Страница 97 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука

Жизнь развивается эволюционно как иерархическое стремление к максимуму энтропии, разрешённому условиями. Участие в этом прин­ци­па максимума призводства энтропии приводит к скачкам, отражаю­щим воз­никновение принципиально нового – иерархических плоскостей син­теза информации как отражения новых членов в составе ряда (1.25) или (1.29). Скачки есть заданное конкрет­ны­­ми усло­ви­ями вы­ра­жение сту­пе­ней в этой эво­лю­ци­он­но­с­ти. 

Поясню наглядным примером. Изобретатель-самоучка должен бол­­­­­та­ми закре­пить крышку сосуда для газа под давлением. Он ограничен условиями, од­но из которых, например, в том, что у него есть болты толь­ко одного ди­аметра. Он неграмотный, а потому заранее рас­считать число болтов не может. Остаётся пробовать крышки, увели­чи­вая число болтов эво­лю­ци­онно на один с помощью “ес­тес­твенного от­бо­ра” в виде каждой отор­ван­ной кры­шки. Результат – непре­ры­вная эво­лю­ция, неус­т­ра­нимо выра­жен­ная скач­ками “неделимых” болтов. Но при выборе тол­щи­ны крышки условия другие – её “эволюция” может быть не­прерывной в ма­те­матическом смысле. В отличие от изобретателя, при­рода, как правило, “число болтов” меняет слу­чайно, а избыточность ей разрешена. Поэтому закрепится отбором то их слу­чай­ное число, которое ле­жит в ин­тервале от оптимального до запрещён­но­го невозможностью их раз­мес­тить на крышке.

На каж­дом этапе эволюции жизни природа должна вы­би­рать из имею­щих­ся у неё “готовых изделий” и про­цес­сов. Их создаёт принцип мак­симума производства энтропии и закрепляет выживание выжива­ю­щих в виде естественного отбора. Это есть скачки, хотя при­­рода мо­жет осуществлять непрерывную “подгонку напиль­ни­ком”. Нерерывными в природе могут быть процессы возврата к равновесию в пределах новых плос­костей синтеза информации. Возникнове­ние и эволюция нервных систем и орга­нов чувств в этом не есть исклю­чение.

В строгих терминах изменение энергии (или функции состояния, эк­ви­валентной ей в абстрактных системах) происходит строго непре­рыв­но в адиаба­ти­ческих процессах, но неустранимо есть дискретные скачки (кванты) в неадиабатических процессах. Эволюция жизни как иерар­хия роста энтропии подчиняется этим же законам сочетания не­пре­рывности и скачков. В плоскостях постоянных адиабатических инвари­ан­тов непрерывные адиабатические изменения возможны. Пере­ход меж­ду плоскостями –  неадиабатический, то есть скачок. Участие электри­чес­кой формы энергии в метаболизме есть один из важнейших скачков при вознкновении и эволюции жизни.

То, что было введено и пояснено в предыдущей главе, от­но­сится к накоплению  электрической энер­гии, необходимой для работы нервных систем и мозга, и к её ис­поль­­зова­нию. Однако для существования орга­нов чувств, в частности зрения, важным оказалось использование ра­нее (при эво­лю­ции жизни) син­­тези­ро­ван­ных способов производства энер­гии – адиабатических изменений в пределах основного скачка. С их по­мо­щью слу­чай­ности при­водят  к производству энергии в электрической фор­­ме там и тогда, ког­да по соб­ст­вен­но энерге­ти­ческим при­чи­нам в этом “нет необходимости”. Пути для этого “прове­рен­ы” в предистории основ­ного энергетического ме­та­бо­лиз­ма. При­мер таких органов чувств есть ре­­а­ли­­за­ция в живых организмах ощу­ще­ния света – глаза.

Как подчёркивалось в главе II, способ питания прокариот – фа­го­цитоз – позволил на основе случайностей синтези­ро­вать информацию об эукариотах и много­кле­точ­ных организмах. Слу­чай­ности при фагоцитозе продолжали эукариотические одноклеточные организмы. В частности, с высокой вероят­ностью внутрь их должны бы­ли попадать бактерии с фо­то­син­те­зирующей энер­гетикой, менее совершенной, чем на основе хло­ро­филла. Например, гало­филь­ные бактерии с энергетикой на основе бак­те­­рио­­ро­до­псина, сох­ра­нившиеся и сегодня.

По­г­ло­щён­ная клетка не смо­жет сохранить тон­кие детали своего ме­табо­лиз­ма в экологи­чес­кой нише внутри эука­ри­о­та, который имеет соб­ственную эффективную энергетику. Вы­жить бы в ней. Если она вы­жи­ла, это значит, что сработали случайнос­ти, об­ры­вающие в погло­щён­ной клетке цепочки циклов фотосинтезирую­щей энергетики ме­та­бо­лизма. Уко­ро­че­ние циклов – это, в частности, про­из­водство элек­т­ри­чес­кой энергии (раз­но­сти потенциалов на мемб­ра­нах) без после­ду­ю­щих цик­­лов синтеза АТФ или синтез АТФ в такой форме, когда она не имеет прямых возможностей для использования.

Механизм запоминания при синтезе информации о внутриклеточ­ных симби­о­зах, конечно, связан с ДНК. Сим­биоз клет­ки и внутрикле­точ­ных органелл есть ли­бо вклю­­че­ние в ДНК-хозяина элементов ДНК сим­би­онта, либо клетка как эко­­ло­гическая ни­ша, в которой размно­жение клет­ки-хо­зяина совместимо с раз­мно­­­жением органелл со своей ДНК (при­­­мер – мито­хон­д­­рии).

В разных формах организмы с фото­син­­те­зи­рующей энергети­кой име­ли и сохра­ни­ли фототаксис – способ­ность повора­чи­ваться или пе­ре­двигаться в направ­ле­нии на источник све­та. Их “органы зрения” исполь­зуют непосредст­вен­но АТФ основной энер­­­гетики клетки для работы ор­га­нелл – предшественников мышц.

Отличие от них эвглены как одноклеточного организма в том, что её движением управляет независимый сигнал. При фототаксисе сама производимая энергия есть одновременно и причина движения, и источ­ник необходимой для него работы.

Уже прокариоты имели движетель – жгу­тик. От них более поздняя в истории жизни одно­кле­точ­ная инфузория эвглена случайно получила возможность активного передвижения. Способность воспринимать свет, независимо от основной энергетики, у неё возникла как случайный ре­зультат фаготитоза, соз­дав­­шего свето­чувст­вительную органеллу – глаз­ное пятно и фоторецеп­тор. Прямой цикл про­из­водства энер­гии, если он полный, то завершается энергией в форме хи­ми­ческих связей АТФ. Об­рат­ные циклы прев­ра­щают запасённую в АТФ энер­гию в ме­­­ха­ничес­кую ра­бо­ту мышц (или их предшественников). Но глазное пят­но не мо­жет обеспечить количество энергии, необходимое для пере­дви­жения.

Пример фоторецептора эвглены есть дуб­лирующее существо­ва­ние в клетке двух прямых энерге­ти­ческих циклов, один из которых избы­то­чен для энергетических пот­ребностей клет­ки. Клетка может сосущест­во­вать с глазным пятном и фоторецепто­ром, даже если они уродство.