органогенами: углерод, водород, кислород, азот, фосфор
и сера. Общая весовая доля органогенов составляет 97,4%, за ними следуют 12
элементов ( а, К, Са, Мд, Ре, Й, А1, С1, Сн, "п, Со, Мп) которые принимают
участие в построении многих компонентов биосистем, их весовая доля 1,6%. Ещё
20 элементов участвуют в построении узкоспециализированных биосистем
(Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 241,Грин,Стаут, Тейлор 1990: 151). Основу
жизни на молекулярном уровне составляют макромолекулы, гигантские молекулы-
биополимеры, построенные из многих повторяющихся единиц-мономеров. Существует
три типа макромолекул: из моносахаридов построены полисахариды, из
аминокислот - белки, из нуклеотидов - нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК). В
состав живого входят еще липиды, сложные эфиры жирных кислот и спирта. Белки
и нуклеиновые кислоты являются информационными молекулами, поэтому
последовательность мономерных звеньев в них варьирует (Грин,Стаут, Тейлор
1990: 155-188).
Из узкого круга отобранных природой органических молекул составлено 5-млрд.
видовое разнообразие живого за всю историю биосферы. Органогеном ю1 стал
углерод, так как этот элемент способен образовывать почти все типы химических
связей, соединения, обладающие каталитическими, энергетическими,
информационными свойствами и длинные цепи, кольца разнообразных подвижных
скрученных структур. Углерод отвечает всем требованиям лабильности (Кузнецов,
Идлис, Гутина 1996: 242).Высокомолекулярные соединения отличаются
способностью сохранять неизменным основной субстрат в ходе взаимодействий.
Речь идет о становлении устойчивой индивидуальности. "имический индивидуум
способен изменять свою природу, сохраняя себя (Жданов 1983: 73).
Но как происходила биохимическая эволюция? В 1824 году Ф. Веллер синтезировал
органическое вещество, щавелевую кислоту, а в 1926 году Дж. "олдейн, А. И.
Опарин и Дж. Бернал выдвинули гипотезу биохимической, доклеточной эволюции
(Фолта, Новы 1987: 256). В условиях первичной атмосферы, в океане из
неорганических соединений спонтанно образовывались более сложные
макромолекулы и протоклетка. Для синтеза органических соединений
использовалось ультрафиолетовое излучение. В первичном бульоне из
макромолекул происходил отбор наиболее устойчивых систем макромолекул
(коацерватов по Опарину), на границе система-среда выстраивались белки и
липиды, образуя мембрану (Яблоков, Юсуфов 1998: 43-45). А. И. Опарин был
сторонником первичности обмена веществ в коацерватной капле, а появление
нуклеиновых кислот считал завершением эволюции в итоге конкуренции
протобионтов. Согласно же "олдейну первичной была система, способная к
саморепродукции, "голый ген" (Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 299-303).
Первые эксперименты по неорганическому синтезу биополимеров в
восстановительной среде провёл американский биолог С. Миллер в 1953 году.
Колба, в которой создавались электрические разряды, заполнялась водой,
водородом, метаном и аммиаком. Кипящая вода создавала циркуляцию пара и воды
через прибор, пробы раствора исследовали методом
хроматографии на бумаге. Через 125 часов было обнаружено 15 аминокислот и
рибоза (входит в состав РНК). Эксперименты вызвали большой интерес и к
сходным опьггам приступили учёные во всём мире. Уже в 1960 году А. Уилсон,
добавив в исходный раствор серу, смог получить крупные молекулы полимеров,
содержащие более 20 атомов углерода. В колбе были обнаружены тонкие плёнки
(предмембраны). С. Поннамперума с сотр. проводили эксперименты, подобные
экспериментам Миллера, но использовали энергию ультрафиолетового света и
синтезировали аминокислоты, пурины (строительные блоки белков и нуклеиновых
кислот), полимеры из этих блоков. Дж. Оро с сотр. синтезировали крупные
органические молекулы без ультрафиолета, просто нагревая среду. С. Фокс с
сотр. использовали высокие температуры и синтезировали биополимеры в
безводных средах. М. Кальвин конденсировал низкомолекулярные единищя в более
крупные в водных растворах, содержащих НС . Следовательно, есть много
способов спонтанного образования биомолекул неорганическим путём в условиях,
моделирующих первичную атмосферу, но в этих экспериментах не моделировалось
геологическое время (Рутген 1973: 104-124).
