Философия_диал.маг.и туп

Понятие этапа химической эволюции. Первый этап – становление геохимической формы основной полноты химического содержания. Магистраль и тупики химической эволюции. Взаимосвязь отдельных направлений развития химического вещества Вселенной. Все, что возникает при участии химических соединений и процессов – результат направленности химической эволюции на живое? Самообусловленность химической эволюции. Закономерности аккумуляции, универсализации и конвергенции в эволюции вещества.

Развитие химической материи направляется на живое не только содержанием сферы химических возможностей. Оно направлено и организацией сферы действительного химической реальности: содержанием ее уже существующих предметных форм, их свойствами, количественным соотношением и распределением в пространстве, активностью и взаимодействиями, которые порождают условия реализации возможностей и служат причинами их осуществления. Поскольку активность и взаимодействия присущи лишь наличным предметным формам, процессы тоже относятся к сфере действительного, организация которой включает также их отношения и связи. Вместе с тем процессы находятся как бы между возможным и действительным, служат «каналами» перехода возможностей в действительность (понимаемую здесь в узком – без возможного – смысле). Каналы всегда открыты, направлены в определенные точки сферы возможного и постоянно – по мере реализации «точечных» возможностей – меняют ориентацию. Количество и разнообразие предметных форм и процессов, умноженное на количество и разнообразие их свойств, отношений и связей не позволяют отразить во всех деталях детерминацию действительным направления химической эволюции. Первое условие дальнейшего обсуждения проблемы – выделение главных блоков в структуре их множества и разнообразия.

Поскольку речь идет о развитии химической материи, необходимо, прежде всего, подразделить его на крупные составляющие, которые примыкают друг к другу во времени и соответствуют этапам химической эволюции. Если сравнить химическую эволюцию с лестницей, этапы будут ее маршами, а фрагменты этапов – ступенями. Этапы «главнее» ступеней, и прежде необходимо определить поня-

тие этапа химической эволюции. Каждый марш заканчивается пло-

щадкой, с которой начинается следующий марш, и нужно решить, чем

88

отличается эта площадка от ступени. Поскольку характер взаимодействий химических объектов разных форм организации и связей отдельных химических реакций и процессов выражается в их результатах, нужно решить, чем в принципе характеризуется результат этапа эволюции.

Определение природы этапа эволюции связано с общими усло-

виями понятийного отражения процессов, которого мы уже касались

впервой главе. Любой процесс имеет направленность и как таковой может быть отражен теоретически, если, как минимум, будет установлено содержание тождества и содержание различий слагающих его этапов, результаты которых есть состояния пребывающего в нем предмета. Этапы невозможно теоретически собрать в процесс, если не установлено содержание их тождества, указывающее на определенность предмета, которому принадлежит процесс и который изменяет

вэтом процессе свое состояние. Без этого их просто следует относить к разным, а не к одному и тому же, предметам. Их нельзя собрать в процесс, и если не установлено содержание их различий: в этом случае нет оснований говорить о процессе как изменении, заключающем-

ся в том, что состояния предмета отличаются друг от друга во вре-

мени. Их также нельзя собрать в процесс, если тождество и различия установлены по разным признакам (основаниям): по одному признаку не будет изменения, т.е. процесса, по другим – будут разные предметы, которые нельзя отождествить с этапами какого-то определенного процесса. Что можно думать, например, о «процессе», результаты всех этапов которого объективны и различаются тем, что у одного сферическая симметрия, другой четырехвалентен, третий имеет ненулевую массу покоя и т.п.?

Поэтому для теоретического отображения процесса необходим

признак, по которому его этапы можно одновременно и отождествить, и различить, – признак являющийся единством общего и

особенного. Универсальным (всеобщим) признаком этого рода является сложность, на которой основана концепция единого закономерного мирового процесса. Ее видами выступают физическая, химическая

ит.п. сложности, необходимые для построения частных эволюционных теорий. Многие другие признаки (например, те же симметрия, валентность или масса), которые непосредственно не выступают как сложность, тоже являются – каждый – единством общего и особенного

ипригодны для конкретно-научного отображения каких-то процессов. Однако философия ограничена в этом отношении всеобщими признаками, и самый показательный из них – сложность, богатство со-

89

держания. Тождеству и богатству его содержания принадлежит особая роль в определении этапов химической эволюции.

