Страница 64 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен

Рис. 5.3.

Как подчёркивается в этой работе, несостоятелен подход к случайностям в эволюции жизни по типу – известно, что средняя частота мутаций такая-то, подсчитаем на этой основе вероятность, с которой может возникнуть то новое, что хотят обосновать случайностями. Поэтому, как правило, такие расчёты не дают похожего на реальность. Случайные изменения в ДНК нельзя оторвать от ограничивающих их условий. Мутации в ДНК не есть равновероятные случайности. Их контролируют и направляют условия, которые задаёт внутриклеточная среда (в первую очередь, в непосредственной окрестности ДНК). Главное среди них – стремление к статическому или динамическому равновесию. Участвующие в этом индуцированные переходы увеличивают частоту мутаций так, как этого требуют условия прихода к равновесию. В данных внешних условиях оно существует далеко не всегда. Но этим задано направление его “поисков” для запоминания.

Молекула ДНК в составе иерархического роста энтропии-информации (ряд (1.29) в главе I) есть представитель младших (по отношению к жизни) членов этого ряда (рис.5.3). Её окружающая среда в силу обязательных обратных связей зависит от запомненной информации на уровнях последующих членов ряда (1.29). Это показано на рис. 5.3 стрелками, отображающими поставку на младшие уровни иерархии веществ, произведенных на старших уровнях.

Каждый следующий член ряда иерархии эволюции жизни возникает как скачок на основе принципа максимума производства энтропии-информации, конкретным выражением которого являются запомненные мутации. Идёт ли речь о клетке или о сложном организме, мутация есть изменение в ДНК как молекуле. Для того, чтобы оно было запомнено, необходима согласованность способностей к гетерокатализу, которые внесла мутация, с продуктами и транспортным процессами в окружении данной ДНК. В этом мутация зависит от ступеней иерархии, более старших по отношению к ДНК. Ясно, что вероятность случайной мутации ДНК, которая согласованно одномоментно изменит все иерархические “скачки”, запоминание которых создало вид жизни, ничтожна. Ведь старшие ступени иерархии образовались в своих условиях, по своим законам.

Мутация в ДНК не есть одномоментный процесс. Она содержит две составляющие, роль в которых случайностей различна:

Первая составляющая мутации в виде возбуждения молекулы ДНК. Оно проходит последовательно через все участки ДНК.

Вторая составляющая мутации есть возврат молекулы ДНК из возбужденного состояния в основное.

Разные комбинации кодонов в ДНК энергетически равноправны. Поэтому основное состояние как статический результат завершённой мутации неоднозначно. Оно контролируется закономерностями, зависящими от веществ, производимых с участием данного и соседних уровней иерархии энтропии-информации, а также условиями, зависящими от этих уровней. Этим возможные виды мутаций ограничены. Эксперименты это потверждают тем, что искусственные мутагены вызывают только такие мутации, которые существуют как спонтанные (см. п. g параграф 6 главы IV). Если условия не могут обеспечить в окрестности ДНК микросреду, нужную для гетерокатализа и размножения на его основе новой по форме ДНК, то нет мутации (как запомненного состояния ДНК совместно с её окружением). Вместо неё есть необратимо изменённая молекула ДНК, не совместимая с метаболизмом клетки – гибель клетки.

В процессах возврата к равновесию участвуют индуцированные переходы. Они могут повышать частоты мутаций на порядки. Но это всегда есть переходы, направленные к старому или новому равновесию. С учётом предыдущих и последующих ступеней иерархии такие равновесия возможны далеко не всегда, но выбор происходит из тех случайностей, которые потенциально равновесиями быть могут.

Подчеркну – общее свойство молекул ДНК (как отмечалось в главе II) состоит в энергетическом равноправии разных последовательностей кодонов в них. Состав окружающих ДНК веществ контролирует вид молекулы ДНК, восстановленной после её возбуждения. Соседние члены ряда (1.29) могут влиять на структуру ДНК как молекулы с помощью продуктов, производимых на их уровнях иерархии.

На уровне ступеней (рис. 5.3) иерарахии вида “ДНК – клетка” старшая ступень – клетка и её органеллы – есть непосредственная пространственная микроокрестность ДНК. В таких условиях относительно короткие цепи взаимодействия ДНК с внутренней средой клетки (в силу особенностей, которые были подробно рассмотрены в главах II – IV) могут привести к согласованию со старшими иерархическими ступенями некоторого числа мутаций в ДНК (схема рис. 5.3 упрощенная и в ней не показаны иерархические плоскости возникновения в клетке симбиоза конкретных органелл).