До 80-х годов существовало три гипотезы начала биохимической эволюции:
гипотезы голобиоза, генобиоза и симбиоза. Гипотеза голобиоза: эволюционно
старше белковый протобионт (метаболизм), первичен обмен веществ в коацервате,
а появление в коацервате нуклеиновых кислот есть завершение эволюции в ходе
конкуренции протобионтов (А. И. Опарин). Гипотеза генобиоза: первичной была
не структура, способная к обмену веществ, а макромолекулярная система
подобная гену и способная к саморепродукции (голый ген, Дж. "олдейн).
Синтетическая гипотеза симбиоза: изначально формировался симбиоз белки-
нуклеиновые кислоты (гиперциклы М. Эжена). Проблемы начала биохимической
эволюции были решены тогда, когда открылся "мир РНК": молекула РНК была
первичной, так как она уникальна по своим свойствам. Молекула РНК наделена
такой же генетической памятью как и ДНК. Нет организмов без РНК, но есть
вирусы, геном которых составляет РНК, а не ДНК. Вопреки генетической догме
возможен перенос информации от РНК к ДНК, катализируемый РНК-зависимым
ферментом. В начале 80-х установили способность РНК к саморепродукции в
отсутствии белковых ферментов, процессингу (вырезание нуклеотидных
последовательностей) и сплайсингу (сшивание активных последовательностей). Но
главным было открытие у РЦК автокаталигических функций. Всё это означало, что
древняя РНК совмещала черты генотипа и фенотипа. Современная РНК - реликт
доклеточного предка, передавшего ферментативные и информационные функции ДНК
и белкам (Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 302-311).
Тогда можно смоделировать ранние этапы доклеточной эволюции: спонтанное
возникновение макромолекул (в том числе и РНК), отбор геномов РНК по
эффективности каталитических и информационных функций (метаболизм и
редупликация), передача РНК функций фермента белкам и памяти ДНК, образование
и эволюция сетей химических реакций (гиперциклов).
5. 3. "аракгеристика и эволюция гиперцикла В 70-х годах немецкий биохимик М.
Эйген (р. 1927 г., Нобелевская премия за 1967 г.) предложил математическую
модель самоорганизации макромолекул в единицу, способную к эволюции.
Гиперциклом называется принцип самоорганизации макромолекул в единицу,
способную к эволюции, для которого характерны гомеостаз, метаболизм и
редупликация. Гиперциклы это сети химических реакций, в которых на каждом
этапе продукты подвергаются цикличным превращениям: все биохимические реакции
носят циклический характер (репликация ДНК и биосинтез белка на рибосоме,
ферментативные реакции, цикл трикарбоновых кислот). М. Эйген опирался на
экспериментальное исследование биохимической эволюции, опьпы С. Спигельмана.
С. Спигельман моделировал доклеточную эволюцию "в пробирке": вирусный РНК фаг
ку-бета в бесклеточной среде смеси органических и неорганических молекул
самореплицировался, новые фаги мутировали и происходил их отбор по скорости
репликации (Эйген 1973: 172-184, Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 310-311).
Теоретическими основаниями модели М. Эйгена являются общеэволюционные законы.
Модель гиперцикла включает в себя принципы диссипативных структур, симбиоза
на молекулярном уровне. В результате конкуренции отбирались гиперциклы с
более эффективной корреляцией едщиц, более совершенные по каталитическому
совершенству. Гиперцикл допускает рост своих компонентов и регуляцию
размеров. Совершенствовались скорость редунликации и память.
Эволюция гиперциклов при определённых условиях - неизбежное событие.