На первый взгляд, ступени эволюции отличаются от этапов большей степенью тождества и меньшей – различия, поскольку этапы, включая множество ступеней, заведомо выступают более крупными и значительными изменениями предмета. Если эволюция является усложнением химической материи, ее этапу отвечает приращение сложности, превосходящее приращение, даваемое ступенью. И наоборот, сложность, заимствованная ступенью у своей предшественницы, превосходит аналогичное заимствование этапа. Поэтому степень тождества этапов кажется существенно меньшей, чем – ступеней.

Однако именно содержание тождества этапов выступает ядром внутренней организации химического эволюционного процесса: оно выражает внутреннюю определенность химической материи как способного к саморазвитию предмета и должно обеспечивать единство этого процесса. Если тождество составляет незначительную долю в содержании этапов, если оно состоит, например, только в присутствии на всех этапах атомной формы вещества, под вопросом ока-

зывается преемственность и поступательный характер химической эволюции, т.е. ее единство. По существу это ведет к заключению о ее случайном характере. Если каждый этап передает следующему только «указание», что и тот должен быть чем-то химическим, эволюция вообще не будет иметь никакой общей, устойчивой и необходимой направленности и организации. Незначительность тождества обессмысливает само понятие этапа.

В этом свете теоретически предпочтительна другая картина. Ре-

зультаты этапов имеют высокую степень совпадения и тождества.

Результат каждого этапа является достаточно содержательным «образцом» результатов следующих этапов. Тождество очередного этапа результатам предшествующих этапов нарастает, а не снижается к его (этапа) завершению. (Последнее, между прочим, возможно, если это не характерно ступеням эволюции: если бы аналогичным образом нарастало тождество содержания результатов ступеней друг другу, этап был бы по существу невозможен, так как его последняя ступень существенно повторяла бы первую.) Какова должна быть природа это-

го тождества, чтобы оно не просто допускало существенные различия этапов, но и детерминировало их как неслучайные? Выделен-

ное требование не является чрезмерным, поскольку в тождестве этапов, как уже говорилось, выражена внутренняя определенность химической материи как способного к саморазвитию предмета.

90

«Тождество» имеет два смысловых полюса. Один из них можно назвать суммативно-внешним. Если, например, к некоторому множеству деталей конструктора добавить еще несколько, получится новое множество. Содержанием их тождества явится первое из них, а содержанием различия – добавленные предметы. На этом полюсе тождество не влияет на характер различий: можно было добавить другие детали. Второй полюс – внутреннее тождество предметов, неразделимых физически на тождественные и различные составляющие. Этому, прежде всего, соответствует отношение общего и особенного в предметах.

Примечательно, что чем богаче содержанием общее, тем более им ограничены в вариантах и в этом смысле детерминированы особенное и различия: сравним, например, общее как «химическое соединение» и как «кремнийорганическое соединение» (закрыв глаза на разную степень их общности).

В понятии этапа и его результата тоже можно усмотреть два смысла в зависимости от того, идет ли речь обо всем химическом веществе Вселенной или только о той его части, которая существенно изменяется за соответствующее этапу время. В первом случае каждый этап что-то прибавляет к содержанию химической реальности в целом, поскольку в ней сохраняются результаты предыдущих этапов. Однако в этом случае теоретически возможно как бы отставание тождества от этапа: содержание результата предшествующего этапа, выступая содержанием тождества ему следующего этапа, не кажется априори «образцом» добавляемого к нему нового содержания. Теоретически это не исключает случайности последнего по отношению к первому. Если же с этапами ассоциировать только существенно изменяемые части вещества Вселенной, на первый план выходит их внутреннее, а не суммативно-внешнее (как в первом случае) тождество. В данном случае основным содержанием тождества уже нельзя считать то, к чему добавляется некое новое содержание, а только –

сторону самого возникающего нового содержания. Она должна при-

сутствовать в нем не как его «физически» унаследованная часть, а как общее в особенном. Чем богаче содержанием это общее, тем более оно способно детерминировать особенное, тем выше степень организованности и закономерности процесса эволюции химической материи.

К названным полюсам и смыслам нельзя относиться по принципу «или-или». Они переплетаются и дополняют друг друга. С одной стороны, природа – не конструктор, добавляемая часть, конечно, зависит от уже существующей части, и они обязательно имеют общие стороны в своем содержании. С другой стороны, содержание разли-

91

чий результатов предшествующих и последующих этапов, конечно, не вытекает непосредственно из содержания их внутреннего тождества. Различия возникают на его основе в зависимости от конкретных условий, которые первые этапы предоставляют вторым.