На уровне конкретных ферментов-белков и реакций (в терминах репарации повреждение и переносов участков ДНК, и подобного) процессы в клетке, связанные с мутациями, сегодня исследованы, отнюдь, не мало, но детали здесь упоминать не буду.

Уровни иерархии, ответчающие объединению клеток в многоклеточный организм оказываются слишком далеки от ДНК как физико-химически, так и пространственно. Возникает вид мутаций, для которых уровни иерархии “ДНК – клетка” изменяются согласованно с размножением мутировавшей ДНК, но невозможно согласование со старшими уровнями иерархии (организма в целом). Это есть раковые клетки.

У растительных клеток есть какие-то сугубо конкретные особенности внутриклеточных и межклеточных взаимодействий, которые изменяют взаимодействия клетки и организма, поэтому у растений рак встречается как исключение. Весьма вероятно, что это имеет общие причины с “вечным” размножением растительных клеток, происходящим при вегетативном воспроизводстве растений (о чём упоминалось в параграфе 5 этой главы). Это же должно быть и причиной, разрешающей для растений прививки. В другой терминологии можно сказать, что растения имеют систему иммунитета “свой – чужой”, которая принципиально отличается от такой системы у животных.

В начале этой главы было определено, что детерминизм эволюции жизни и её представителей задан порогами, внутри которых на-ходятся случайные нейтралистские изменения. Детерминизм растений и детерминизм животных отличается конкретной величиной этих порогов. Несомненно, что это же относится и к грибам, и к конкретным видам внутри этих крупных таксономических градаций.

Это можно пояснить уже использовавшейся аналогией. Образование рек, прудов, озёр, морей закономерно в том смысле, что вода всегда будет течь вниз. Но оно одновременно случайно, так как случаен рельеф поверхности земли. И оно ограничено условиями, среди которых есть глобальное – должен существовать источник воды. Дальше сами потоки, пруды, озёра, моря опять вводят закономерную составляющую, формируя свой конкретный вид.

Это же относится и к эволюции жизни. Направление роста энтропии вводит в возникновение и эволюцию жизни столь же жёсткую закономерность, как движение воды вниз. Однако река при этом возникнет только в том случае, если есть источники воды и случайности, определяющие возможность её движения вниз. Доминирующего условия роста энтропии-информации недостаточно для возникновения и эволюции жизни. Нужна “вода” и случайности “рельефа местности”. Эта аналогия поясняет сочетание случайностей и детерминизма в возникновении и эволюции жизни. Эволюция жизни случайна, но имеет заданное ростом энтропии-информации направление и средства для движения в нём.

Половое размножение (как класс процессов) возникает в результате случайностей, контролируемых движущей силой эволюции (см. главу IV). Синтез информации о нём есть результат работы этой силы в виде реальных процессов, осуществляющих синтез информации на основе критериев рис. 1.2, 1.4. Его следствием являются новые возможности оптимизации в виде репарации повреждений в ДНК, согласующей гетерокатализ с участием молекулы ДНК и процессы на соседних ступенях иерархии энтропии-информации.

Половое размножение вводит особый вид “мутаций”. Гаметы есть результат максимального случая возбуждения ДНК и одновременно парадоксально имеют статически равновесную форму. Их контролирует отбор путём запоминания их неравновесной энергетической избыточности в связанной форме.

Оплодотворение есть возврат в основное состояние, начинающийся от метастабильного состояния полностью возбуждённой молекулы ДНК. Он приводит к “мутациям”, направление которых задают индуцированные переходы и которые заведомо обеспечены продуктами за счёт процессов на соседних ступенях иерархии энтропии-информации. Производство и баланс этих продуктов зависят от специфических управляющих веществ – гормонов и нейромедиаторов, являющихся переносчиками термодинамической силы, зависящей от информации. Поэтому оплодотворённая ДНК (то есть завершившаяся сугубо специфическим образом мутация) будет выживанием выживающих с относительно высокой вероятностью даже тогда, когда гаметы получают реальные случайные повреждения. Это есть та максимальная репарация повреждений ДНК, которую вводит в клетку половой процесс. Мейоз необходим для “бессмертия” клетки потому, что формирует парадоксальное равновесие возбуждённой ДНК. При взаимном оплодотворении гамет новая клетка начинает деления от “нуля”. Его создаёт возбуждение ДНК, превышающее локальные возбуждения рис. 4.7. Оно возникает, когда объединяются ДНК равновесных гамет.

