Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
ности, либо превращена в структуру, способную в свою очередь •осуществлять специфическую регуляцию присоединения мономеров. Существенным для такого поведения макромолекул является выполнение некоего условного правила наращивания, которое фактически ограничивает возможные линейные последовательности функциональной зависимостью от трехмерной структуры растущего полимера. При таком примитивном типе роста полимера локальное изменение внешних условий способно вызвать наследственные изменения в линейной последовательности. Другими словами, центральный постулат, рассмотренный в связи с высшими организмами, в данном случае неприменим, и информация может попадать в наследственную память из окружающей среды, а также другими путями. Примитивная эволюция, иначе говоря, первичное постепенное накопление информации, происходит в этом случае таким же образом, что и накопление информации или обучение в случае вычислительных машин или живых организмов, т. е. путем обратной связи, а не путем естественного отбора. Неоднократно отмечалась аналогия процесса обучения с более сложным процессом эволюции [37—39]; я предполагаю, что примитивная наследственная молекулярная эволюция действительно может начаться со своего рода «обучения» путем непосредственного взаимодействия с окружающей средой по принципу обратной связи и только постепенно, путем целого ряда все менее прямых и все более замедленных селективных процессов прийти к конечной стадии полностью непрямого естественного отбора. С этой точки зрения бессмысленно задаваться вопросом, когда наследственная передача упорядоченности была заменена репликацией или саморепликацией или когда взаимодействие с внешней средой по принципу обратной •связи сменилось естественным отбором. Различие только количественное; и то и другое возникло постепенно.
В подтверждение такой гипотезы возникновения жизни я приведу здесь лишь краткую аргументацию, хотя, конечно, необходим был бы более подробный анализ.
Во-первых, для построения этой гипотезы не нужно привлекать никаких значительных событий, кроме самого существования сополимеров, конформация которых влияет на их линейную последовательность. Хотя предложенная гипотеза весьма вероятна, все же можно возразить, что репликация нуклеиновых кислот уже продемонстрирована и что остается только предположить постепенную эволюцию катализатора типа полимеразы. Однако, как неоднократно указывали Коммонер [20] и другие, это не есть гажорепли-кация с автономной устойчивостью, необходимой для обеспечения эволюции путем естественного отбора. Наименьшей известной единицей такой саморепликации остается клетка. Несмотря на простоту концепции матричного копирования, никому пока не удалось
предложить гипотезу простейшей модели для системы нуклеиновая кислота — белок, способной к устойчивой репликации и подверженной естественному отбору, не привлекая представления о случайных процессах. В то же время логическое и физическое рассмотрение этого процесса, которое мы находим у фон Неймана [14] и Вигнера [19], не позволяет прибегать к случайности для объяснения возникновения саморепликации.
Во-вторых, на основании собственных исследований, а также на основании данных других авторов по обучающимся машинам [40] мы знаем, что на начальных стадиях всякого процесса обучения взаимодействие с внешней средой по принципу стимул — ответ является довольно быстрым и прямым. Первые этапы нашего обучения и обучение низших животных, по-видимому, в значительной степени основаны на заучивании, которое может быть удачным или неудачным. После того как мы постепенно накопили какой-то запас эвристических правил или представлений, основанных на более или менее прямом взаимодействии с внешней средой, огромное число возможных состояний мозга организуется настолько, что появляется возможность того, что мы называем собственно «творческим» мышлением. Процесс мышления становится теперь все более похожим на слепой поиск и выживание в процессе отбора [41, 42], хотя и об этом типе отбора многое еще предстоит узнать. Этот общий тип обучения был отобран как наиболее эффективный процесс для обучающихся систем от человека до машин, и он как раз приемлем на уровне примитивных молекулярных вычислительных машин. Я уже отмечал [33], что слепой, или беспорядочный, поиск и процесс отбора неприемлемы с физической точки зрения для определения даже простейшей последовательности в белке, при условии что вероятности появления изомерных последовательностей равны. Мы уже знаем, что беспорядочный поиск без основного обучения вряд ли будет творческим и продуктивным независимо от того, идет ли речь о мозге или о программе машины, играющей в шахматы; и нет никаких оснований предполагать, что беспорядочный поиск может иметь большое значение при определении последовательности в полимере. Прежде всего должна происходить постепенная эволюция упорядоченной структуры или, как в нашем крайне простом примере с сополимером, эволюция правила наращивания, которое определяет ограничивающие условия для бесконечно большого числа возможных произвольных конфигураций. Если представления о самоорганизующихся системах [43, 44] имеют в какой-то степени общее значение, можно ожидать, что беспорядочный поиск и естественный отбор среди самовоспроизводящихся единиц является самым поздним и, возможно, последним типом наследственных эволюционных процессов.
