Есть работы, где необходимые предпосылки для обоснования возможности предбиологической молекулярной эволюции связываются с существенной ролью химического комплексообразования в процессах естественного развития от простого к сложному.
Есть работы, в которых предполагается, что возникновение жизни связано с информационными и адаптационными свойствами супрамолекулярных соединений (см., например, [Лен, 1998, с.230-239]).
Словом, в настоящее время в естествознании осуществлена переборка множества вариантов необходимых условий для химической эволюции.
Помимо усилий по выявлению необходимых благоприятных условий для химической эволюции, создаются теории, в которых объясняются варианты химической эволюции при возможных неблагоприятных условиях. Так, например, на первичных стадиях химической эволюции образованию органических макромолекул препятствовали бы процессы их окислительной деструкции. Однако есть научные основания считать, что на ранних этапах истории Земли ее атмосфера была восстановительной и состояла она из аммиака, воды, диоксида углерода. Свободный кислород, который разрушал бы органические соединения быстрее, чем они синтезировались бы, накопился в атмосфере только после появления на Земле жизни, а именно в результате деятельности фотосинтетических организмов. Таким образом, снимается еще один “запрет” — предположение о невозможности молекулярной органической эволюции в связи с активными окислительными процессами в атмосфере Земли.
Можно сказать, что в современной биосфере имеются два фактора, препятствующие началу нового эволюционного процесса от молекулярного уровня: химический (окислительный) и биологический (обусловленный активной минерализацией органического вещества в природе живыми организмами). Второй фактор относится только к частной проблеме — обоснованию невозможности повторного начала эволюционного пути при наличии в окружающей среде живых организмов.
Конечно, в наибольшей степени возможность образования в истории Земли живых организмов без вмешательства извне выводится из предположения, что главным событием в ускорении эволюционного процесса было образование высокомолекулярных соединений, которые имеют большие возможности, по сравнению с малыми молекулами сохранить свою индивидуальность в различных природных превращениях. Основными объектами рассмотрения здесь, естественно, выступают биополимеры типа белков и нуклеиновых кислот.
В ряде экспериментальных работ (например, в физико-химических экспериментах, в которых обнаруживалось образование аминокислот при облучении простейших соединений УФ-светом или индуцировании электрических разрядов) показана возможность образования в естественных условиях биомолекул, но этого факта, конечно, далеко не достаточно для обоснования необходимости или возможности предбиологической эволюции. Дело в том, что в таких системах быстро наступает состояние динамического равновесия, когда процессы синтеза уравновешиваются процессами деструкции.
Надо заметить, что современные исследования белков находятся в состоянии взаимообогащения знаний с эволюционными представлениями в пограничных областях химии, физики и биологии. О роли структурных исследований белков в этом плане сообщается, например, следующее: «Сравнение первичных структур белков, выполняющих одинаковые функции в разных организмах, приводит к следующим интересным выводам. Во-первых, различие первичных структур в целом тем больше, чем дальше отстоят эволюционно организмы-хозяева; для белков, выполняющих эволюционно новые функции, различия больше, чем для старых. Во-вторых, даже в пределах одного вида существуют индивидуальные различия первичных структур белков; некоторые из них практически не отражаются на процессе функционирования, другие отражаются заметно» [Шамин, 1986, с. 293].
Взаимосвязь эволюционных, временных изменений в белковых компонентах живых организмов с их структурой позволяет обогатить методологический арсенал современной эволюционной теории. Так, «фактическое число аминокислотных различий между двумя видами может служить мерой времени, прошедшего после дивергенции их от общего предка» [Рис, 1988, с.55].
Характерный пример попытки объяснить эволюционный процесс, начиная хотя бы с макромолекул, — представления М.Эйгена об объединении самовоспроизводящихся молекулярных образований ограниченных размеров в новую более сложную устойчивую систему, способную к эволюционным изменениям на новом уровне. Такой принцип прогрессивной самоорганизации Эйген назвал “гиперцикл” [Эйген, 1982]. В данном случае мы имеем дело с гипотезой, в которой делается попытка объяснить один из этапов предбиологической эволюции постулированием “все той же” самоорганизации. “Все той же” в том смысле, что слово “самоорганизация”, относимое к естественным природным процессам, означает не более чем слово “эволюция”, т.е. констатирует нечто и мало что объясняет.
В связи с дальнейшими исследованиями информационных процессов в живых системах с участием ДНК и РНК обсуждаются возможности происхождения жизни с участием первичных ДНК с их саморепликацией и дарвиновским естественным отбором. Однако и для таких более поздних этапов химической эволюции, когда необходимо предположить функционирование предбиологических систем с участием макромолекул типа биокатализаторов и информационно-регуляционных макромолекул типа нуклеиновых кислот, всегда вставала проблема малой вероятности образования таких систем.
