Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Николис Г. -> "Самоорганизация в неравновесных системах" -> 143

Самоорганизация в неравновесных системах - Николис Г.

Николис Г., Пригожий И. Самоорганизация в неравновесных системах. Под редакцией доктора хим. наук Ю. А. Чизмаджева — М.: Мир, 1979. — 512 c.
Скачать (прямая ссылка): nikolis-prigogine.djvu
Предыдущая << 1 .. 137 138 139 140 141 142 < 143 > 144 145 146 147 148 149 .. 171 >> Следующая

Конкуренция — довольно общее по своему характеру явление природы. Например она возникает в том случае, когда источники сырья для синтеза,роста и существования ограниченна При этом взаимодействие между отдельными элементами системы принимает форму борьбы, результат которой может быть двояким. Первая возможность состоит в том, что одни из противоборствующих элементов будет устранен из системы, вторая же возможность связана с возникновением своего рода «динамического равновесия», при котором могут сосуществовать разнообразные компоненты системы. В настоящей главе мы рассмотрим процессы первого типа, поскольку они составляют основу теории пред биологи ческой эволюции. Проблема сосуществования конкурирующих популяций обсуждается в гл. 18. Как в том, так и в другом случае мы будем рассматривать Лишь най-более общие аспекты явлений, не зависящие от деталей молекулярных механизмов таких процессов.
Термодинамика эволюции
443
17.2. ОБЩЕЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ПРЕДБИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ
Современная теория эволюции представляет собой сплав идей Дарвина с результатами молекулярной биологии, накопленными с 1952 г. Эволюция рассматривается как результат мутаций, возникающих в виде «ошибок» в процессе копирования генетической информации. Ввиду того что в живых системах протекают сложные биохимические реакции в самых разнообразных внешних условиях, такие ошибки представляются неизбежными. Очевидно, если к тому нет особых препятствий, раз возникшая ошибка в дальнейшем может воспроизводиться сколько угодно долго. Открытие Дарвина состоит в том, что естественный отбор — это тот механизм, благодаря которому организм выживает в экстремальных ситуациях и поднимается на более высокую ступень развития. Механизм естественного отбора вступает в действие в том случае, когда в силу определенных особенностей среды размер популяции не может быть больше некоторого критического. При этом происходит отбор особей с таким генотипом, который позволяет при существующих внешних условиях производить наибольшее число потомков. Таким образом, естественный отбор предотвращает накопление ошибок и одновременно допускает возможность усовершенствования за счет мутаций.
Такая картина «выживания наиболее приспособленных», по своему характеру напоминающая задачу о разорении игрока, подразумевает наличие самоподдерживающихся и самовоспроизводящихся систем. Поэтому, строго говоря, ее нельзя считать теорией нредбиологической эволюции, проблематика которой может быть изложена в виде следующих пунктов:
1. На ранних стадиях существования Земли, т. е. три-четыре миллиарда лет назад, скорость синтеза небольших органических соединений! таких, как кислоты, основания и сахара, могла быть довольно заметной. Такая точка зрения является общепринятой со времени вошедшего в историю науки эксперимента Миллера [257] (один из последних обзоров па эту тему имеется в работе [109]).
2. На следующем этапе при соединении этих молекул должны были образоваться полимеры с новыми свойствами. В предбио-логических условиях концентрация этих новых молекул должна была быть чрезвычайно низкой. Таким образом, должен был существовать механизм, который ставил бы новые соединения в предпочтительные условия. Эти вопросы обсуждаются в разд. 17.3.
3. Затем возникает чрезвычайно важный вопрос: может ли существовать своего рода селекционный пресс, сравнимый по эффективпости с взаимодействием между новыми полимерами и
444
Глава П
способный направить эволюцию в сторону возрастающей сложности систем? Ясно, что на определенной стадии эволюции система должна была приобрести способность накапливать опыт с помощью некоторого первичного генетического кода. Каким закономерностям подчинялось возникновение такого кода, существование которого в современной биологии является устаноп-ленным фактом? В какой-то мере эта проблема обсуждается в разд. 17,4 и 17.5, причем мы будем использовать результаты важной работы Эйгена.
17.3. ОБРАЗОВАНИЕ ПРЕБИОТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ
Самым общим механизмом образования полимера является наращивание, линейной структуры. Однако если говорить о биополимерах, то необходимо учесть, что свободная энергия связывания мономеров в биополимеры (нуклеиновые кислоты и белки) такова, что скорость самопроизвольной полимеризации должна быть очень низкой. Поэтому участвующие в эволюции биополимеры, по-видимому, являются продуктами некоторого авто кагал и гического цикла, который значительно повышает скорость полимеризации.
В настоящем разделе роль автокатализа будет проиллюстрирована па простых моделях синтеза низкомолекулярных гомо-полимеров, таких, как поли-У (полиурмдиловая кислота) или поли-А (полиадениловая кислота). Такое упрощение обусловлено тем, что оно допускает кинетическое и термодинамическое изучение динамических уравнении. Однако при этом не учитывается характерное свойство определенных полимерных цепей, состоящее в том, что они служат матрицей для собственного синтеза или для синтеза других полимеров. Эту трудность можно преодолеть путем введения реакций с соответствующими автокаталитическими стадиями, причем кинетические уравнения должны иметь тот же вид, что и при учете процессов копирования. В работе [13] рассмотрена более сложная модель, учитывающая известные данные по взаимодействиям полинуклеотидов.
Предыдущая << 1 .. 137 138 139 140 141 142 < 143 > 144 145 146 147 148 149 .. 171 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed