Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
Элементарные частицы прошли свой путь эволюции
В начале 1970-х годов физика элементарных частиц н астрофизика объединились в стремлении познать происхождение и образование Вселенной. Это взаимодействие оказалось весьма плодотворным как для той, так и для другой области.
С одной стороны выяснилось, что возникновение и формирование Вселенной не было медленным и непрерывным, а представляло собой очень быстро протекавший, взрывоподобный процесс. Данные, указывающие на это, были суммированы Уейнбергом (Weinberg, 1977) в книге «Первые три минуты».
С другой стороны, если прежде считали, что элементарные частицы неизменны и изначально не родственны между собой, то теперь признано, что они образованы ранее существующими частицами, «происходят» от них, т. е. имеют предшественников, и у них была своя эволюция. Фон-Бейер (Von Ваеуег, 1986) излагает это так: «Изучение материи превратилось в
естественную историю. Физики обнаружили, что у материи есть собственная история — в истинном смысле этого слова». Считавшийся стабильным протон, возможно, распадается. Поисками экспериментального подтверждения предполагаемой неустойчивости протона заняты ученые многих лабораторий. Предшественниками протонов и нейтронов являются составляющие их кварки. Последним в свою очередь предшествовали другие частицы. В самом начале образования Вселенной, когда ее возраст не достигал и одной наносекунды, кварки, антикварки, электроны, позитроны, мюоны, тау-лептоны, нейтрино, векторные бозоны, глюоны и фотоны непрерывно и очень быстро превращались друг в друга.
Следует отметить и другой аспект этой эволюции. Количество гелия во Вселенной связано с числом различных видов нейтрино. Таких видов насчитывается три; возможно, существует и четвертый. Однако астрофизические данные свидетельствуют о том, что искать пятый вид нейтрино не имеет смысла; астрофизики уверены, что его не существует. Это означает, что эволюция элементарных частиц шла путем строгого ограничения числа реально встречающихся частиц (Von Ваеуег, 1986). Не все возможные виды частиц могут существовать. Уже на этой изначальной ступени эволюции обнаруживается совершенно определенное ограничение, ведущее к канализации развития.
Идеальная симметрия, вероятно, существовала только в самом начале жизни Вселенной
Нигде в Природе мы не видим идеальной симметрии; встречаются только приближения к ней. Согласно Пейджелсу (Ра-gels, 1982), идеальная симметрия, как и наивысшая простота, проявляются только при сверхвысоких энергиях, недостижимых для человечества. Как указывает Пейджелс, «все реально наблюдаемые взаимодействия суть лишь асимметричные следы некогда идеально симметричного мира». Такой мир способен существовать только при энергиях столь высоких, какие могли быть лишь в первые наносекунды Большого Взрыва при рождении Вселенной.
Предполагается, что эволюция материи началась с полной симметрии и последовательно переходила к различным степеням асимметрии. Это приводит меня к рассмотрению следующих соотношений (рис. 4.1). С одной стороны, мы имеем кате-
Симметрия Асимметрия
Вещество _____ Энергия
Форма _____ Функция
Рис. 4.1. Диаграмма, изображающая взаимосвязи и переходы между симметрией, веществом и формой, с одной стороны, и противостоящими им асимметрией, энергией и функцией — с другой. (Рисунок составлен автором.)
гории или, если можно так сказать, состояния, соответствующие сверхвысоким энергиям: симметрия, вещество, форма.
С другой стороны, им противостоят антитетические категории: асимметрия, энергия, функция. Исходя из изложенного выше о физических состояниях, симметрия поставлена первой в этом ряду, затем идет вещество и, наконец, форма. Стрелки в обоих направлениях указывают на переходы каждой категории в свою противоположность. Вся эта концепция проистекает из хорошо известного соотношения Эйнштейна между веществом (массой) и энергией. Как мы увидим ниже (гл. 9), форму нельзя отделить от функции так же, как и функцию от формы. Конечно, здесь предложена только голая схема, но она поможет лучше понять взаимосвязи между указанными обобщенными свойствами материи.
Асимметрия свойственна уже элементарным частицам
Спиральная молекула ДНК может принимать правозакрученную и левозакрученную конфигурации. ДНК встречается в виде различных структурных форм, преимущественно правоза-
5 А. Лныа-де-Фариа
крученных (формы А—Е). Однако при очень высоких концентрациях солей она образует левозакрученные спирали. Это Z-форма, названная так из-за зигзагообразного расположения сахаро-фосфатного остова молекулы (Wang et al., 1979; Cantor, 1981).
Все белки состоят из L-аминокислот, а клетки содержат в основном D-caxapa. Оптическая активность биологических молекул, по-видимому, определяется свойствами образующих их более простых молекул, а в конечном счете — асимметрией атома углерода.
Результаты исследования многих новых элементарных частиц за последние двадцать лет показали, что нейтрино должны обладать либо «правым», либо «левым» вращением, поскольку ориентация их спина может соответствовать повороту либо по часовой стрелке, либо против нее. Оказалось, однако, что нейтрино обладают свойством так называемой странности (несо-хранения четности) —у существующих в природе нейтрино спин направлен только в сторону, отвечающую «левому» вращению. Таким образом, исключение одного из альтернативных вариантов, проявившееся позднее в образовании только L-аминокислот, обнаруживается уже у L-нейтрино — на стадии возникновения .вещества (Pagels, 1982). Это означает, что асимметрия макромолекул имеет более глубокие корни, чем строение атома углерода, и их следует искать в мире элементарных частиц.
