Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул - Эйген М.
Скачать (прямая ссылка):
Внимательный анализ проблемы, проведенный Эйге-ном, показывает, что для обеспечения селекции и эволюции необходима автокаталитическая система,которая была бы действительно подобна реально существующим нуклеиново-белковым гиперциклам. Ни нуклеиновые кислоты, ни белки, взятые по отдельности, не могут подвергаться отбору и эволюционировать. Может показаться, что Эйген не открыл здесь ничего нового. Но в действительности раскрыто физическое содержание процессов редупликации и синтеза биологических информационных макромолекул.
Общий методологический смысл работы Эйгена состоит в убедительной демонстрации неограниченных возможностей физики в трактовке процессов
добиологического и биологического развития. Тем самым сделан важный шаг на пути проникновения в наиболее актуальную область современной биологии. После установления основных закономерностей молекулярной биологии естествознание обращается к проблемам дифферен-цировки, эмбриогенеза и канцерогенеза. Их изучение только начинается. Тем большее значение приобретает труд Эйгена, в котором намечаются пути теоретико-физического исследования этих проблем, хотя сам автор об этом и не говорит.
Эйген с полным основанием приходит к важному выводу о достаточнбсти современной физики для изучения биологических проблем. Нужна не новая физика; но новые применения физических понятий. При этом нет надобности вводить особые физические понятия специально для трактовки биологических явлений — так, как это сделал Гудвин [9].
Некоторые из положений, выдвинутых Эйгеном, дискуссионны. Необходимо, впрочем, сразу отвергнуть критику теории Эйгена, основанную на том, что его модель нереальна. Эйген справедливо указывает, что цикл Карно также представляет собой идеализацию. Дискуссионна промежуточная аргументация в связи с тем, что селективная ценность не всегда совпадает с ценностью информации (см. [10]). Это никак не умаляет значения работы Эйгена, основные выводы которой несомненно верны; это означает только, что теория Эйгена требует дальнейшего анализа и развития. Теория Эйгена— живая теория, которая может быть далее применена к исследованию явлений синтеза антител, клеточной дифференцировки, морфогенеза и т. д. Эйген пока что ограничился сопоставлением своей теории с «эволюцией в пробирке», реализованной в опытах Спигелмана.
Работа Эйгена необычайно богата идеями. Она целиком основывается на конкретных достижениях молекулярной биологии, ряд положений которой представлен в книге с исключительной ясностью и четкостью.
Уместно сравнить книгу Эйгена с классической книгой Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?» [11]. Труд Шредингера сыграл громадную стимулирующую роль в развитии молекулярной биологии
и биофизики. Но он был написан более четверти века назад. Сейчас Эйген имеет возможность опереться на молекулярную биологию и популяционную генетику, на неравновесную термодинамику и теорию информации. Его работа полностью опровергает любые попытки построения неовиталистических концепций. Можно не сомневаться в том, что в дальнейшем развитии биологии и биофизики работа Эйгена сыграет не менее важную роль, чем сыграла в свое время книга Шредингера.
Сокращенное и более популярное изложение работы Эйгена публикуется в «Успехах физических наук» [12].
Недавно появилась обстоятельная работа Куна «Самоорганизация молекулярных систем и эволюция генетического аппарата» [13], идейно связанная с трудом Эйгена. В этой работе дается качественная модель до-биологической эволюции и начальных стадий филогенеза и приводятся разумные оценки времени, необходимого для этих процессов. Работа Куна показывает, что случайное возникновение сравнительно небольших макромолекул РНК могло необходимым образом привести к возникновению жизни в обозримые сроки.
М. Волькенштейн
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Elsasser W., The Physical Foundation of Biology, Pergamon Press, L., 1958.
2. Вигнер E., Этюды о симметрии, изд-во «Мнр», М., 1971, стр. 160.
3. Glansdorff P., Prigogine /., Thermodynamic Theory of Structure, Stability and Fluctuations, Interscience — Wiley, L., N. Y., 1971.
4. Пригожий И., Николис Г., Усп. физ. наук, 109, вып. 3 (1973).
5. Шмальгаузен И. Я., Проблемы дарвинизма, изд-во «Наука», Л.( 1969.
6. Шмальгаузен И. И., Кибернетические вопросы биологии, изд-во «Наука», Сибирское отд., Новосибирск, 1968.
7. Аптер М., Кибернетика и развитие, изд-во «Мир», М., 1970.
8. Monod /., Le hasard et la necessite, Seuil, Paris, 1971.
9. Гудвин f>„ Временная организация клетки, изд-во «Мир», М.* 1966.
10. Волькенштейн М. В., Усп. физ. наук, 109, вып. 3 (1973).
11. Шредингер Э„ Что такое жизнь с точки зрения фнз'ики?, ИЛ, М., 1947; Атомнздат, 1972.
12. Эйген М., Усш физ. наук, 109, вып. 3 (1973).
J3. Kuhn Я., Angew. Chemie, 84, No. 18, 838 (1972),
ГЛАВА Г
ВВЕДЕНИЕ
§ 1.1. «Причина и следствие»
Вопрос о возникновении жизни часто представляется как вопрос о «причине и следствии». Физические теории макроскопических процессов обычно содержат ответы на подобные вопросы, даже если соотношению между «причиной» и «следствием» дается стат-истиче-екая интерпретация. Именно природой этого вопроса в значительной мере обусловлено мнение многих ученых, полагающих, что современная физика не дает убедительного объяснения существованию жизни, которая даже в своих простейших формах, по-видимому, всегда связана со сложными макроскопическими (т. е. мульти-молекулярными) системами, такими, как живая клетка.
