Теория Дарвина

      «А  возможно ли, что существовали более простые предшественники РНК и ДНК, обладавшие тем не менее свойствами, сходными с молекулярной памятью?» На самом деле очень близки к биологическим автокаталитические системы. Это системы, в которых химическая реакция ускоряется собственными конечными продуктами реакции или предшественниками этих продуктов. Иными словами, в автокаталитических реакциях, как и в сообществе живых организмов, происходит размножение, то есть саморепликация молекул. Простейшая автокаталитическая реакция может быть записана как R + X —> 2 X. После реакции молекулы автокатализатора Х с «молекулой пищи» R получаются две молекулы автокатализатора. При достаточном количестве пищи в системе такое удвоение приводит к лавинообразному росту количества автокатализатора в системе.А теперь посмотрим, как будет вести себя такая автокаталитическая реакция в открытой системе, где есть обмен веществом с окружающей средой, но количество «пищи» ограничено. Расчеты показывают, что существуют два стационарных состояния такой системы. В первом (неустойчивом) количество автокатализатора точно равно нулю. Это понятно: для того чтобы его концентрация росла, необходима исходная затравка в виде хотя бы одной предшествующей молекулы автокатализатора. Во втором стационарном состоянии концентрация автокатализатора линейно увеличивается с увеличением количества пищи. Но при этом концентрация пищи должна превышать некий минимальный уровень, зависящий от свойств конкретного автокатализатора. Если этого не происходит, то количество автокатализатора также станет равным нулю. Таким образом, для автокаталитических реакций существует критический предел, при котором еда еще есть, а автокатализатор уже исчез, то есть вымер. Причем полностью, до единой молекулы. Теперь представим, что структура или состав молекулы могут как-то меняться. (Не будем пока называть это мутацией.) Изменение структуры и состава молекулы приводит к изменению ее свойств. Поэтому для каждой измененной молекулы будет своя критическая концентрация пищи. Если концентрация пищи будет уменьшаться до значений ниже критических, то сначала исчезнут те автокатализаторы, для которых эти критические значения количества пищи были максимальны. Если количество пищи снова увеличится, то исчезнувшие типы автокатализаторов не восстановятся уже никогда, потому что исчезли их затравки. Чем это не естественный отбор, аналогичный отбору в биологических популяциях? Читатель сразу спросит: «А что, уже известны такие автокаталитические реакции с мутациями автокатализатора и с элементами «естественного отбора»?». Известна по крайней мере одна, и довольно хорошо — это так называемая «формозная» реакция Бутлерова, которая была открыта в России почти 150 лет тому назад. Нельзя исключить, что реакция Бутлерова — не единственная автокаталитическая реакция, положившая начало естественному отбору и «жизни». Однако другие такие реакции пока не известны — надо искать.

      Из  всего сказанного можно сделать  следующие выводы. Во-первых, в отличие  от общепринятого мнения, естественный отбор на Земле мог начаться не с РНК и ДНК, а с гораздо  более простых соединений. Во-вторых — и в этом важное отличие теории, пребиотический бульон необязательно должен быть густым, насыщенным разными органическими соединениями (что очень трудно предположить), а, наоборот мог быть, весьма разбавленным — только тогда начиналась конкуренция молекул автокатализаторов за пищу.

      Наконец, опираясь на сказанное выше, можно дать более широкое физико-химическое определение понятию «жизнь». Это не формализм. Ведь важно, чтобы мы в поисках примитивной жизни в космосе не прошли мимо того, что следует воспринимать как жизнь или ее первичные проявления. По нашему мнению, жизнь — это фазово-обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счет естественного отбора [18].

      Генетические  алгоритмы (ГА) - это стохастические, эвристические оптимизационные методы, впервые предложенные Холландом (1975). Они основываются на идее эволюции с помощью естественного отбора, выдвинутой Дарвином (1857).

      ГА  работают с совокупностью "особей" - популяцией, каждая из которых представляет возможное решение данной проблемы. Каждая особь оценивается мерой ее "приспособленности" согласно тому, насколько "хорошо" соответствующее ей решение задачи. В природе это эквивалентно оценке того, насколько эффективен организм при конкуренции за ресурсы. Наиболее приспособленные особи получают возможность "воспроизводить" потомство с помощью "перекрестного скрещивания" с другими особями популяции. Это приводит к появлению новых особей, которые сочетают в себе некоторые характеристики, наследуемые ими от родителей. Наименее приспособленные особи с меньшей вероятностью смогут воспроизвести потомков, так что те свойства, которыми они обладали, будут постепенно исчезать из популяции в процессе эволюции. Иногда происходят мутации, или спонтанные изменения в генах.

      Таким образом, из поколения в поколение, хорошие характеристики распространяются по всей популяции. Скрещивание наиболее приспособленных особей приводит к  тому, что исследуются наиболее перспективные  участки пространства поиска. В конечном итоге популяция будет сходиться к оптимальному решению задачи. Преимущество ГА состоит в том, что он находит приблизительные оптимальные решения за относительно короткое время.

      6.2. Использование теории естественного отбора в поиске внеземной жизни

     При поиске внеземных форм жизни в первую очередь необходимо определить, что именно является "жизнью". Согласно наиболее общим определениям, жизнь – это  активное, идущее с затратой полученной извне энергии поддержание и самовоспроизведение специфической структуры.

[2]. Однако данное определение не учитывает тот факт, что ключевым свойством всех известных живых организмов является способность к "Дарвиновскому" естественному отбору.

     Согласно  современным представлениям, "дарвиновский отбор" является неотъемлемым свойством  и условием возникновения не только земных, но и любых других форм жизни. Относительно недавно было обнаружено, что естественный отбор по описанному Ч. Дарвиным  механизму протекает и в некоторых автокаталитических химических реакциях (см. раздел). Причём, вероятно, именно благодаря естественному отбору эти реакции в конце концов привели к возникновению живых организмов. По мнению академика В. Н. Пармона,  "жизнь — это фазово-обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счет естественного отбора." [18]. При таком подходе ключевым моментом в поиске внеземной жизни является поиск не просто самоподдерживающихся и самовоспроизводящихся структур, а таких, которые способны к "дарвиновскому" естественному отбору.

      Аналогичную позицию занимают и специалисты, занимающиеся поиском внеземной  жизни. В настоящее время принятое в NASA определение жизни звучит как "Life is a self-sustained chemical system capable of undergoing Darwinian evolution" – "Жизнь – это самоподдерживающаяся химическая система, способная к Дарвиновской эволюции" [26].

      Таким образом, сформулированная Чарльзом Дарвиным теория естественного отбора используется не только в исследовании земных форм жизни, не только в решении практических задач биотехнологии, селекции, медицины, кибернетики, химии,  психологии, социологии, но и в разработке методов поиска жизни на других планетах.

     При этом с каждым годом круг областей практического применения теории естественного отбора увеличивается.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

      Подводя итоги, можно сказать, в развитии эволюционной мысли ярко прослеживается принцип преемственности научных знаний: возникшие тысячелетия назад эволюционные идеи определили возможность формулировки в начале XIX в. эволюционного учения, гениальный вывод Ч. Дарвина о естественном отборе как главном механизме и причине эволюции и всестороннее подтверждение этого вывода современной наукой позволили выделить в эволюционном учении строгие контуры эволюционной теории. 130-летнее существование эволюционной теории показало, что она относится к тем завоеваниям человеческой мысли, которые составляют фундамент нашего познания природы вообще.

      Интерес к теории эволюции, несмотря на бурное развитие все новых и новых областей биологического знания, не снижается, а постоянно растет. Обсуждение эволюционных проблем привлекает биологов всех направлений и специальностей, философов, социологов, психологов, математиков, физиков, химиков и экономистов. Это не случайно. Уровень разработанности теории эволюции имеет непосредственное значение для осмысливания и восприятия любых достижений современного естествознания, рационального использования живых природных ресурсов, формирования мировоззрения общества, понимания Человеком своего места в природе.