Гиперциклы возникают раз и навсегда как закономерный этап универсальной
эволюции: анализ механизмов воспроизводства гиперциклов не даег оснований для
гипотезы живое - от живого. Оплвбка антиэволюционистов в том, что они
подсчитывая вероятность возникновения ДНК и приходя к результатам 10 ~~~, не
учитывают, что подсчитывать надо скорость процесса эволюции. Достаточно ли
времени для достижения данной величины биологического прогресса. Гиперциклы
описываются на таком же математическом языке как и неживые системы в
концепциях И. Р. Пригожина и Г. "акена, что доказывает общность процессов
самоорганизации на разных уровнях Универсума. Эволюция гиперцикла неизбежна:
система, возникающая в результате мутаций и отбора, непредсказуема в
отношении структуры, но неизбежным результатом всегда является процесс
эволюции - это закон. Процесс эволюции в принципе неизбежен, хотя выбор
конкретного пути не детерминирован (Эйген 1973: 207). Следующим шагом
эволюции является процесс образования мембран и эволюция клеточных форм жизни
(Эжен 1973, Эйген, Винклер 1979, »ноль 1979, Эйген, »устер 1982).
5. 4. Особенности биологической формы организации материи Место биологии в
современном естествознании: необычайная сложность и многообразие живых
систем, развитие во времени - неотьемлемое и наиболее характерное свойство
живого, теоретический характер и проблемы биологической эволюции,
включённость человека в мир живого (Природа биологического познания, М.,
1991). "Образы" биологии (Кузнецов, Идлис, Гутина 1996: 251-276):
описательная биология (классификация и система таксонов, нерасчленнёность
биоцелостности, гуманный характер исследований), экспериментальная биология
(методы, достижения, перспективы), эволюционная биология (от теории
естественного отбора Ч.Дарвина до современной синтетической теории эволюции
биосферы). Проблема создания теоретической биологии (поиски основополагающих
аксиом). Универсальный эволюционизм как основа для построения целостной
теории жизни. Анализ различных определений жизни (Ф. Энгельс, В. И.
Вернадский, Э. С. Бауэр, А.И. Опарин, П.А. Анохин, А.А. Ляпунов, М.И.
»теренберг, Б.М.Медников, С. Э. »ноль). По Э. »редингеру, жизнь - это
упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное на существовании
упорядоченности, которая поддерживается всё время (»редингер 1972:
71).Проблема традиционных признаков живой материи (гомеостаз, метаболизм,
редупликация) - биологические
макромолекулы обладают такими же признаками (М.Эйген), редупликация
свойственна неживым системам (Моисеев 1998: 88-91). Диссиметрия живых молекул
- живое вещество всегда поляризует свет (там же: 91-93).
Феномен жизни есть результат мирового эволюционного процесса, следовательно,
жизнь надо понимать как этап универсальной эволюции, а не противопоставлять
живое неживому. Нет чёткой границы, отделяющей мир живого от мира косной
материи. Переходные формы (макромолекулы и гиперциклы) были, как и во всяком
бифуркационном переходе, крайне неустойчивы - они просто исчезли (Моисеев
1998: 96). Первым общеэволюционным критерием прогрессивной эволюции является
более высокий уровень термодинамического неравновесия систем со средой и
более эффективный способ использования (концентрации) энергии. В 1935 году Э.
С. Бауэр (1890-1937) выпустил книгу "Теоретическая биология", в которой
сформулировал принцип устойчивого неравновесия живых систем. Живые системы
никогда не бывают в равновесии и за счёт свободной энергии постоянно
исполняют работу против равновесия (Бауэр 1935: 43). В 1943 году Э. »редингер
в книге "Что такое жизнь?" объяснил как живая материя избегает перехода к
равновесию. За счег метаболизма (обмен веществом со средой, питание, дыхание,
выделение), питания отрицательной энтропией и непрерывного извлечения
упорядоченности из окружающей среды (»редингер 1972: 72-76).
Живые системы более сложные и разнообразные по составу и структуре, чем
неживые. В эволюции биосферы чётко прослеживается рост разнообразия
(биохимическое единство и морфологическое многообразие видов) и сложности
живых систем (доядерные и ядерные клетки, многоклеточные растения,
безпозвоночные и позвоночные организмы).
Жизнь характеризуется и новой формой отражения (информационного
моделирования) мира и передачи информации. Исходным принципом, на котором
строятся отношения со средой биологических систем, является опережающая
модель мира. Опережающие формы отражения на уровне живого (раздражимость,
чувствительность, психика) приходят на смену реактивным и избирательным
формам отражения в неживой материи. Появилось активное отношение к факторам
среды, их разделение на вредные и способствующие её сохранению (Анохин 1978:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
