П Р И Л О Ж Е Н И Е Б : Т Е О Р Е Т И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы Н О В О Й К О Н Ц Е П Ц И И 1 2 1
Значимость принципа сопряженных подсистем признается все больше и больше (Белкин, 2000) и он начинает применяться для системного анализа проблем биологии (Алексахин, Ткаченко, 1977), социологии (Гилинский, 2007), управления (Лазуткин, 2011), и культуры (Тишкина,
2010).
Истоки латеральной асимметрии
Корни зеркальной и цис-транс асимметрии уходят в изомерию молекул. Атом углерода с 4-мя разными радикалами образует два объемных зеркальных изомера: L и D, а атом платины (с координационным числом 4), с двумя разными радикалами Pt (NH3)2Cl2, образует два плоских цис-транс изомера (Рис. Б.6). В неживой природе L и D-изомеры перемешаны. В живых системах, при полимеризации мономеров, происходит их сегрегация: молекулы ДНК строятся только из D-сахаров (Dc), а молекулы белков, только из L-аминокислот (La).
Рис. Б.6 Изоморфизм агрегатных фаз, транс и цис изомеров, техники, половых форм и симметричных (С), транс (Т) и цис (Ц) организмов (Геодакян, 2005).
1 — S-T диаграмма фаз простого вещества. При Т = 0, S = 0. (3-й закон термодинамики. С ростом Т, растет S
2 — Кристаллы С, Т, Ц форм. n - число осей зеркальной симметрии. S = f(n). С ростом асимметрии растет S.
3 — Молекулы С, Т, Ц изоме ров. С ростом симметрии растет S и устойчивость при высоких температурах.
4 — Аналог С, Т, Ц структур (пропеллер). Независимо от материала, с ростом симметрии растет устойчивость.
5 — Аналоги по полу: гермафродиты, раздельнополые.
6 — Дисперсии симметричных, транс и цис особей и половых форм. 7 — С, Т, Ц формы организмов. С ростом V растет дисперсия.
Тm , ТB — точки плавления и кипения; ∆Hm , ∆Hvap — энтальпия плавления и испарения.
1 2 2 П Р И Л О Ж Е Н И Е Б : Т Е О Р Е Т И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы Н О В О Й К О Н Ц Е П Ц И И
Есть существенная разница между L-D и цис-транс изомерами. Первые по большинству физических и химических свойств неотличимы друг от друга, но резко отличаются по вращению плоскости поляризации света, и по физиологической активности. Вторые отличаются друг от друга и в термодинамическом плане, то есть структурно. Термодинамические особенности цис-транс изомеров можно использовать для понимания свойств цис-транс организмов.
Известно, что у транс молекул, как более симметричных (упорядоченных), меньше энтропия и больше энтальпия, то есть выше устойчивость при низких температурах, тогда как, у цис изомеров, все наоборот: молекулы более асимметричны (разупорядоченны), поэтому больше энтропия, меньше энтальпия и выше устойчивость при высоких температурах.
Изоморфизм структур, независимо от уровня организации и конкретного воплощения, позволяет думать, что аналогичное соотношение должно существовать и между транс и цис организмами. Технические системы, допускающие цис-транс структуры (4-х лопастной пропеллер, центрифуга, 4-х рожковая люстра) проявляют более высокую устойчивость транс- структур. Следовательно, разная устойчивость связана именно с цис-транс структурой. На Рис. Б.6 сопоставлены три типа организмов с изоморфными по структуре системами. Видно, что транс-структура (правшество), как более симметричная, должна иметь узкую дисперсию фенотипов (аналог энтропии) и проявлять более высокую приспособленность (устойчивость) в стабильной среде (аналог низких температур), а цис-структура, левшество, наоборот, как более асимметричная, должна иметь широкую дисперсию и высокую приспособленность в изменчивой среде (аналог высоких температур).