Эту основу можно понимать как единую для всех этапов про-

грамму неоднократного развертывания одного и того же общего содержания. На разных этапах она выполняется разными объектами и отношениями, наличие и особенности которых первоначально определяются конкретными результатами ее прошлой реализации. Эволюционное усложнение химической материи как целого предстает тогда

ееобогащением от этапа к этапу все новыми вариантами реали-

зации данной программы. Поэтому именно определение содержания тождества этапов химической эволюции позволяет разделить ее на естественные, вытекающие из внутренней определенности химической материи отрезки. Оно позволяет создать их «эволюционную систематику», способствующую пониманию структуры эволюционных изменений химической материи не только самой по себе, но и в каче-

стве низшей основы биологического и социального, предсказанию пока не развернувшихся ее этапов. Понятие этапа химической эволюции должно быть пригодным для разделения всей – и после появления живого и социального – эволюции химической материи как однород-

ного в своей сущности процесса, отражать принцип его собственной,

внутренней организации, сколько бы и в каких условиях он ни совершался.

Теоретическим условиям, которые предъявлены нами к «этапу химической эволюции», наиболее соответствуют понятие основной полноты возможного содержания химической материи и понятие

ееформ. Содержание основной полноты, очевидно, является содержанием тождества результатов всех этапов химической эволюции. Формы этой полноты отличают результаты разных этапов, поскольку имеют, кроме содержания основной полноты, особенные содержания

ее«оболочек». Довольно богатое содержание основной полноты существенно ограничивает вариации ее форм и этим детерминирует их как общее – особенное. Поскольку каждый этап есть постепенное достижение этой полноты, его тождество в этом отношении другим этапам не уменьшается, а возрастает к его окончанию, так что в итоге

основная полнота в одной из своих форм становится условием, определяющим особенности ее следующей формы. (Можно заметить также,

что результат ступени отличается от результата этапа, так сказать, частичностью или неполнотой этой полноты.)

92

Если учесть, что биологическая эволюция и социальный прогресс имеют химические основы, нужно предположить, что эволюция химической материи должна включать множество (возможно – неограниченное) этапов. Однако под химической эволюцией обычно понимают развитие химической материи от ее появления до возникновения жизни. В этом свете следует выделить два этапа химической эволюции – этап становления геохимической формы основной полноты возможного химического содержания и следующий за ним этап становления биохимической формы этой полноты. С «точки зрения» живого они являются этапами формирования необходимых ему внешних условий и собственно предбиологической эволюции или биогенеза.

Иногда химическую эволюцию делят на отрезки, отмеченные появлением все более сложных соединений, входящих впоследствии в состав живой материи1. Иногда – появлением основных микро- и макроформ химической организации вещества2. Однако статус таких отрезков остается неясным без их привязки к названным этапам. Например, некоторые биологически значимые соединения образовались и присутствуют в межзвездной среде, они же возникают вновь в результате геохимических процессов на Земле. Очевидно, что порождающие их отношения, их будущее и роль в химической эволюции при этом существенно различаются и могут быть правильно интерпретированы только при их отнесении в одном случае к этапу становления внешних условий живого, в другом – к биогенезу.

Этапы химической эволюции различаются конкретными результатами, причинами и механизмами, отношениями участников и т.п., у них разные пространственно-временные масштабы, поэтому пе-

реход от их тождества к их специфике и различию – сюжет для двух связанных, но отдельных рассказов. Первый из них – этап становле-

ния геохимической формы основной полноты содержания химической материи.

Его составляющими являются процессы химического субстратного синтеза, опосредованного – как своим моментом – химическим распадом или диссоциацией. Они имеют множество направлений в зависимости от набора и количественного соотношения участвующих в каждом химических элементов и соединений, а также – от внешних условий. Химические синтезы связаны своими исходными веществами и продуктами в цепочки разной длины. Эти цепочки являются отдельными направлениями эволюционного усложнения вещества. Возможен переход части вещества из одних цепочек в другие, так что разные направления эволюционного усложнения вещества «сшиты» этими переходами в подобие сети.

