Мир Знаний

Эволюция (стр. 2 из 8)

Такое явление, как жизнь, уже настолько сложное, что ввести строгую систематику его, при исследовании, практически не возможно.

Мало того, нам и не очень хотелось бы этого делать, во-первых , потому что такая систематика уже давно определена, во-вторых, потому, что жизнь настолько внутренне едина, что уже систематизируя мы омертвляем ее. В связи с этим, дальнейшее изложение мы будем вести в виде отдельных очерков, хотя, конечно, их последовательность будет следовать определенной системе. Но эта система будет в большей мере носить гносиологический характер, чем онтологический.

Вряд ли необходимо доказывать, что основной жизненной формой является клетка. Были бы, или не были бы многоклеточные организмы, жизнь была бы жизнью. А вот без клеток жизни бы не было. Тем не менее, колония клеток, при их специализации, приобретает определенные свойства, позволяющее ей устойчиво существовать как целому. Действительно, специализация делает клетку зависимой от других клеток, эта зависимость порождает связи внутри колонии. Именно эти связи, а не физическое соединение, делают колонию чем-то целым, единым.

Вообще говоря, это интересный момент. Действительно, всякий объект представляет собой сущность, как входящие в него элементы и связи между ними. При этом элементы сами представляют собой объекты, состоящие в свою очередь из элементов объединенных связями между собой и так далее, вплоть до эсхатонов, которые уже не состоят из элементов. Важно отметить, что наличие связей не самоцель, а средство получения некоторого выигрыша, который делает данную систему предпочтительной в процессе естественного отбора. Например, атом состоит из элементарных частиц, суммарная энергия которых меньше в атоме, чем по отдельности. При этом обеспечивается не только устойчивость такого объединения элементарных частиц, но и появляется, хоть и небольшая, избыточная энергия, которая может быть использована на объединение в систему уже атомов, и т.д. То же мы можем увидеть и в социальной области. По существу это универсальный принцип мироздания - соединяйся чтобы победить.

Таким образом, образование многоклеточных организмов - процесс запрограммированный природой. Он закономерно необходим, эта закономерность обусловлена хотя бы тем, что дальнейшая эволюция клетки невозможна, все возможности клетки сами по себе уже исчерпаны. Дальнейший прогресс в саморазвитии материи возможен только одним путем - комбинацией из клеток. Такая комбинация может осуществляться двояко - путем сохранения индивидуальности клетки и путем такой глубокой специализации клетки, что она теряет свою индивидуальность. Первый путь возможен при достаточно слабых связях. При этом связи могут быть между одинаковыми и неодинаковыми клетками. В первом случае это колония. Во втором - это как минимум симбиотическая группа, а как максимум биоценоз.

При глубокой специализации общность клеток порождает много­клеточный организм. При этом возникает новая сущность, вместе с которой возникают новые свойства, новые закономерности саморазвития бытия. Клетки объединяются в колонию собственно с одной целью - более эффективно поддерживать динамическое равновесие со средой. В чём именно заключается это равновесие? Чтобы попытаться ответить на этот вопрос вернемся немного назад. Органические молекулы являются настолько сложными, что они не могут долгое время существовать. Если неорганические химические соединения могут сохранятся неопре­деленно долго, то сложные органические соединения под действием факторов среды распадаются довольно быстро, и чем молекула сложнее, тем быстрее распад. С другой стороны и само возникновение сложных органических молекул в десятки и, тем более, сотни атомов в силу случая невозможно. Существование таких молекул возможно при наличие процесса репликации с одной стороны, и постоянного восстановления белков и других соединений в клетке. Весь клубок процессов, происходящий в клетке с целью обеспечения ее существования не только (да и не столько) как индивидуальности, а как вида, то есть как некоторой массы белка определенной структуры, и даже как всей массы белка, и является жизнью. Вот здесь будет истинно определение – «жизнь это способ существования белковых тел».

Таким образом, жизнь это процесс обеспечивающий динамическое равновесие между массой белка (очень сложными молекулами) и окружающей средой. Этот процесс имеет две формы - восстановление белка на ДНК как на матрице и восстановление самих матриц, иначе - обмен веществ в клетке и размножение. В свою очередь, обмен веществ делится на процессы ассимиляции и диссимиляции. Размножение делится на половое и бесполое. Такая структура процессов лежит в основе существования всех форм организмов. Только по способу обмена веществ, как мы видели, уже на клеточном уровне живые существа делятся на автотрофов и гетеротрофов. А в многоклеточных организмах это порождает две великие ветви живого - растения и животные. Есть ли в этой паре необходимость и достаточность?

