взаимодействия происходят только в газообразной или жидкой среде.
Таким образом, модель эволюции косной материи раскрывает непрерывное и нелинейное усложнение структур, типов взаимодействия и сред существования во Вселенной. Переход от физических к химическим типам взаимодействия и от физической к химической среде существования, связан, прежде всего, с переходом от взаимодействий при помощи физических агентовпереносчиков, к непосредственному взаимодействию молекул в жидкой и газообразной среде. Благодаря этим качественным переходам наиболее развитые структуры косной материи (молекулы и макромолекулы) обрели новые способности:
1. Более эффективно перерабатывать вещественные, энергетиче-ские и информационные ресурсы;
2. Активней перемещаться в определенных средах;
3. В ходе взаимодействия изменять свой состав и строение.
Усилиями Оксфордского и Кембриджского университетов в Ве-ликобритании, университетов в США: Йельского, Колумбия, Нью-Йоркского, Rutgers и Калифорнийского университета в Санта¬-Круз, а также благодаря финансированию Фонда Джона Темплтона, в 2009 году была создана небольшая группа ученых для построения современной модели эволюции Вселенной. Результатом сотрудничества физиков, математиков и философов, с целью выявления и изучения основополагающих вопросов в космологии, в рамках философии космологии, явилась представленная на картинке выше модель эволюции Вселенной, раскрывающая современное понимание основных этапов формирования и развития нашей Вселенной .
Глава 7.
МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ
Понятие «живая материя» – это современная интерпретация вве-денного В. Вернадским в начале ХХ столетия в научный оборот понятия «живое вещество». Несмотря на то, что В. Вернадский изначально рассматривал живое вещество не столько как планетарное, сколько как космическое явление , в науке и философии даже спустя сто лет к пониманию живой материи как космического явления относятся весьма настороженно.
На сегодняшний день о живой материи как космическом явлении мы можем судить исключительно по её эволюции в масштабах Земли и околоземном пространстве. Убедительных доказательств существования и развития живой материи в открытом космосе или на других космических объектах нет. Но, на наш взгляд, только недостаточное совершенство техносферы мешает человечеству обнаружить живую материю в масштабах космоса. Мы убеждены, что, несмотря на пока еще отсутствующую доказательную базу, живая материя не только довольно масштабно и в различных эволюционных состояниях представлена во Вселенной, но и оказывает определенное влияние на протекание космических процессов и явлений.
Зарождение живой материи – абиогенез – возможен только на отдельном космическом объекте с определенными физико-химическими характеристиками. Шведский биолог Антонио Ли-маде-¬Фариа одним из первых попытался показать закономерный переход физико-¬химических процессов в биологические . Возникшая в специфических геологических средах живая материя, под влиянием универсальных факторов и причин эволюции, начинает непрерывно и нелинейно самоусложняться, усложняя не только структуру вещества и типы взаимодействий, но и среды существования. Жизнь становится частью планетарной эволюции, постепенно превращаясь в доминирующую силу. Осуществляя в условиях космических объектов масштабный круговорот вещества, энергии и информации, совершенствуя способы перемещения, живая материя с течением времени, преодолевает планетарный масштаб деятельности и начинает влиять на эволюцию звездных систем, а через них и на галактические процессы. И в этом плане Джеймс Лавлок и другие ученые правы, когда рассматривают эволюцию отдельных космических объектов, как эволюцию суперорганизма, в котором доминирование геологических процессов сменяется доминированием экологических систем.
В эволюционной биологии нет устоявшейся модели эволюции живой материи. Существует проект эволюционной модели – синте-тическая теория эволюции. Классическими в этой области считаются исследования Джона Бёрдона Холдейна, Рональда Фишера, Сьюэла Райта, Феодосия Григорьевича Добржанского, Джорджа Ледьярда Стеббинса, Эрнста Майра , Джорджа Гейлорда Симпсона, Джулиана Сорелла Хаксли , Сергея Сергеевича Четверикова, Юрия Александровича Филипченко , Николая Ивановича Вавилова , Ивана Ивановича Шмальгаузена , Николая Владимировича ТимофеевРесовского и многих других.
Рассмотрим модель усложнения живой материи через призму предложенных нами универсалий эволюции. При рассмотрении усложнения структуры вещества, типов взаимодействия и сред существования биологических организмов, мы будем опираться на богатый фактический материал, главным образом, из монографий А. Маркова «Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы» и Ю. Чайковского «Наука о развитии жизни. Опыт теории эволю-ции» .
I. Непрерывное и нелинейное усложнение структуры живой материи.
В последние десятилетия вопросами эволюции структур живой материи активно занимается молекулярная биология. Авторитетны в этой области работы лауреатов Нобелевской премии Джеймса Дьюи Уотсона, Фрэнсиса Крика, Маршалла Уоррена Ниренберга, Хара Гобинда Корана, Роберта Уильяма Холли, Уолтера Гилберта, Фредерика Сенгера, Хоуарда Мартина Темина, Дэвида Балтимора, а также Метью Мезельсона, Франклина Стеля, Эдварда Стила и многих других ученых. Обзоры открытий и достижений в молекулярной генетике приведены в работах: Ю. Филипченко , М. Голубовского , Д. Гродницкого , П. Кейлоу , А. Маркова , В. Назарова , А. Северцова , Э. Стила и многих других.