Для решения этой проблемы М.Кальвин, Ф.Крик, Л.Оргелл и М.Эйген стали выдвигать новые гипотезы о том, что “жизнь началась с простых автокаталитических, т.е. самовоспроизводящихся молекул” и что “именно нуклеиновые кислоты, а не белки способны выполнять эту роль” (см.: [Шульц, 1982, с. 9—12]). Эти подходы в последнее время нашли дополнительные научные основания, поскольку недавно было показано, что биокатализаторами могут быть не только белки-ферменты, но и интронные участки РНК (в процессе перевода РНК в активную форму происходят вырезание интронных участков и сшивка содержащих генетическую информацию экзонных участков). Эволюционисты дали общее наименование пребиотической ситуации на земле - «мир РНК», когда, по их мнению, приблизительно 4 млрд. лет назад, существовали самореплицирующиеся РНК, которые эволюционировали без белков (см., например, [Борзенков, 2008, с.260]).
Словом, поиски «Атлантиды» продолжаются, но названные гипотетические построения - отнюдь не полное доказательство того, что пребиотическая, или предбиологическая, эволюция действительно была.
Здесь важно повторить замечание, что во всех гипотезах мы встречаем дополнительные основания к возможности химической эволюции, но никак не достоверные обоснования ее необходимости.
Так же обстоит дело и с приложением к решению проблемы предбиологической (химической, молекулярной) эволюции термодинамических знаний. Принципиальный термодинамический запрет, вытекающий из второго начала равновесной термодинамики, был преодолен благодаря исследованиям в области термодинамики неравновесных процессов. В работах И.Р.Пригожина и его школы сформировалось новое научное направление — “синергетика”, основанное на нелинейной неравновесной термодинамике. В сфере неравновесной термодинамики теоретически и экспериментально была обоснована возможность существования при некоторых условиях естественных процессов, в результате которых образуются высокоорганизованные системы (см. раздел о пределах познания).
При продвижении естествознания в исследовании неравновесных систем и самоорганизации, проблема научного описания прогрессивной естественной эволюции в ее необходимости и всеобщности (“глобальный эволюционизм”) остается практически такой же неразрешимой. Принципиальным остается вопрос: Почему в природе возникает неравновесность, или организующее начало, вопреки всеобщему закону возрастания энтропии? Единственным объяснением на этот счет может быть только влияние внешнего фактора. Но какого?
Напомню, что наиболее замечательна в этом отношении осциллирующая химическая реакция Белоусова—Жаботинского. В этой реакции наблюдается редкое явление возникновения упорядоченности в реакционной среде в виде циклического перехода продуктов реакции в реагенты, и наоборот. Но без вмешательства извне этот циклический процесс происходит в пробирке ограниченное время (около 30 мин), а затем “умирает”, окончательно возвращаясь к состоянию равновесия и однородному распределению вещества [Томпсон, 1985, с.126].
Это происходит вследствие того, что пробирка является в известном смысле замкнутой системой. Таким образом, “реакция Белоусова—Жаботинского” возможна только при условии, что в ее предыстории пробирка (реакционный объем) была более открытой системой и, что самое важное, в “запуске” реакции участвовали Б.П.Белоусов и А.М.Жаботинский.
Какие бы формы так называемой самоорганизации мы ни находили в экспериментальных условиях и какие бы термины ни употребляли (например, в одной из недавних работ – это “автоволны” [Твердислов, 2000]), все же эта “самоорганизация” не идет дальше одного шага усложнения системы.
Другими словами, в природе процесс самоорганизации может произойти только при случайном стечении обстоятельств (“стечении” в одном месте соответствующих веществ и условий среды), и если даже такое событие произойдет в естественных условиях, вновь возникшая “сложность” умрет сама по себе, не породив новую “сложность”, более высокого уровня организации.
Итак, мы приходим вновь и вновь к тем же вопросам эволюционных теорий-гипотез: Каким образом закономерно, необходимо и долговременно может происходить прогрессивное усложнение природных образований вплоть до образования “биологических сложностей”?
Сложности могут возникать в отдельных областях Мира, но сам Мир (Универсум, Вселенная, Природа) без внешнего организующего Начала не может самоорганизовываться в большую сложность. Это было бы что-то вроде постоянного “творения из ничто”. Совершенно очевидно, что процесс так называемой самоорганизации, наблюдаемый в открытых термодинамических системах (локальных и с весьма ограниченным временем существования), происходит за счет процессов дезорганизации в окружающей среде. Или, другими словами, самоорганизующаяся система — это диссипативная система, которая повышает или сохраняет свою внутреннюю организацию за счет дезорганизации окружающей среды.