Как мы говорили, жизнь это процесс. Но процесс это форма движения. Движение включает в себя то, что движется - вещество, и причину его движения - энергию. Жизнь это превращение сложных органических молекул в другие молекулы. Происходит это превращение за счет потребляемой энергии. Жизнь без энергии невозможна. Рассматривая жизнь в целом, очевидно, что энергия должна потребляться вне жизни как таковой. Какой же эта энергия может быть? Ясно, что в своей основе процесс энергетического обмена в клетке и во всех доклеточных формах жизни вплоть до самых простых не может быть целенаправленным. Он может быть только случайным, стохастическим, то есть должен подчинятся принципам термодинамики. То есть процесс синтеза органических молекул должен представлять собой тепловую, если хотите, машину со своим циклом. А именно, должен быть источник с большей энергией чем среда. От этого источника энергии потребляется энергия на выполнение работы по соединению меньших молекул в большую, преодолевая при этом тепловое воздействие среды стремящейся меньшие молекулы разбросать в разные стороны, то есть совершается работа против увеличения энтропии. Затраченная работа становится частью внутренней энергии новой молекулы и выражается в электронной связи.

Нетрудно показать, что в условиях зарождения жизни наиболее подходящей формой энергии были световые кванты. Действительно, процесс образования связей между электронными оболочками требует, чтобы энергия поступала порциями небольшими, но концентрированными до размеров сравнимых с электронами и с уровнями энергии достаточ­ных для перевода электрона с одного уровня энергии в атоме на другой.

Исходя из этого ясно, что основной формой жизни должна бить такая форма, которая осуществляет синтез белка за счет энергии света. Это как минимум. Но ясно и другое, что при распаде таких молекул, которые синтезируются в растении может также получена быть энергия для синтеза белков другого организма. Однако, учитывая, что коэффициент полезного действия любой машины выполняющей работу не может быть равен ста процентам, и как правило он гораздо меньше, биомасса гетеротрофов должна быть гораздо меньше чем биомасса автотрофов. В свою очередь гетеротрофы тоже могут рассматриваться как источник сложных органических молекул и энергии для синтеза из них белков другого организма. В свою очередь биомасса этих животных, являющихся хищниками, будет еще меньше.

Эту цепь можно продлить и дальше. Могут быть хищники хищников. Но это уже хищники в целом и каких либо существенных отличии они друг от друга не имеют. Таким образом, цепь передачи органического вещества и энергии включает в себя автотрофов - растения, гетеротрофов - растениеядных и гетеротрофов-хищников. Кроме того, безусловно должны быть и переходные виды живых существ, хотя конечно в значи­тельно меньших масштабах. Например миксотрофные организмы, грибы и т.п.. Таким образом наличная структура жизни возникает с необходимостью как продукт ее саморазвития. Первичными здесь являются растения. Без них невозможно существование последующих форм жизни.

Жизнь на Земле возникла на ее поверхности. Мы об этом уже говорили. Её питают два источника. Источник энергии - солнечный свет и источник вещества - окружающая среда. Как мы рассмотрели выше, основными химическими элементами для жизни являются водород, углерод, кислород, азот и фосфор. Кроме того, как среда для прохождения различных реакций необходима вода. В этих условиях жизнь может раз­виваться только на поверхности планеты. Причем на первых этапах в среде своего возникновения - в поверхностных слоях воды, а позже и на поверхности Земли. Уже этим определяется структура растений как представителей первого этапа жизни. А именно, должны быть элементы для извлечения необходимых веществ из земли и элементы для поглощения энергии от солнца, а также необходимых газов из атмосферы.

Этим определяется существующая структура растения, состоящая из корней и кроны, которые соединяются в той или иной степени развития стволом. Жизнеспособность растения тем больше, чем более энергично проходят процессы жизнедеятельности. А они определяются количеством поступающих веществ и энергии. Поскольку основные биохимические процессы фотосинтеза определились в процессе возникновения жизни, то удельная величина проходящих веществ через поверхность корней и потребляемой энергии через листья практически не изменяется. В этих условиях возможным путем повышения жизнеспособности является только увеличение площади поверхности корней и листьев. Этим определяется развитость корневой системы растений и кроны.