Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эйген М. -> "Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул" -> 63

Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул - Эйген М.

Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул — М.: Мир, 1973. — 224 c.
Скачать (прямая ссылка): samoorganizaciyamaterii1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 57 58 59 60 61 62 < 63 > 64 65 66 67 68 69 .. 73 >> Следующая

Концепция, с которой мы встречаемся в теории отбора, имеет аналогичную природу, и это дает возможность ответить на вопрос, поставленный Шнейором Лиф-соном. Объяснение основных принципов эволюции как самоорганизации на молекулярном уровне не требует «новой физики»; скорее оно опирается на принципы, выводимые из уже известных законов и связывающие макроскопические явления с динамическим поведением на элементарном уровне. Упомянутая концепция выражается с помощью введения понятия ценности — параметра, который следует ассоциировать с понятием информации. Каким образом это делается?
Среди различных состояний ансамбля «информацию» может представлять собой каждое определенное состояние, а не только одно-единственное состояние или определенное подмножество состояний. Введение параметра ценности (который может меняться практически непрерывно), связанного с каждым информационным состоянием, позволяет нам развить общую теорию, которая рассматривает возникновение или самоорганизацию «ценной» информации, объединяя тем самым дарвиновскую теорию эволюции с классической теорией информации, а также — после применения этой концепции к самоорганизации на молекулярном уровне — обеспечивая количественную основу для молекулярной биологии.
«Селективная ценность» и «средняя избыточная продуктивность» являются величинами, выводимыми из ранее известных соотношений; они связаны с размерностью времени, даже если привести их к безразмерному виду введением некоторой общей константы скорости (k0).
В чем же физический смысл этих величин?
Рассмотрим макромолекулярную цепь, представляющую собой последовательность мономерных единиц по крайней мере двух типов. Предполагается, что все возможные последовательности имеют в точности одинаковое энергетическое содержание (в реальном случае это может выполняться лишь с более или менее хорошим
приближением). С термодинамической точки зрения все эти состояния неразличимы, или «вырождены». Для всех цепей данного класса с одинаковой длиной образование из мономерных единиц, а также распад на низкоэнергетические фрагменты характеризуются одним и тем же суммарным сродством. Однако если механизмы реакций таковы, что в каждом случае промежуточные соединения различны, то скорости реакций внутри данного класса могут варьировать. Существуют три феноменологических параметра, которые характеризуют «селективную ценность» каждой отдельной последовательности по отношению к ее воспроизведению: скорости образования и распада, физически определяемые по их «свободным энергиям активации», а также фактор «качества», который можно связать с возможностью ветвления реакции в промежуточном состоянии (в котором происходит «инструктирование»), Все другие возможные влияния (обусловленные средой) являются вторичными в том смысле, что они могут воздействовать лишь через посредство этих трех параметров. Определенная комбинация этих трех факторов, зависящая от конкретных дополнительных ограничений, в стационарном состоянии определяет селективную ценность.
§ VIII. 3. «Диссипация» и «возникновение информации»
Принцип Пригожина — Глансдорфа [47] служит связующим звеном между теорией отбора и термодинамикой необратимых процессов.
Стационарное состояние при постоянных потоках характеризуется. минимумом производства энтропии. Если построить график (внутренней) энтропии как функции времени, то должна получиться линейная зависимость (рис.' 27). Стационарно производимую энтропию можно было бы определить, например, измеряя поток тепла в термостат и в то же время поддерживая реакционную систему при постоянных внутренних условиях. В таком стационарном состоянии доминирует «отобранная» последовательность! (или коллектив), которая определяется
из условия
P=wmax. [ср. с (II. 37)]
Предположим, что произошла (стохастически значимая) флуктуация, состоящая в возникновении мутанта, обладающего большей селективной ценностью, нежели
Врем я [ t]
Рис. 27. Зависимость энтропии от времени для процесса отбора при постоянных общих потоках единиц.
Возникиовенне мутанта с селективным преимуществом (W^ мутанта > W‘' глав-ной копии) соответствует отрицательной флуктуации производства энтропии, которая приводит к неустойчивости и распаду стационарного состояния. Прежняя главная копня вымирает, тогда как мутант достигает доминирующего уровня. Поскольку энергии обоих видов равны, равны и наклоны прямых, описывающих производство энтропии а в обонх стационарных состояниях. Постоянная разность между графиками энтропии в стационарном состоянии отражает увеличение упорядоченности, соответствующее повышению общего
уровня организации.
копия, отобранная прежде. Это явление эквивалентно отрицательной флуктуации производства энтропии (т. е. эквивалентно возрастанию средней скорости, связанному с уменьшением суммарного сродства вырожденного класса). По Пригожину и Глансдорфу, такая отрицательная флуктуация должна привести к разрушению существовавшего стационарного состояния, которое не может поддерживаться при неизменных потоках извне. Таким образом, согласно термодинамической теории,
Предыдущая << 1 .. 57 58 59 60 61 62 < 63 > 64 65 66 67 68 69 .. 73 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed