Прежде всего, говоря об общих принципах построения общей теории глобального эволюционизма следует исходить из представления, что сама теория, ее сущность, ее структура должны быть адекватны изучаемому, описываемому объекту – Миру, находящемуся в процессе эволюции. Какие выводы можно сделать исходя из этого самого общего взгляда?

Во-первых, общая теория глобального эволюционизма, прежде всего, должна быть сама эволюционной системой. А это значит, что для того, чтобы корректно описывать закономерности эволюционных переходов, она сама должна быть саморазвивающейся системой, продуцирующей категории, понятия и законы непосредственно в процессе своего развития.

Во-вторых, поскольку мы наблюдаем, что все виды движения в процессе эволюции обуславливают возникновение последующих систем, и не сводятся к ним, а продолжают функционирование в качестве равновесных систем, то и частные науки, описывающие эти движения (физика, химия, биология и др.) не должны быть сводимы друг к другу. И, следовательно, научное описание какого-либо вида движения (в частности, физического взаимодействия) не может рассматриваться как частный случай научной системы, описывающей последующий вид (а именное такой подход, направленный на представление тех или иных научных теорий как частных решений некой обобщенной системы практикуется в современной науке).

Общая теория глобального эволюционизма в полном законченном виде должна представлять собой философскую систему в которой прослеживается эволюция Мира, в форме последовательного вывода взаимообуславливаемых категорий (определений). Различные части (этапы) этой логической системы должны однозначно соответствовать различным этапам эволюции Мира (отдельным видам движения).

Общая теория глобального эволюционизма не включает в себя остальные наука в качестве «частных решений», а лишь определяет их логическую взаимосвязь, указывая, что в рамках каждой из этих научных систем, должен присутствовать механизм развития приводящий к внутренним противоречиям данной системы, которые разрешаются лишь при переходе к следующему этапу, к следующей системе.

9.7. Характерные черты эволюционного процесса

Эволюция есть, по-видимому, следствие принципа дополнительности Вселенной или является следствием принципа Ле Шателье (на любое изменение Вселенная откликается возникновением процессов, тормозящих данное изменение): рост энтропии Вселенной вызывает процессы, сдерживаю-

221

щие этот рост, то есть направленные на рост негэнтропии, а значит, на возникновение и усложнение упорядоченных структур (самоорганизация).

Для усложнения своей структуры природа задействует «взрывной механизм». То есть по мере расширения, являющегося результатом предыдущего взрыва, происходят локальные сжатия (консолидация) элементов (например, свободное расширение в пространстве облака водяного пара приводит к уменьшению его температуры и конденсацию молекул воды в капли), на более высоких стадиях эволюции консолидация принимает форму агрегации (например, рост численности людей на планете сопровождается тенденцией к концентрации людей в крупных городах). Сжатие останавливается внутренними процессами (например, сжатие звезды останавливается внутренним давлением разогретых недр; концентрация людей в городах сопровождается ростом их агрессивности, тормозящей дальнейшую консолидацию), после чего система стабилизируется.

В стабилизировавшейся системе происходит организация внутренней структуры, своего рода поиск энергетически выгодной внутренней организации, которая удовлетворяла бы принципу оптимальности (в недрах звезды идет синтез тяжелых элементов; в городах формируется инфраструктура, принимаются законы, регламентирующие внутренние отношения и снимающие остроту внутренних противоречий). За счет высвободившейся энергии происходит прогрессирующее усложнение форм организации. Когда резервы синтеза новых структур исчерпаны (например, звезда практически исчерпывает все термоядерное топливо) система становится нестабильной и взрывается. Социальные системы эволюционируют, по-видимому, аналогичным образом. На месте социального взрыва остается упорядоченная структура, хранящая в себе «достижения» целесообразности, найденные в предыдущем периоде. Именно по такому алгоритму формировались, муравейники, термитники, пчелиные семьи и т.п. Еще раньше по такому же алгоритму из одноклеточных существ формировались многоклеточные организмы. Сейчас мы являемся свидетелями формирования похожей структуры на базе людей.

Алгоритм поиска новых форм системной организации Тейяр де Шарден назвал «тактикой пробного нащупывания». Согласно Шардену жизнь действует путем создания множества различных вариантов (мутаций), которые, расширяясь во всех возможных направлениях, обязательно найдут наиболее удачную организации живых существ, отвечающих требованиям внешней среды в данный момент времени. В этом сочетаются слепая фантазия больших чисел и определенная целенаправленность. Это не просто случай, с ко-

222

торым его хотели смешать, но направленный случай. Все заполнить, чтобы все испробовать. Все испробовать, чтобы все найти».

Когда какой-то вид сталкивается с определенной проблемой, например с изменением условий существования, то в нем увеличивается количество мутаций, которые «прощупывают» все возможные варианты изменения структуры организма. Неудачные мутации «забраковываются» внешней средой. Среди огромного количества вариантов обязательно найдутся такие, для которых новые условия среды окажутся наиболее оптимальными. Такие решения получают преимущества во внутривидовой конкуренции, быстро заполняя собой имеющиеся экологические ниши. Остальные уходят с арены жизни, обогатив ее опытом ошибок. Они как бы отдает свою жизненную силу тем, кто «угадал» правильный путь. Все работает на благо выживания вида в целом, а не отдельной особи.

Если изобразить этот процесс в виде графа решений, то мы увидим, что из одной исходной точки выходит множество ветвей, большинство из которых оканчиваются достаточно быстро, другие же наоборот усиливаются и расширяются (рис. 9.2). Процесс завершается формированием нескольких устойчивых ветвей (фил), которые в дальнейшем структурно практически не изменяются. Происхождение видов обычно изображают в форме так называемого филогенетического дерева, построенного по оси времени (рис. 9.3). Ветви дерева называются филами. Точки разветвления фил называются мутовками. В мутовках берет начало целый букет новых видов. Некоторые уже вымерли, другие дошли до наших дней, третьи породили новые мутовки и ушли с арены жизни. Особенность мутовки в том, что в одно время рождаются самые непохожие друг на друга организмы. Будущее принадлежит лишь некоторым мутантам, которые появляются практически сразу же в законченном виде, то есть без каких либо промежуточных звеньев.

223

9.8. Структура живых существ. Деление клетки

Специфика жизненных процессов тесно связана с чрезвычайно сложны-

ми органическими соединениями: белками и нуклеиновыми кислотами.

Взаимодействие с внешней средой осуществляется за счет обменных процессов. Единство живой материи на всех уровнях ее развития представлено этими двумя классами молекул. Именно они составляют основу жизни. Почти все живые организмы состоят из клеток (кроме вирусов и фагов). Вирусы занимают промежуточное положение между живым и неживым и сочетают в себе свойства и живого и неживого. Вирусы состоят из белковых молекул и нуклеиновых кислот и не имеют собственного обмена веществ.

Клетка состоит из оболочки (мембраны), наполненной протоплазмой, в которой происходят определенные процессы обмена веществ, синтез белка и т.д. и ядра (или нуклеотид) с генетическим аппаратом.

Уникальной особенностью живого является его самовоспроизведение, которое осуществляется на основе матричного принципа синтеза макромолекул. ДНК, хромосомы и гены как главные управляющие системы живых организмов обладают высокой стабильностью к идентичному самовоспроизведению, что обеспечивает передачу наследственных признаков ряду поколений. В изменяющихся условиях среды достаточно стабильное генное управление претерпевает некоторые структурные изменения. Эти изменения, мутации в выжившем и изменившемся в соответствии с условиями среды организме передаются по наследству по матричному признаку. Это приводит к разнообразию живой материи.

Вся наследственная информация у живых организмов заложена в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты), т.е. ДНК выполняет функции хранения информации и передачи потомкам. Реализация этой информации связана с участием молекул РНК (рибонуклеиновые кислоты) - РНК участвует в биосинтезе белков (трансляции и транскрипции). ДНК и РНК были выделены из ядер клеток и поэтому получили название нуклеиновых, то есть ядерных кислот. Наследственная информация передается с помощью генов, участков молекул ДНК.

Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственности, а также участие их в синтезе белка и обмене веществ были окончательно выяснены лишь в середине 20-го века. Ф 1953 г. Американскими учеными Д. Уотстоном и Ф. Криком была предложена и экспериментально подтверждена гипотеза о структуре молекулы ДНК как материального носителя генетической информации.

224

Строение и поведение организма в значительной мере определяется его генотипом, основу которого составляет набор хромосом. Каждая хромосома представляет собой свернутую молекулу ДНК, в структуре которой в зашифрованном виде хранится информация о структурах белков. Молекула белка представляет собой цепь из последовательно расположенных аминокислот, а молекула ДНК сложена из последовательно расположенных четырех видов нуклеотидов. Три нуклеотида (триплет) соответствуют определенной аминокислоте в составе белка. Последовательность таких триплетов на определенном фрагменте молекулы ДНК (данный фрагмент называется геном) кодирует последовательность соответствующих аминокислот в молекуле белка. Код этот в настоящее время расшифрован. Триплет позволяет реализовать 43 = 64 различных сочетаний нуклеотидов (всего используется 4 различных нуклеотида). Всего таким образом можно закодировать присутствие в молекуле белка до 64 различных видов аминокислот (задействовано всего 20).

Как рождалась таблица генного кода, нам неизвестно. Несомненно лишь то, что в принципах кодировки присутствует доля свободы выбора. Код ДНК также призван обеспечить совместимость (родство) биосистем.

Ген – это участок молекулы ДНК, хранящий и передающий наследственную информацию. Ген — материальный носитель наследственной информации, совокупность которых родители передают потомкам во время размножения. Геном – это совокупность всех генов организма.

