Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
То, что мы называем случайностью в физике и биологии, на самом деле отражает недостаток знаний; неупорядоченность атомов способна перейти в упорядоченность
Второй закон термодинамики многократно подвергался сомнениям и критике, однако он продолжает играть важную роль в физике. Причина этого в том, что, несмотря на выявление свойственных ему ограничений и недоверие к его обоснованности, было очень трудно продемонстрировать, что из атомной неупорядоченности может получиться упорядоченность. Однако теперь это удалось показать в целом ряде экспериментов.
Когда Больцман в 1872 г. сформулировал свои принципы термодинамики, физик Дж. Лошмидт был одним из немногих, кто в то время не соглашался признать его утверждения убедительными. Он указывал, что движение атомных частиц симметрично во времени. Вследствие этого любая система, переходящая из упорядоченного состояния в хаотичное, должна быть способна возвращаться к упорядоченности, изменяя на обратный импульс каждой частицы без изменения кинетической энергии системы в целом.
Брюер и Хан (Brewer, Hahn, 1984) в ряде экспериментов показали, что фотоны и такие атомные частицы, как протоны, могут вернуться из неупорядоченного состояния в упорядоченное. В этих процессах участвуют ядерно-спиновое эхо и фотонное эхо. Это явление можно проиллюстрировать примером на макроуровне (рис. 3.13). Скрытую упорядоченность частиц красителя можно наблюдать при смешивании полоски красителя с вязкой жидкостью в цилиндрическом сосуде. Если вращение сосуда, вызывающее смешивание, производить в обратном направлении, то диспергированные частицы воссоединяются сами по себе, восстанавливая изначальную упорядоченность.
Эти результаты показывают, что некоторые типы разупоря-дочения, вызываемые, по-видимому, случайными столкновениями, могут быть обращены.
Самоорганизация наблюдается также в химических реакциях, в которых участвует диффузия и которые протекают в пространственно неоднородных смесях (Atkins, 1984) (рис. 3.14).
Рис. 3.12. Главные типы клеток, возникающие из нейральной эктодермы (по P. A. Weiss, из Sussman, 1964).
В биологическом мире канализация упорядоченности принимает форму самосборки, происходящей на всех уровнях — от макромолекул до организмов (см. гл. 13—15).
Даже статистики сомневаются в существовании случайности в природе. Колата (Kolata, 1986) указывает, что «большинство явлений, которые считают случайными, в конечном итоге не так уж случайны»; она приводит в связи с этим слова П. Дьякониса (P. Diaconis): «Если всмотреться попристальней, то все на свете не столь случайно, как это принято считать».
Рис. 3.13. Скрытая атомная упорядоченность, продемонстрированная с помощью прибора, состоящего из двух прозрачных пластмассовых коаксиальных цилиндров. Пространство между цилиндрами заполнено прозрачной вязкой жидкостью. В жидкость вводят полоску краски, частицы которой первоначально были расположены по одной линии (1). Наружный цилиндр неподвижен, а внутренний вращают (2) до тех пор, пока краска не будет полностью перемешана с жидкостью ( 3). Исходное линейное расположение утрачивается и частицы распределяются случайным образом. Если, однако, вращать цилиндр в обратную сторону (4 и 5), то линейное расположение частиц восстанавливается и полоска краски появляется вновь (6). (Brewer,
Hahn, 1984).
56 ________ Глава 3
Рис. 3.14. Самоорганизация с образованием периодических структур — так называемые кольца Лизеганга. Происходит ритмичное осаждение по мере медленной диффузии нитрата серебра в желатине, содержащей хромат калия. А. Два центра диффузии в желатиновой пластинке. Б. Диффузия со дна пробирки, наполненной желатиной. (Weiss, 1939.)
Игральных костей, карт, параллельных линий и окружностей в природе не существует
Кости и карты придумали люди. Следует напомнить, что никто никогда не видел совершенно идеальную кость; все кости отклоняются от идеала, варьирует лишь степень отклонения. Точно так же никто никогда не видел колоды карт, созданной Природой. Карты не подогнаны друг к другу и все связи между ними сводятся к имеющимся на них абстрактным обозначениям, тогда как атомы и молекулы, которые мы находим в природе, соответствуют друг другу и непрерывно взаимодействуют между собой. Параллельные линии по определению сходятся только в бесконечности, и в живых организмах никогда нельзя встретить идеальные сферы. Статистика, основанная на этих абстракциях,— полезный инструмент, используемый учеными для упрощения изучаемых ситуаций. Это облегчает наблюдение за данным явлением, но не может заменить реальность: большинство людей не понимает этого.
Эйштейн без обиняков высказал свое отрицательное отношение к такому упрощению событий, заявив, что «Бог не играет в кости» (Clark, 1979).
Химические свойства молекул против случайности
Среди известных нам ферментов рибонуклеаза является одной из самых маленьких молекул: она содержит всего 124 аминокислотных остатка. Если у первого организма имелся фермент, молекула которого была еще меньше (содержала, например, 100 аминокислотных остатков), то вероятность его случайного возникновения равна 1 на 1,3-1030. Холдейн (Haldane, 1965) считает такое событие невозможным. Он вычислил, что если бы можно было ежеминутно подвергать организмы испытаниям на протяжении 108 лет, то понадобилось бы 1017 одновременных испытаний, чтобы случайно получился нужный результат. Он указывает, что для такого события просто не хватило бы места, так как площадь поверхности земли составляет всего 5-1018 см2. Он полагает, что свойства молекулы были решающим фактором в рассортировке конфигураций, повышая шансы одних по сравнению с другими.
