11.1.2. Неустойчивость как фактор развития живого

Неустойчивость состояний самоорганизующихся, в том числе и биологических, систем становится одним из главных факторов их развития. Она началась из хаотического состояния, но законы неравновесной термодинамики привели ее к направленному хо­ду развития. Становление новых форм происходит тогда, когда система в ходе своих внутренних перестроек и усложнений при­обретает признаки неустойчивости. Это приводит к качествен­ным изменениям через точки бифуркации, и характер этого ме­ханизма именно нелинейный. При этом под неустойчивостью можно понимать и возникновение режимов сверхбыстрого на­растания развития («режимы с обострением»), процессов с нели­нейной положительной связью, а не просто попадание системы в точки бифуркации. Заметим, что понятие бифуркаций (для гу­манитариев, по Тютчеву, «минут роковых») вводит в физико-хи­мическую основу биологических явлений представления об ис­тории и памяти, элементы которых прежде относились к соци­альным и другим гуманитарным наукам.

Понятие биологической изменчивости и приспособляемости живых организмов в рамках теории самоорганизации означает, что те живые системы, которые не смогли охватить диапазон жизненно важных воздействий внешней среды на них, попросту вымерли, не выдержав борьбы за существование. В качестве эпитафии для них можно было бы применить образное выра­жение А. И. Молчанова: «Они были слишком линейны для этого мира» [22]

.С точки зрения энергетических представлений в объяснении феномена живого для устойчивого состояния характерно мини­мальное производство энтропии, а для неустойчивого стаци­онарного состояния — максимальное ее производство. Как это связать с рассмотренным принципом производства минимума энтропии Гленсдорфа — Пригожина? (см. § 7.16). По-видимому, развитие организма идет через неустойчивости, но в целом он стремится сохранить свою стабильность, упорядоченность на макроскопическом уровне запасенной свободной энергии, «вы­кинув» ненужный ему избыток энтропии в окружающую среду.

Живой организм — это открытая система, но если ее рассмат­ривать вместе с внешней средой, то они образуют общую закры­тую систему, в которой в целом согласно классической термоди­намике энтропия возрастает при усложнении живого. Физиче­ский закон сохранения энергии работает и здесь. В живом организме уменьшается энтропия при росте свободной энергии, которая нужна для энергетических процессов в нем, а в окру­жающей среде энтропия растет. Закон сохранения энергии и за­кон сохранения вещества определяют также постоянный круго­ворот веществ и обмен энергией между неорганической (косной) и органической (живой) материей на Земле.

Живое вещество после прекращения своей деятельности отда­ет неживому все, что оно у него взяло, и общая масса и энергия не изменяются. Всякий раз, когда энергия переходит из одной формы в другую, утрачивается возможность частично произво­дить полезную работу, подобно тому как при сгорании горючей смеси в двигателе автомобиля часть освобождающейся энергии приводит автомобиль в движение, а часть теряется бесполезно для движения — «рассеивается» через радиатор и выхлопную тру­бу в соответствии со вторым началом термодинамики.

Следовательно, при всяком превращении энергии энтропия возрастает. Отсюда можно сделать два вывода:

• Энтропия для живого организма не нужна, для выполнения его целевых функций нужна свободная энергия и он за нее «борется», а ненужную, бесполезную для него энтропию «сбрасывает» в окру­жающую среду.

• Для выполнения любой работы необходим избыток энергии.

Взаимоотношение между свободной и связанной энергиями наглядно выразил И. Пригожин [21]: «оно отражает конкурен­цию термодинамического соотношения для свободной энергии меж­ду ней и энтропией».

Таким образом, все спонтанные процессы природы, в том числе и ее самоорганизация, осуществляются посредством энер­гетических механизмов, которые подчиняются физическим зако­нам. «Биоэнергетика — основное свойство всего живого», — под­черкивал В.И. Вернадский [4]. Возникает вопрос: откуда берется энергия в природе? Первичным началом является лучистая энергия Солнца, а источником энергии для всех видов активнос­ти живых организмов служат питательные вещества — органиче­ские молекулы. Они содержат энергию, запасенную в химиче­ских связях между атомами и при разрыве этих связей освобож­даемую для необходимой работы организма, т.е. при участии электронов, а они, как известно, одинаковы и для живой, и для неживой природы.