Информационные системы и феномен жизни - Коштоев В. В. - Страница 16

Глава 4. ПРОБЛЕМА ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Ситуация с определениями понятий эволюция и развитие также не очень однозначна. Разные авторы по-разному трактуют сущность этих процессов.

Понятие развития в [1] определяется как необратимое, определенно направленное и закономерное изменение материальных и идеальных объектов, приводящее к возникновению у них нового качества. Свойство закономерности развития указывает на то, что в основе развития лежат не случайные события, а события, проистекающие из самой сути объекта и из типа его взаимодействия с окружающей средой. Направленность развития означает, что в процессе развития постепенно накапливаются однокачественные изменения, определяемые типом взаимодействия данного объекта с окружающей средой и его внутренними противоречиями. Совокупность однокачественных изменений и определяет направленность изменения объекта.

Согласно [27] эволюция, развитие - это прежде всего создание новых структур, переход от одних квазистационарных состояний к другим, которые могут быть не очень близкими к исходным. Это определение, по всей вероятности, надо несколько уточнить и указать, что, во-первых, речь идет о системах; во-вторых, что имеется в виду создание (возникновение) вообще новых системных качеств - не только структурных, но и функциональных.

В настоящее время различают классический и бифуркационный механизм эволюции физических систем. Первый характеризуется медленным накоплением небольших изменений. Второй обеспечивает быстрые, практически скачкообразные изменения сразу многих качеств развивающихся систем. Считается, что в эволюционном процессе бифуркационного типа присутствует также и "наследственность": каждое новое состояние определяется предшествующим и характером внешних воздействий. Запуск "катастрофы", т.е. бифуркационного процесса, осуществляется случайными внешними воздействиями. В науке имеются большие, но пока не реализованные, надежды с позиций бифуркационных процессов обосновать эволюционное развитие ФС в ЖС.

Принято различать два основных способа развития, эволюции систем. Первый способ обеспечивает отбор и сохранение систем, обладающих только большей энергией внутренних связей, т.е. этот способ развития характерен для ФС. Второй способ развития - сохраняет те системы, которые обладают наибольшим многообразием способов поведения в ответ на разнообразные внешние воздействия, т.е. сохраняются системы с наибольшим запасом информации - негэнтропии, возрастающим в процессе развития. Очевидно, что второй способ развития характерен только для ИС [24].

Выделение этих двух способов развития систем, а скорее, можно сказать - их противопоставление, еще раз подчеркивает фундаментальную разницу между ФС и ИС.

Большинство исследователей, занятых проблемой генезиса живого, в настоящее время сходятся во мнении, что вероятность одномоментного преобразования ФС в ЖС по физическим, в основном стохастическим причинам, исчезающи мала. Чтобы получить разумные значения этой вероятности нужно или вкорне пересмотреть основополагающие принципы теории вероятности, или же допустить возможность развития ФС в известные ЖС с поэтапным, постепенным накоплением всех качеств, определяющих известные ЖС. Первый вариант отпадает, т.к. существующая теория вероятности во всех остальных случаях пока "работает" хорошо. Что касается второго варианта, то здесь возникает, уже неоднократно упомянутая, проблема промежуточных форм, т.е. следов некой "протожизни". Все попытки экспериментально, искусственно воспроизвести процесс развития ФС в ЖС также были неудачны.

Для того чтобы представить поэтапный процесс развития ФС в ЖС нужно выделить из всей совокупности качеств, определяющих ЖС, некоторое одно качество. Описать процесс стохастического развития ФС, в результате которого она приобретет это качество. Потом взять другое качество и т.д. Но даже если значение вероятности такой стохастической "однофакторной" эволюции ФС окажется в разумных пределах, вероятность реализации всей цепи такого "по-шагового "преобразования ФС в ЖС, как правильно отмеченно в [30], все равно окажется исчезающи мала. Но главное не это. Нужно обосновать эффективность такого однофакторного процесса развития ФС, причем не единичного, а массового. Так например, есть версия, что процесс "генетической" матричной передачи структуры предшествовал живой материи. Эта версия основывается на результатах исследований последних лет, которые показали возможность синтеза полимеров на минеральных поверхностях. Наблюдался синтез полипептидов на глинах и полинуклеотидов на базальтах. В минералах может реализоваться 3-5-ти буквенный неперекрывающийся код. Прослежено воспроизводство до тридцати "поколений" слоев глины при матричном синтезе самих глин. Отсюда возникло предположение, что эти минеральные матрицы могли послужить основой для первых предклеточных систем. Далее предполагается, что матричное копирование полимеров на минералах могло привести к образованию коротких цепей нуклеиновых кислот, которые якобы способны размножаться и вне связи с живым организмом (клеткой). Дальнейшее развитие привело эти цепи к РНК, а затем к ДНК, которая в силу своей устойчивости к повреждениям, оказалась наиболее надежной для выполнения функций передачи наследственности. Потом уже развитие привело к возникновению "полноценной" клетки.

Вот типичный ход рассуждений, в которых упускается главное: матричное копирование минералов и полимеров на минералах - это копирование структур статических систем, причем типа ФС, а не копирование информации о структуре и функциях динамичеких систем, т.е. не копирование информационных систем! В приведенных рассуждениях также неясно какие причины должны лежать в основе процессов развития коротких нуклеиновых цепей в РНК, РНК в ДНК и т.д. И пока нет самой жизни, что будет записывавться в ДНК? Конечно никакого экспериментального подтверждения эта версия генезиса ЖС пока не имеет.

Рассмотрим другой вариант такой "однофакторной" теории развития ФС в ЖС. По этой теории выделяются два качества ЖС как "самых" специфичных [30]. Первое качество - это способность однозначно (с точностью мутационных процессов) воспроизводить информацию, записанную на молекулярном уровне о структуре (по всей вероятности, и о функциях, К.В.) живого. Второе качество - это киральная чистота, т.е. в живой материи полностью нарушена зеркальная симметрия. В неживой природе все известные процессы препятствуют этому. Поэтому, еще В.И.Вернадский киральную чистоту считал важнейшим признаком жизни [18] (важнейшим, но не единственным, К.В.). В [30] отмечается, что в рамках теории "бифуркаций", "катастроф" можно получить эффект "скачкообразного" возникновения кирально чистой структуры из первоначальной смеси оптических антиподов. Отсюда В.И.Гольданский (см. предисловие к [30]) делает вывод, что доказана возможность возникновения живого из неживой материи в результате некоторого "биологического Большого взрыва" (по аналогии с "Большим взрывом", давшим, как считается, начало нашей Вселенной), который произошел на каком-то этапе развития Вселенной и привел к зарождению жизни, но не во всей Вселенной и не во всех возможных Солнечных системах и даже не во всей Солнечной системе, а только на Земле.

Но здесь опять упускается тот момент, что киральная чистота - это только одно из качеств, средств, может и основных, которое используется в ЖС в процессе ее функционирования, в частности при генетической передаче информации. А вот в результате какой бифуркации, катастрофы могла одновременно во множестве возникнуть информация (однотипная) онтогенеза клетки и быть зафиксированной, в частности, в ДНК? Не ясно. Ясно только то, что вероятность такой "катастрофы" также исчезающи мала. Или опять речь идет о некой примитивной "протожизни"; тогда какой, и где ее следы? Насколько известно, даже возможность получения просто кирально чистой структуры по этой теории экспериментально также пока не подтверждено.

Так приблизительно обстоит дело со всеми теориями поэтапного развития ФС в ЖС по стохастической причине.