14.3.4. Четвертая аксиома

Эта аксиома была предложена Н.В. Тимофеевым-Ресовским. Вообще говоря, из третьей аксиомы должно вытекать, что так как изменения генетических программ происходят случайно и не направленно, то, накапливаясь из поколения в поколение, они должны были бы разрушать и генетическую информацию, и в целом фенотип, который формируется под влиянием внешней среды и генетической программы. В реальной же эволюции всех видов живого этого не происходит: структуры живых организмов сохраняются от поколения к поколению, и, более того, на длительном отрезке времени происходит значительное усложне­ние структур и, можно сказать, их совершенствование. В чем здесь дело?

Это противоречие, к которому мы неоднократно обращались при рассмотрении смысла эволюции Больцмана и эволюции Дарвина, в значительной мере обусловлено представлениями классической термодинамики и ее второго начала, что хаос по­бедит, в конце концов, структуру, порядок, организованность, усреднит сложность, низведет ее до печальной для нас мертвя­щей простоты. Как мы уже убедились, синергетические пред­ставления нелинейного развития сложных самоорганизующихся термодинамически открытых систем обязывают динамический хаос порождать в диссипативных структурах порядок, более сложно организованные части хаотической системы, что и по­зволяет на каком-то этапе в пространстве и времени ожидать возрастание сложности, переход от простых амеб к более высо­кой иерархии организованности человеческого организма.

Но не надо забывать, что хаос и порядок «живут» вместе и взаимодействуют случайным образом. Поскольку изменения происходят случайно и в фенотипе, эволюция живой природы оказывается принципиально не предсказуемой. Однако опять же из опыта наблюдений приспособления живых организмов к ок­ружающей среде мы знаем, что естественный отбор способствует размножению тех особей, которые наилучшим образом приспо­собились к конкретной окружающей среде и передали эту адап­тацию своим потомкам.

Объяснение этого содержится в четвертой аксиоме биологии, сформулированной Н. В. Тимофеевым-Ресовским как принцип усиления:

• Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипов многократно усиливаются и подвергаются отбору усло­виями внешней среды.

Расчет такого усиления, выполненный Ратнером, приводит Б.М. Медников [14]. Допустим, какая-то клетка, носительница мутации гена, кодирующего важный для жизни фермент, в про­цессе роста и развития превратилась в 10¹⁵ клеток, соответствен­но умножились и гены. Предположим, что каждый ген произво­дит 100 молекул тРНК, а на каждой молекуле тРНК образуется 100 молекул фермента. Считаем также, что при этом каждая мо­лекула фермента осуществляет 10⁴ актов какой-либо реакции в минуту. Тогда, учитывая все эти количественные прикидки: 10¹⁵ • 10² ■ 10² ■ 10⁴ = 10²³, мы получаем, что в 10²³ раз усиливают­ся результаты одного квантового скачка одной мутации. Этот коэффициент усиления 10²³ сравним с постоянной Авогадро, равной числу молекул в одном моле вещества. С таким ощути­мым коэффициентом усиления естественный отбор работать уже может. В данном случае мы переходим от мйкроуровня к макро­уровню эволюции.

Заметим, что этот отбор действует не впрямую на генетиче­ские программы, а на фенотипы, в которых каждое изменение усилится в миллиарды миллиардов раз.

Любопытно, что известный американский биохимик и фан­таст Айзек Азимов, по аналогии с «демоном Максвелла», назвал естественный отбор «демоном Дарвина». Напомним, что «демон Максвелла» в классической термодинамике открывает «заслон­ку» в перегородке сосуда, заполненного разреженным газом, пе­ред быстрыми молекулами, и закрывает перед медленными. Как он их распознает и сортирует — это его дело: на то он и «демон». Тогда один конец сосуда нагревается, другой — охлаждается.

Поскольку общая энергия молекул в сосуде сохраняется, то первый закон термодинамики не нарушается, но система перешла от более вероятного к менее вероятному состоянию как бы волевым («демоновским»!) порядком. «Демон» как бы разре­шает получить разность температур, позволяющую совершить работу в обход второго закона термодинамики. Кстати, пример с «демоном» придумал сам Максвелл. В нашем случае именно этот «демон Дарвина» (отбор) пропускает в следующее поколение та­кие организмы, изменения в которых дают более высокие шан­сы на выживание и размножение.