Страница 26 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука - Философия на vuzlib.su
Тексты книг принадлежат их авторам и размещены для ознакомления Кол-во книг: 64

Разделы

Философия как наука
Философы и их философия
Сочинения и рассказы
Синергетика
Философия и социология
Философия права
Философия политики

  • Статьи

  • align=left style='text-align:left'>Способ питания прокариот – фагоцитоз – основа возникновения эукариотической клетки

    Следующая иерархическая ступень в эволюции жизни есть эука­ри­о­­тическая клетка. Это самостоятельная сту­пень иерархии, поэтому её ос­но­ву должен составлять сим­биоз элементов предыдущей сту­пени. Ими являются про­ка­ри­о­ты. Элемен­ты и про­цес­сы, ис­поль­зу­е­мые эукариоти­чес­кой клеткой, были и есть в про­ка­ри­оти­чес­кой клет­ке. В эука­рио­ти­чес­кой клетке со­х­ра­ня­ют­ся элементы сту­­пе­ни иерар­хии “пер­вичного буль­она”. Иерар­­хия синтеза ин­фор­мации есть сим­биоз эле­мен­тов преды­ду­щего уровня (про­ка­ри­оти­ческие клетки), реа­ли­зо­ван­­ный в форме объек­тов сле­­ду­ю­щего уров­ня (эукариоти­чес­кие клетки).

    Это иллюстрирует схема эукариотической клетки, пока­зан­ная на рис. 2.9 [56]. Её ха­рак­те­ри­зу­ет явно выраженное яд­­­ро, имеющее слож­ную струк­туру. Оно отделено от цито­плаз­­мы клетки оболочкой. В ядре со­средоточена основная масса ДНК клетки. Ядро представляет элемент “ори­ги­нальной кон­­струкции” эука­риот, кото­ро­го не было у прокариот – соб­ст­венно новое в эволюции жиз­ни. ДНК в ядре связана с бел­ками и об­разует субструктуры – хро­мо­­сомы. В эукариотической клет­ке объекты уровня иерархии “пер­вичного бульона” есть ри­бо­сомы. Они име­ют тот же вид без­оболочечных частиц, который характерен для всех объек­­тов “пер­вич­­ного бульона” и сох­ранён во внутренней струк­­туре прокари­от. Ри­бо­со­мы в структуре эука­риоти­чес­кой клетки теряют часть своих сво­бод и, как пра­ви­ло, фик­си­ро­ва­ны другими её элементами.

    Рис. 2.9.

     
    Прокариоты в составе эука­­рио­ти­ческой клетки при­сут­­ст­вуют в ви­де самостоя­тель­ных объектов разных видов со сво­ими оболочками. На­при­мер, митохондрии. Они име­ют свою оболочку, свою сложную внут­рен­нюю структуру и содер­жат свою ДНК, отличную от ядер­ной в дан­ной клетке. Как и некоторые дру­гие внутренние элементы эука­­риоти­чес­­кой клетки, мито­хондрии по своим размерам и структуре есть прис­по­собитель­но изменившиеся про­ка­ри­оти­ческие клетки. Они имеют свой специфический мета­бо­лизм. Но они симбионты, поэтому их метаболизм зависим от метаболизма клетки-хозяина.

    Рис. 2.10.

     
    Типовая схема строения митохондрий в эукариотичес­кой клетке жи­­­вот­ных показан на (рис. 2.10). Ми­тохондрии являются спе­ци­а­лизиро­ван­­ными производителями энергии, ко­торую поставляют в фор­ме АТФ –  уни­версального для боль­шин­ства жи­­­вых систем аккуму­ля­тора и рас­пре­­де­лителя энергии. В расти­тель­ных клет­ках такие же функ­ции вы­­­пол­няют хло­­ропласты, которые (как и мито­хондрии) явля­ют­ся само­сто­я­тельными составляющими клетки. Изоб­ра­жённая на рис. 2.10 мито­хон­д­рия есть выраженная про­ка­риотическая клетка. Она содержит на­ружную и внутреннюю мемб­ра­ну. Внутренняя мембрана име­ет (за счёт выступов внутрь) боль­шую по­верх­­ность. С ней связаны про­цессы пре­об­разования энергии. В составе эука­риотической клетки есть и дру­гие (пе­ре­чис­лен­ные на рис. 2.9) объек­­ты – аналоги про­ка­ри­о­тических клеток.

    Структура эукариотической клетки, показанная на рис. 2.9, и при­мер структуры одной из её составляющих – митохондрий  (рис. 2.10) наг­­лядно под­т­верждает, что эукариотическая клетка есть ступень иерар­хии, со­дер­жащая в виде “готовых элементов” запомненные (как целое или в виде части своих деталей) прокариотические клетки. В составе эука­риотической клетки в закон­сер­ви­ро­ван­ном виде до нас дошли как свидетельства о самых первичных пред­био­логических фор­мах эволюции жизни (например, в виде рибосом), так и конкретные виды прокариот (на­пример, митохондрии или хлоро­пла­с­ты), ко­торые как самосто­я­тель­ные организмы исчез­ли в процессе по­сле­ду­ющей эволюции. Эукарио­ти­чес­кая клетка сохрани­ла в себе палеонто­ло­гические сви­де­тельства сво­е­го возникновения в виде особенностей мор­фологии и метаболизма.

    Опять вопрос – неужели случайность мог­ла создать столь сложные объекты и их взаимодействия, которые реально наблюдаются в эукари­о­тической клет­ке?

    Ответ в том, что независимая случайность, которая не ограничена условиями, конечно, не могла! Но иерархия случайностей, ог­ра­ни­чен­ных условиями, когда эле­мен­ты преды­ду­щего уровня исполь­зуются как целое, могла создать и создала то, что кажется не­по­силь­ным даже для разума человека!

    Решающий фактор ре­аль­но­сти ре­зуль­тата – жизни – есть условия. В част­ности, главней­шее условие, которое оп­­­ре­делило высокую вероят­ность для воз­ник­но­ве­ния симбиоза слож­ней­ших элементов и их взаи­мо­дей­ст­вий внутри нового объекта – эукарио­ти­чес­кой клетки – содержится в способе пи­та­ния про­кариот. То, что было мил­лиарды лет на­зад, можно восстановить досто­вер­но, так как способ пи­та­ния прока­ри­от сохранён и в ныне сущест­ву­ю­­­щих их видах. Поясню.

    Несовершенство липидной мембраны как механической оболочки приводит к тому, что, наряду с описанным в предыдущем параграфе спо­со­бом питания клетки – пиноцитозом, существует второй активный, тре­бу­ющий затрат энергии, способ захвата продуктов, необходимых для ме­та­болизма клет­ки. Он позволяет переносить через мембрану клетки объек­ты, которые существенно больше по масштабам, чем даже слож­ные молекулы. Прокариотическая клетка для своего питания может пог­лотить другую самостоятельную клетку – одноклеточный ор­га­низм – и “переварить” его внутри себя (расщепить на молекулы и их ком­­плексы).

    Этот про­цесс хорошо известен и называется фагоцитоз. Он связан с проникновением крупных объектов через мембрану. Проникают не молеку­лы, а це­лые прокариотические клетки. Первичная физико-хими­чес­кая основа это­­­го процесса подобна процессам при пиноцитозе. Так же реа­ли­зуется вы­­сокая избирательность, но теперь не к простейшим про­дуктам, а к клеткам как целому. Соответственно сложнее вза­и­мо­дей­ст­вия мембран клеток, больше участвующие поверхности.

    Процессы питания на основе фагоцитоза есть ха­рак­терная особен­ность прокариот. Случайности поглощения одним прокаритом другого, ко­торые происходят при питании, ограничены дву­мя альтернативными предельными условиями:

    поглощаются продукты разрушения клетки,

    поглощается хотя бы частично не пов­реж­дённая клетка.

    В пищевых взаимодействиях клеток первый предельный случай – предварительное разру­ше­ние пог­ло­щаемой клетки до молекулярного уровня, предшествующее её поглощению. Он не спе­ци­фичен, так как пи­но­цитозу в прокариоти­чес­ких клетках безразличны при­чины образо­ва­ния исход­ных для него продуктов молеку­ляр­ного уров­ня.

    Второй случай важен потому, что разные по типам про­ка­рио­ти­чес­кие клет­ки часто “стал­киваются”, как и любые физические объекты, при­сут­­ст­вующие в среде в больших количествах. В результате могут реали­зо­ваться даже маловероятные события.

    Физико-химические законы (в предельном виде, проявляющиеся как взаимо­дейст­вия пу­зырь­ков в жидкости или масляных пятен на её по­верхности) дела­ют закономер­ным объеди­нение мем­б­ран разных кле­ток. Однако мембраны клеток гораздо сложнее по­верх­ности пузырьков или границ пятен. Они не “про­ектировались” кем-то с какой-либо це­лью. Они возникли как резуль­тат совместного действия физико-химических за­конов и случайностей, соотношение ко­то­рых описывается семанти­чес­ким коэффициентом (1.30). Поэтому мембраны не­со­вер­шен­ны как изо­ли­рующие оболочки. Неудивительно, что аналогом прос­тых предельных взаи­мо­дей­ст­вий между неживыми пу­зырь­ками стано­вит­ся проникание мень­шей клетки внутрь большей. Фа­го­цитоз есть про­яв­ление деталей по­доб­ных физико-химических процессов.

    При фаго­ци­тозе поглощается, как правило, функ­ционирующая про­­­кариотическая клетка. Она может в этом про­цессе частично повреж­дать­ся, но её составляющие способны к метаболизму, если для этого есть условия. Поэтому фаготитоз уни­каль­но важен для слу­чай­ностей в эво­лю­ции жиз­ни и запоминания выбора из них.