Половой процесс (в том числе с участием реальных мутаций) создаёт сугубо ограниченные возможности изменчивости организмов. В первую очередь движущая сила эволюции формирует те варианты изменчивости, которые содержат в себе результаты, уже проверенные выживанием выживающих. Это создаёт важные и интересные особенности отбора с участием полового процесса.

Для любого вида жизни “хвосты и уши” (внешние вульгарные признаки) формируются на его самом старшем уровне иерархии энтропии-информации. Фигурно отрезая уши или безжалостно отрубая хвосты невозможно ввести в ДНК результаты как генетически наследуемый признак. Но старшие ступени иерархии энтропии-информации используют как свои элементы объекты предыдущих ступеней этой иерархии. Существует сила, действующая так, чтобы работали все (ранее закреплённые запоминанием) уровни энтропии-информации.

Для высших форм жизни цепочка иерархии синтеза информации (ряд (1.29)) длинная и сложная. Разрешённых вариантов в ней немного. В результате возникают случаи, когда результат полового отбора кажется парадоксальным, так как в нём решающим становятся не случайные мутации как повреждения ДНК, а перебор “мутаций”, заданных раннее реализованными синтезами информации, включающими в себя влияние старших ступеней иерархии энтропии-информации.

В связи с этим неизбежно начинаются рассуждения о недостаточности мутаций как источника наблюдаемых изменений, о дивергенции и конвергенции в эволюции. Всё гораздо проще и одновременно сложнее.

Например, как многократно подчеркивается в моих работах (см. [2] – [10]), баланс мужских и женских гормонов есть важнейший фактор, определяющий взаимную доброжелательность или агрессивность особей (во всяком случае у млекопитающих). Поэтому отбор по доброжелательности [87] только кажущимся образом есть отбор именно по этому признаку. Реально отбор идёт по мутациям в генах системы размножения, управляющих формированием гормональной системы размножения и деталями её работы. Но это мутации в смысле изменений в ДНК при возврате гаплоидных (метастабильных) половых клеток в основное состояние в виде делящихся соматических клеток.

“Мутации”, по которым, как правило, происходит половой отбор при видообразовании на уровне старших ступеней иерархии энтропии-информации – это есть выбор из случайностей, каждая из которых уже проверена на совместимость со всеми (в том числе и самыми старшими) ступениями иерархии энтропии-информации в ряде (1.29), ответственном за данный вид живых организмов. По этой причине межвидовых гибридов на уровне половой гибридизации ДНК почти не обнаружено. Виды отличают старшие члены ряда (1.29). Виды по определению и есть виды потому, что эти члены ряда у них различны при общих младших членах ряда. “Гибридная ДНК” может возникнуть, энергетические соображения это не запрещают, но она противоречива в другом – должна размножаться в условиях других старших ступеней иерарахии. Их отличает состав синтезируемых продуктов и условий, которые влияют на ДНК.

Отсюда результат, который обычно принимается как основа определения понятия вид – невозможность полового скрещивания между разными видами, дающего плодовитое потомство. Отсюда же недоумение, когда в таксономии встречаются как исключение виды, между которыми возможно скрещивание, дающее плодовитое потомство.

Такие исключения не удивительны, если учесть, что случайности продолжают оставаться основой и для “мутаций” как элемента полового процесса. Случайности есть случайности, а потому возможен, пусть и редко, такой их вариант, когда существенно отличные (с точки зрения человека) внешние признаки могут отвечать тождественным продуктам и условиям в той части, которая осуществляет обратное влияние на ДНК на уровне младших ступеней иерархии. Для таких исключений общность признаков у разных видов больше, чем для рядовых нескрещивающихся видов. Естественно, что общность определяется не по “хвостам”.

Поскольку в половом процессе случайность есть важнейшая составляющая, то должно существовать и обратное исключение – жизнеспособные, размножающиеся межвидовые гибриды. Да ещё на уровне отличий, более крупных таксономических градаций, чем виды. И они действительно есть – многие виды насекомых. Это исключение, представленное сотнями тысяч видов, только подчёркивает правило.

Страница 64 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука