14.2.4. Живой организм в индивидуальном и историческом развитии

Организм, по выражению И.И. Шмальгаузена, предстает как целое в индивидуальном, и историческом развитии. Устойчи­вость развития сложной живой системы определяется через ее гомеостаз. Сочетание эволюционных принципов оптимальности и термодинамических закономерностей, определяющих устойчи­вость неравновесных самоорганизующихся систем, позволяет построить количественную теорию гомеостаза живых организ­мов. Живой организм как единое целое сохраняет иерархиче­скую общую структуру взаимодействия его элементов при изме­нении внешних условий и стабилизации внутреннего состояния посредством положительных и отрицательных обратных связей. Все это проявляется в огромном разнообразии признаков живо­го и выступает в качестве саморегуляции эволюции живого.

Подводя итог современных представлений синтетической те­ории эволюции, отметим некоторые эмпирические закономер­ности развития биосистем. Установленный закон генетического разнообразия отражает тот факт, что живое генетически различ­но и имеет тенденцию к увеличению биологических разновид­ностей. С ростом сложности организации биосистем продол­жительность существования вида уменьшается, а темпы эволю­ции возрастают. Любопытную закономерность установил также В.И. Вернадский: «...в ходе геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры, а следовательно, и вес, а затем вымирают» [4].

Эволюционные изменения случайны и ненаправленны, по­скольку исходным материалом для них являются различные му­тации. Эволюция протекает дивергентно, постепенно, через отбор мелких случайных мутаций. Новые формы могут образо­вываться через более крупные наследственные изменения, жиз­ненность которых определяется отбором. Хотя сам процесс эво­люции идет достаточно медленно в своем историческом развитии и постепенно, в этом процессе могут быть скачки (так называе­мое правило прерывистого равновесия) из-за бифуркаций в геоло­гическом развитии Земли и изменения условий для биоты.

14.2.5. Геологическая эволюция и общая схема эволюции Земли по н.Н. Моисееву

Добиологическая эволюция, приведшая к образованию био­логических молекул, и биологическая эволюция рассматривают­ся как часть эволюции Вселенной, следовательно, включают эволюцию в неживой, косной природе Земли, в том числе и ге­ологическую эволюцию. Имеются модели зарождения жизни в процессе планетарной эволюции или планетарной формы дви­жения материи. Из геологических исследований следует, что первые изверженные, метаморфические и даже первичные оса­дочные породы возникли около 4,3—3,9 млн лет назад, следы первых простейших живых организмов микрофоссилий — около 3,5 млн лет назад. Такое совпадение предопределило гипотезу естественного эволюционного возникновения жизни на Земле практически одновременно с геологической эволюцией.

В этой гипотезе предполагается, что появление соответствую­щих горных пород и минералов, а также магнитного поля Земли примерно совпадает с моментом появления жизни, т.е. самоор­ганизация эволюционных процессов неживой и живой природы идет по одной и той же схеме. Экспериментально было показа­но, что на глинах может происходить синтез полипептидов, а на базальтах — полинуклеотидов, т.е. как бы имеется минералоги­ческий код, который управляет синтезом на поверхности породы и даже обеспечивает для глин возможность матричного синтеза как самих глин (до 30 слоев), так и полимеров. Возможно, что первые примитивные гены представляли собой микрокристалли­ческие структуры глины, причем каждый новый слой гдины вы­страивается в соответствии с особенностями строения предыду­щего, как бы получая от него информацию о строении. Предпо­лагается, что становление генетической информации шло по схеме:

геохимические процессы —> минералообразование —> —> эволюционный катализ (автокатализ).

В рамках синергетических представлений Н.Н. Моисеев [123] построил следующую схему эволюции нашей планеты. Процесс формирования Земли из протопланетного облака, вероятно, длился миллиарды лет. Принято считать, что окончательно Зем­ля как планета сформировалась около 5 млрд лет назад. Как мы отмечали, появление развитой биосферы можно считать первой фундаментальной бифуркацией — скачком в эволюции, когда появилась анаэробная прокариотическая жизнь. Создатели пер­вой биосферы — прокариоты, производя кислород, подготовили условия для возникновения второй бифуркации. Они погибли, однако биосфера осталась, но изменилась. Около 1,2 млрд лет назад появились эукариоты, обладающие кислородным дыхани­ем. Последующие бифуркации связаны с накоплением кислоро­да в атмосфере и выходом живых организмов на сушу около 600—700 млн лет назад.

В дальнейшем неизвестные нам катаклизмы в природе Земли привели к новым бифуркациям — гибели динозавров и раз­витию млекопитающих. Около 33,5 млн лет назад произошла еще одна катастрофическая перестройка биосферы, которую Н.Н. Моисеев красиво назвал восхождением к разуму, посколь­ку она в той или иной степени вызвана становлением человека в палеолите и неолите и переходе человечества к земледелию и скотоводству. В предыдущие периоды человек еще полностью был включен в биоту, как и другие живые существа, участвуя в естественном круговороте веществ, а в результате неолитиче­ской бифуркации он стал выделяться из остального живого ми­ра, начав формировать искусственный круговорот веществ.

Возникла так называемая вторая природа, или техносфера, появились искусственные биогеохимические циклы. Сначала это были искусственные биоценозы, затем человек стал включать в круговорот вещества и наследие прошлых биосфер — полезные ископаемые, т.е. возник новый, ранее не существовавший круго­ворот веществ в природе. Сейчас в силу всех своих неразумных действий мы находимся на пороге новой кардинальной пере­стройки биосферы. Симптомами приближения к бифуркацион­ному состоянию являются потепление климата, уменьшение толщины озонового слоя и уменьшение биоразнообразия.

Возвращаясь к основным положениям СТЭ, подчеркнем, что главной движущей силой является естественный отбор. Эволю­ционный процесс в биосфере в целом носит многоуровневый ха­рактер и протекает на всех уровнях организации живой природы. Различаясь по уровням, эти процессы эволюции сливаются в единый процесс эволюции биосферы. В целом и онтогенез, и эволюция определяются термодинамическими особенностями самоорганизации открытых систем и связаны с оттоком энтро­пии от живых организмов в окружающую среду.

В равновесии не может быть эволюции, образования новых структур и биологического отбора. Только неравновесность структуры вызывает ее развитие, эволюцию. Именно в этом си- нергетический подход объединяет термодинамику процесов в живой и неживой природе. М. Эйген вывел биологическую эво­люцию из физических представлений. Он отмечал, что «отбор и эволюцию можно охарактеризовать экспериментальными принци­пами и это позволяет физически обосновать и количественно сфор­мировать дарвиновскую теорию. В таком подходе теория Дарвина уже не просто описывает некий исторический путь эволюции, но Представляет собой выводимый из физики закон, управляющий об­щими процессами самоорганизации».

Живое можно также рассматривать как совокупность биосис­тем различных уровней организации жизни в процессе самоор­ганизации в целом живой системы. Роль эволюции заключается именно в том, что в процессе эволюции возникла жизнь как особая форма материи из неживого вещества. Сама биологиче­ская эволюция обусловлена возникновением генетического кода.

Загадки возникновения жизни, ее эволюции и смерти следует более глубоко осмыслить. Как происходит эволюция при сохра­нении одних и тех же структурных элементов живой материи? Этот вопрос пока не прояснен.