      Иногда  говорят, что авторитет дарвинизма так велик, что закрывает путь иным теоретическим построениям в области эволюции. Такие отличные от дарвиновского объяснения механизма протекания эволюционного процесса постоянно возникают начиная с первого дня публикации «Происхождения видов...». Однако гипотезы и концепции живут в науке не по воле их создателей, а в силу объективных причин.

      По  мере углубления нашего познания вскрываются все новые и новые факты, причем многие из них сначала кажутся противоречащими концепции естественного отбора. Так было при развитии генетики в начале XX в., так было в период бурного развития молекулярной биологии во второй половине XX в. Однако оказывалось, что дарвинизм — это не застывшая система догм, он живо откликается на каждое новое крупное открытие в любой области естествознания и все более укрепляется с каждым таким открытием. Так может происходить только в том случае, если эта эволюционная теория вскрывает фундаментальные закономерности строения и развития органической природы.

      Сегодня эволюционная теория позволяет интегрировать  достижения всех специальных биологических  дисциплин (определяя в значительной степени направления каждой из них), завтра — станет основой оптимальной стратегии взаимоотношения развивающегося человечества и биосферы Земли. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Аристотель. Собр. соч. М., 1981. Т. 3. С. 97—98

      2. Биологический энциклопедический словарь. Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Баев, Г .Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. – 2-е изд., исправл. – М.: Сов. Энциклопедия, 1989. – 864 с.

      3. Васман Э. Теория развития и Библия, пер. с нем., «Странник», 1907, № 5.

      4. Воронцов Н. Н. Синтетическая теория эволюции: ее источники, основные постулаты и нерешенные проблемы // Журн. Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева. 1980. Т. 25. N 3. С. 293—312.

      5. Грант В. "Эволюционный процесс: Критический обзор эволюционной теории": Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. ISBN 5-03-001432-2.

      6. Дарвин Ч. Собр. соч. Т. III. M,— Л., 1939. С. 316.

      7. Дарвин Ч. Воспоминания о развитии моего ума и характера: Автобиография // Собр. соч.: В 9-ти т. М.; Л., 1959. Т. 9. С. 128-129.

      8. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. – Л.: Наука, 1991.- 539 с.

      9. Дарвин Ч. Воспоминания о развитии моего ума и характера: Автобиография / http://scepsis.ru/library/id_755.html

      10. Диодор Сицилийский. Историческая библиотека. — I, 7, 1

      11. Ипполит. Опровержение всех ересей. — I, 14, 1

      12. Клаач Г. Происхождение и развитие человеческого рода. М. - С. 364.

      13. Ламарк Ж. Б. Избр. произв. Т. 1. М., 1955. – С. 350-351.

      14. Лункевич В. В. От Гераклита до Дарвина. Очерки по истории биологии. — М., Учпедгиз, 1960, тт. 1, 2.

      15. Мень  А. История религии. т. 1. / http://www.alexandrmen.ru/books/tom1/1_pril06.html

      16. Мень  А. Истоки религии. 1998 / http://www.krotov.info/library/13_m/myen/1_2_12pril.htm#5

      17. Мень  А. Библиологический словарь. СПб., 2002 / http://www.krotov.info/spravki/temy/ae/aevolu.html

      18. Пармон В. Н. Новое в теории появления жизни / Химия и жизнь. №5, 2005. http://elementy.ru/lib/25618/25620

      19. Перель Ю. Развитие представлений о Вселенной, М., 1962

      20. Сто человек, которые изменили ход истории. Чарльз Дарвин /  А. Жаркова. № 11, 2008. – С. 26.

      21. Тимирязев К. А. Чарльз Дарвин и его учение. Избр. соч. в 4-х томах. Т. 4, 1949. – С. 35 - 38.

      22. Уоллес А.Р. Тропическая природа. М., 1936. С. 37.

      23. Черепахе недоступен разум, а Дарвину – причастие. Дарвиновский музей продолжает праздновать свое 100-летие / http://www.polit.ru/science/2007/10/12/muzeydar.html