Исходное и определяющее пространство живой материи в совре-менной биологии называют «протоклеткой» или «протобионтом» . Первичное формирование и развитие протоклеток происходит в неравновесной химической среде, образованной высокоорганизованными (молекулярными) структурами косной материи.
В отличие от предшествующих одноуровневых структур косной материи, протоклетки имеют двухуровневую организацию, которая позволяет структурам живой материи не просто усложняться, а ус-ложняться через самовоспроизведение (репликацию), саморегуля-цию и самоорганизацию. В предыдущей главе мы отметили, что усложнение одноуровневых организаций косной материи осуществляется за счет воздействия регуляторного компромисса и вариативности самих факторов и причин эволюции. Одноуровневое непрерывное и нелинейное блочное усложнение за счет комбинирования элементов различной сложности в более сложные структуры, прослеживается вплоть до молекул, которые рассматриваются в классической теории химического строения как наиболее сложные, но, одновременно, наименее стабильные частицы вещества. С точки зрения квантовой механики молекула представляет собой систему из электронов и атомных ядер, взаимодействующих между собой.
Анализ истории нашей Вселенной показывает, что молекулярная структура – это предел непрерывного и нелинейного блочного усложнения одноуровневых структур и связанных с ними взаимодействий и сред существования. Дальнейшее усложнение одноуровневых молекулярных организаций остановилось из¬-за невозможности достижения регуляторного компромисса.
Но природа нашла иной выход. В химических средах стало воз-можным формирование двухуровневых блоков, состоящих из сложных молекул с различной функциональной активностью. Регуляторный компромисс в этих сложных двухуровневых организациях был достигнут благодаря тому, что прежде чем распасться (погибнуть), эти организации успевали само-воспроизвести себя. В непрерывном и нелинейном усложнении нашей Вселенной наступила новая эра – возможность использовать в блочном комбинировании двухуровневые сложнофункциональные блоки, обладающие свойствами саморе-пликации, саморегуляции и самоорганизации. По большому счету, эволюция живой материи – это та же игра природы в конструктор «LEGO», только с на порядок сложными (функциональными) блоками и правилами их использования. Произошло усложнение усложнения («эволюция эволюции), когда характер эволюции не поменялся, а только изменилась сложность факторов и причин эволюции.
Двухуровневая структура протоклетки отличается от предшест-вующих одноуровневых косных организаций как минимум следую-щими характеристиками:
- углеродорганической белковонуклеиново¬водной основой;
- диссимметричностью внутренней материальноэнергетической среды;
- необратимостью;
- неравновесностью и направленностью физико¬-химических процессов;
- избирательной способностью организмов в отношении к изотопам химических элементов;
- самовоспроизведением: самообновлением белковых тел, в основе которого лежит саморепликация;
- двухуровневой (белковонуклеиновой) атомистической организацией .
Согласно современным представлениям, в непрерывном и нели-нейном блочном усложнении протоклеток можно выделить четыре основных этапа:
1. Эпоха мира-¬РНК;
2. Переход к организменной форме жизни;
3. Появление генетического кода;
4. Переход к ДНК-¬РНК-¬белковой жизни.
Все перечисленные этапы усложнения протоклетки в масштабах космического объекта происходят неравномерно (очагами).
Первой простейшей двухуровневой организацией на Земле, спо-собной к репликации оказался полимер РНК. В 1967 г. американ-ский биохимик Карл Вёзе высказал идею существования мира¬-РНК – гипотетического этапа возникновения жизни на Земле, когда функции хранения генетической информации и катализа хи-мических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот (РНК). В последствие эту идею развил Лесли Орджел, а до-вел до логического завершения лауреат Нобелевской премии Уолтер Гильберт в 1986 году. Именно У. Гилберт первый предложил термин гипотеза «мира РНК» о происхождении жизни.
В начальный период формирования структуры живой материи репликация осуществлялась за счет каталитической активности са-мой РНК (рибозимы ) с большим количеством ошибок. В результате, по мнению Э. Стил, Р. Линдли и Р. Бландэна, древний мир РНК представлял собой «эволюционирующий хаос», в котором выживали наиболее приспособленные репликаторы . Физикохимические условия Земли способствовали масштабному непрерывному и нелинейному усложнению двухуровневых блочных структур, а также связанных с ними взаимодействий и сред существования. Как считает Манфред Эйген , разнообразные химические среды, высокая температура, доступные источники энергии, а также другие характеристики среды, стимулировали возникновение первых гиперциклов. В гиперциклах составляющие его химические реакции ведут себя подобно «дарвиновским видам», т.е. обладают способностью «отбираться» и, соответственно, эволюционировать в сторону увеличения сложности организации. «Гиперциклы» М. Эйгена и их способность к непрерывному и нелинейному усложнению – это первые простейшие организации, образованные в результате непрерывного и нелинейного усложнения двухуровневых блочных структур.
Как считает А. Марков, древнейшие формы жизни поначалу ак-тивно