93

Философское обсуждение организации этой сети требует ее привязки к общим направлениям, составляющим в их единстве мировой процесс развития материи. Главным из них является магистральное направление, на котором возникают известные нам основные формы материи, совершаются переходы от физической к химической, биологической и, наконец, социальной форме материи. В каждом из таких переходов дальнейшее развитие предшествующей формы мате-

рии раздваивается на направления развития включенного и не вклю-

ченного («свободного») в следующую форму материи низшего3. В этом свете, например, химический этап магистрального направления развития материи связан отношениями взаимной зависимости с направлениями эволюции включенной в химическую материю части физической материи и эволюции «свободной» части последней.

Однако сам химический этап магистрали единого мирового процесса при ближайшем рассмотрении обнаруживает внутреннюю неоднородность. Она состоит в том, что одна часть химического вещества Вселенной изменяется в направлении включения в состав живого, а другая постепенно приобретает вид не включенного в живое химического. С начала своей эволюции химическая материя постепенно раздваивается на части – в конечном счете – включенную в живое и свободную от этого. Направление формирования первой части, которое непосредственно ведет вещество к включению в живое, можно по аналогии назвать магистралью химической эволюции. Направления, закрывающие своим продуктам этот переход, готовящие их к роли «свободного» низшего, будем именовать тупиковыми направлениями или, коротко, тупиками. Термин не имеет негативного оценочного смысла, ему соответствует лишь объективное отличие окончательных результатов этих направлений от результата магистрали.

Можно предположить, что природа и отношения магистрали и тупиков как главных составляющих эволюционного процесса, охваты-

вающего химическую материю Вселенной, существенно детерминируют его первый этап. Сказать – как, можно после их более подробной характеристики.

Магистраль, в отличие от тупиков, одна. Ее ступени являются последовательным усложнением вещества, исходно представленного элементами-органогенами, до состояния, в котором оно может включиться в живое в качестве его химической основы. Прямое отношение магистрали к биогенезу и необходимость научного объяснения происхождения жизни, сделали магистраль и ее отдельные ступени предметом многочисленных экспериментов и теоретических исследований, позволивших открыть внутренние химические закономерности этого

94

направления эволюции вещества. Схематически наиболее крупные ступени магистрали отражает таблица 1, составленная по работам 60- 70-х годов ХХ в., на которые пришелся пик естественнонаучного интереса к проблеме4.

Магистраль химической эволюции

Порядок ступеней магистрали и содержание их результатов

6 химическая основа первых живых систем

5надмолекулярные комплексы биополимеров, «протоклетки»:

коацерваты, протеиноидные микросферы и т.п. системы

4биополимеры: полипептиды (белки), полинуклеотиды (нуклеиновые кислоты), полисахариды

3биомономеры: аминокислоты; нуклеиновые (азотистые) основания (аденин, тимин и др.), другие гетероциклические соединения (например, порфирин); моносахариды

2 органические соединения типа RCN, RCHO, RCOOH, RCH2OH и другие (R – радикал, например, Н- или CH3-)

1 простые и в основном неорганические соединения:

H2, N2, H2O, CO, CO2, HCN, NH3, CH4, H2S

0 элементы-органогены: H, O, C, N, P, S

Основанием отнести соединение к магистрали является его присутствие в живом и/или его способность к дальнейшему восхождению по ее ступеням без глубокой предварительной деструкции. Поскольку переходы от одной из отмеченных в таблице ступени к другой могут обеспечивать цепочки реакций, их продукты тоже относятся к магистрали, так что реально у нее больше ступеней и намного больше соединений, чем показано в таблице.

Первый вопрос, на который следует ответить при обсуждении проблемы отношения магистрали к детерминации этапа становления геохимической формы основной полноты химической материи, состоит в следующем. Отличаются ли химические реакции, лежащие на магистрали, от других реакций, в которых могут преобразовываться принадлежащие ей соединения, чем-нибудь, кроме нашего интереса к ним? Является ли магистраль только линией, которую мы провели на карте моря возможных химических синтезов, или она действительно присутствует в нем как устойчивое, относительно самостоятельное те-

чение? Существует ли естественная химическая необходимость, ко-

торая заставляет вещество двигаться именно в магистральном направлении?