Когда журналисты пишут о том, что недавно расшифрован генетический код человека – это грубая терминологическая ошибка. Генетический код человека расшифрован тогда же, когда и всех остальных живых существ – в 60-х годах XX века. Недавно расшифрован геном человека, то есть полная последовательность нуклеотидов всех молекул ДНК.

С химической точки зрения, ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков, нуклеотидов. В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов) макромолекула ДНК состоит из двух цепей. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали». В ДНК встречается четыревидаазотистыхоснований(аденин-А, гуанин-Г, тимин-Тицитозин-Ц).

Чтобы лучше представить ДНК, можно вообразить длинную лестницу. Вертикальные стойки этой лестницы состоят из молекул сахара, кислорода и фосфора. Важную функциональную информацию в молекуле несут ступеньки лестницы. Они состоят из двух молекул, каждая из которых крепится к одной из вертикальных стоек. Эти молекулы — четыре азотистых основания

225

—представляют собой одиночные или двойные кольца, содержащие атомы углерода, азота и кислорода и способные образовывать две или три водородные связи с другими основаниями. Форма этих молекул позволяет им образовывать связи — законченные ступеньки — лишь определенного типа: между А и Т и между Г и Ц. Другие связи возникнуть не могут. Следовательно, каждая ступенька представлена либо А—Т либо Г—Ц. Теперь вообразите, что вы берете собранную таким образом лестницу за два конца и скручиваете

—вы получите знакомую двойную спираль ДНК. Диаметр двойной спирали ДНК20 ангстрем (см. рис. 9.4).

Считывая ступеньки по одной цепи молекулы ДНК, вы получите последовательность оснований. Представьте, что это сообщение, написанное с помощью алфавита всего из четырех букв. Именно это сообщение определяет химические превращения, происходящие в клетке, и, следовательно, характеристики живого организма, частью которого является эта клетка. На другой цепи спирали никакой новой информации не содержится, ведь если вам известно основание, которое находится на одной цепи, вы знаете и то, какой должна быть вторая половина ступеньки. В некотором смысле две цепи двойной спирали относятся друг другу так же, как фотография и негатив.

Рис. 9.4. Двойная спираль ДНК

Когда клетка приступает к делению ферменты начинают «расстегивать» лестницу ДНК, как застежку-«молнию», обнажая индивидуальные основания. Другие ферменты присоединяют соответствующие основания, находящиеся в окружающей жидкой среде, к парным «обнажившимся» основаниям

— А к Т, Г к Ц и т. д. В результате на каждой из двух разошедшихся цепей

226

ДНК достраивается соответствующая ей цепь из компонентов окружающей среды, и исходная молекула дает начало двум двойным спиралям.

Таким образом, молекула ДНК, состоящая из двух спиралей, удваивается при делении клетки. Удвоение ДНК основано на том, что при расплетении нитей к каждой нити можно достроить комплементарную копию, таким образом получая две нити молекулы ДНК, копирующие исходную.

ДНК – единственное вещество, способное к самовоспроизведению своей структуры. ДНК, хранящаяся и работающая в клеточном ядре, копирует не только саму себя. В нужный момент определенные участки ДНК (гены) воспроизводят свои копии в виде химически подобного полимера – рибонуклеиновой кислоты (РНК), которые в свою очередь служат матрицами для производства всех необходимых организму белков. Именно белки, по мнению большинства ученых, определяют все признаки живых организмов. Также в начале 80-х установили способность РНК к саморепродукции в отсутствии белковых ферментов. ДНК – РНК – белок: вот центральная догма всей молекулярной биологии.

Процесс репликации происходит с большой точностью, но не абсолютной. Иногда бывают ошибки, то есть вставляет не тот нуклеотид, который был в матричной молекуле ДНК, примерно с частотой 10-6. Уровень ошибок при репликации ДНК у человека оценивается как 10-7 – 10-8 . Точность репликации может быть разной на разных участках ДНК, есть участки с повышенной частотой мутаций и есть участки более консервативные, где мутации происходят редко. И в этом следует различать два разных процесса: процесс появления мутации ДНК и процесс фиксации мутации. Ведь если мутации ведут к летальному исходу, они не проявятся в следующих поколениях, а если ошибка не смертельна, она закрепится в следующих поколениях, и мы сможем ее проявление наблюдать и изучить.

Хромосомы человека в общей сложности содержат приблизительно 3 миллиарда пар оснований нуклеотидов ДНК, в которых по оценкам содержится 20000-25000 генов. В ходе исследований выяснилось, что человеческий геном содержит значительно меньшее число генов, нежели ожидалось. Интересно, что число генов человека не намного превосходит число генов у более простых модельных организмов, например, дрозофилы. Только для 1,5% всего материала удалось выяснить функцию, остальная часть составляет так называемую мусорную ДНК.

В процессе жизнедеятельности разные клетки оказываются в разных условиях внутренней среды организма. Поэтому у разных клеток активизиру-

227