95

Ее открытие явилось главным результатом многочисленных экспериментов по синтезу органических соединений в «примитивных» условиях – в отсутствии специально подобранных факторов, которые заведомо ориентировали бы его направленность. Исходными веществами в таких экспериментах были разные сочетания соединений той или иной ступени магистрали – от первой до четвертой, а продуктами их, не направляемых искусственно, реакций оказывались преимуще-

ственно объекты ее следующих, расположенных выше ступеней5. Ситуация напоминает сюжет КВНовской шутки о крестьянах какой-то южной республики: что бы они ни сеяли, рос исключительно мак, – и всерьез говорит о следующем: «Несмотря на то, что в… экспериментах образовывались и соединения небиологического характера, тенденция в пользу образования соединений, входящих в состав живой материи, проявилась уже задолго до появления первых форм жизни»6. Эксперименты явно свидетельствуют, что данная тенденция коренит-

ся в физических и химических свойствах самих элементоворганогенов и их магистральных соединений, что они сами делают

наиболее вероятными для себя те из их возможных преобразований, которые ведут к живому веществу. Эта тенденция была удачно характеризована Д.Кеньоном как биохимическое предопределение.

Подобно тому, как эмбриональное развитие организма в значительной мере предопределено свойствами ДНК его зародышевой клетки, развитие вещества в направлении живой материи предопределено свойствами ее собственных исходных материалов, начиная элементамиорганогенами. Магистраль, таким образом, должна существовать как самовыделенное и, следовательно, относительно независимое и устойчивое течение в море химических преобразований вещества Вселенной.

Второй вопрос, который возникает при обсуждении проблемы отношения магистрали к детерминации первого этапа химической эволюции, касается производительности магистрального направления развития вещества. Насколько мощным является это течение? Насколько распространены во Вселенной продукты разных ступеней магистрали?

Исходя из распространенности элементов-органогенов, можно было предполагать, что магистрали и ее продуктам принадлежит значительная часть химического вещества Вселенной. Фактическое подтверждение этого стало революцией в космохимии. В межзвездной среде обнаружены все продукты первой ступени магистрали, все – второй ее ступени и даже некоторые (например, аминокислота глицин) – третьей7. Подавляющее число 5-13-атомных молекул межзвезд-

96

ной среды принадлежит органическим соединениям, и большинство из них «непосредственно причастно к привычным для нас биоорганическим соединениям или очень легко может трансформироваться в них»8, т.е. должно быть отнесено к магистрали химической эволюции. Продукты ее третьей ступени – многие из аминокислот, несколько нуклеиновых оснований, жирные кислоты, порфирин (он входит в состав хлорофилла, гемоглобина и других биологических молекул) – обнаружены в веществе метеоритов и лунного грунта. Ни в этом веществе, ни в веществе межзвездной среды не зафиксировано присутствие соединений ее четвертой ступени – биополимеров, однако в одном из богатых органическим веществом метеоритов, по-видимому, марсианского происхождения есть соединения, которые могут быть продуктами их высокотемпературного преобразования. В нем же находятся окаменелости, размером и формой соответствующие бактериальным клеткам9 или сравнимым с ними «протоклеткам». Это, во всяком случае, свидетельствует, что четвертая и, в особенности, пятая ступени магистрального синтеза связаны с телами планетных размеров, тем более что пятая – явно нуждается в жидководной фазе.

Нас интересует не просто «что» и «где», но и «сколько» – масса вещества, находящегося на разных ступенях магистрали. Ее прямая оценка пока невозможна, но по тому, к каким астрономическим объектам приурочены продукты этих ступеней, можно грубо судить о соотношении их масс. В каком-то приближении оно подобно соотношению совокупных масс этих объектов. Продукты первой и второй ступеней входят в вещество газово-пылевых облаков галактик. Их поперечник может достигать 100 световых лет, а плотность – быть в 10100 раз больше плотности вещества в пространстве между ними; в окрестностях Солнца их масса почти равна массе звезд10. Даже если их основное вещество – водород и гелий, доля их магистральных соединений все же сопоставима с массой звезд. По некоторым данным концентрация органических молекул в облаках может быть колоссальной для межзвездной среды: сенсационным было, например, открытие облаков этилового спирта плотностью 1012-1013 молекул в 1см3 11. Масса продуктов третьей ступени сопоставима, вероятно, с совокупной массой объектов от метеоритных до планетных размеров, которая заведомо ниже массы звезд. Масса же продуктов четвертой и, особенно, пятой ступеней еще меньше: она сопоставима с массой уже только части планет – тех, у которых, как минимум, есть жидкая водная фаза. В итоге масса живого вещества оказывается ничтожной по сравнению с массой элементов-органогенов.

97