    Случайности, возни­кающие после поглощения прокариота, имеют предельные выра­же­ния. Их несколько вариантов. Перечислю их.

    “Переваривание”  поглощённой клет­ки есть синоним того, что ус­­­ло­вия в поглотившей её клетке-хозяине несовместимы с мета­бо­лиз­мом поглощённой клетки. Это есть наиболее про­стой и наиболее веро­ят­ный результат поглощения одной про­карио­ти­ческой клеткой другой клет­­ки. С учё­том принципа структурной компле­мен­тар­но­сти продукты, полу­чен­ные при такой форме фагоцитоза, га­ран­ти­рованно могут участ­во­вать в физико-химических процессах клетки-хозяина. “Перевари­ва­ние” не тре­бу­­ет изощ­рённой специфики взаимо­дей­ст­вия обоих клеток. Оно по­с­тав­ляет клетке-хозяину продукты, а потому фагоцитоз как “пи­ще­вое” вза­и­мо­­действие прокариотических клеток со­вершенствуется дар­ви­нов­с­ким естественным отбором.

    Если внутри клетки-хо­зя­и­на условия совместимы с метаболиз­мом поглощенной клетки, то она бу­дет функционировать. Вероятность по­ложительной для клет­ки-хозя­и­на взаимосогласованности метаболизма обоих клеток ма­ла – фагоцитоз наи­бо­лее ве­ро­ятно при­ве­дёт к гибели клет­ки-хозяина. Вели­чи­ну этой вероятности регули­рует вы­жи­вание со­об­щества кле­ток-хо­­зяев в данной среде. Это зако­но­мерности, описывае­мые ши­ро­ко из­вест­ной математической моделью “хищ­ник-жертва”.

    Существует маловероятная возможность, когда ре­зуль­тат фа­го­ци­тоза не только совместим с метаболизмом клетки-хозяи­на, но и по­г­ло­щённая клетка выделяет продукты, полезные или необхо­ди­мые для мета­болизма клетки-хозяина. Даже если эти продукты только без­вред­ны для клетки-хозяина, то случайные безразличные сим­биозы есть мате­ри­ал,  который в определённых условиях может быть запомнен.

    Ещё меньше вероятность того, что поглощённая клетка не толь­ко может участвовать в метаболизме клетки-хозяина с “пользой” для не­го, но может размножаться вместе с клеткой хозяином. Именно такой слу­­чай, сколь бы маловероятен он не был, приводит к запоминанию с по­мо­щью размножения его единичной реализации.

    Закономерно огромное число проб и ошибок (которое задаёт пи­ще­­вая роль фагоцитоза) делает высокой вероятность результата в виде изо­щрённо сложной эукариотической клетки. Не забы­вай­те при этом, что количество первичных прокариот имело геологи­чес­кие масштабы. В этом причина того, что прокариоты смогли стать составными эле­­мен­та­ми сле­ду­ющей ступени иерархии, для которой важнейшей яв­ля­ет­ся их жизнь внутри эукарио­тических клеток. Они в себе сохраняют “первич­ный буль­он” уникаль­ных слу­чай­ных комбинаций веществ, условий, вза­имодей­ст­вий. Их сим­биоз с бо­лее развитой клеткой-хозяином есть новая для про­ка­ри­о­тов “эко­логи­чес­кая ниша”. Она создаёт для прокарио­ти­чес­ких клеток-сим­­би­он­тов ши­ро­кие возможности оптимизирующих изме­не­ний. Возни­кает слож­ная и со­вершенная эукариотическая клетка как но­вая ступень иерар­­хии роста энт­ропии – новая ступень максимума спо­соб­ности к пре­в­ращениям, мак­симума про­изводства энтропии.

    Именно эту, созданную эукариотическими клетками, важнейшую ступень иерархии эволюции жизни на Земле (роста энтропии-информа­ции) отображает на рис. 2.5 плоскость “тупиков равновесия” keu. Онa воз­­никла 2,7 – 2 миллиарда лет назад.

    Плоскость keu дала начало новому росту энтропии-информации пер­­воначально в виде растительныx клетoк. В форме характер­ной для жи­вотного мира эукариотические клетки возникли примерно 0,75 мил­ли­ар­да лет на­зад. Надо подчеркнуть, что фагоцитоз как основа возникно­вения эукариотической клетки вводит тесное переплетение признаков, определяющих последующие формы жизни – растения, животные клет­ки, грибы. Прямых однозначных “стрел” на начальных стадиях эволю­ции жиз­ни нет. Первичные предки всех трёх главных типов жизни зада­ны за­пом­ненным выбором из сосуществовавших случайностей. Перепле­те­ние их взаимодействий с помощью условий сформировало в конце кон­­цов привычные нам “стре­лы” палеонтологических диаграмм.

    Современные эукариотические клетки содержат в себе особен­нос­ти, которые подтверждают изложенное выше об их возникно­ве­нии в ре­зультате иерархических случайностей, ограничен­ных усло­ви­я­ми.

    Например, митохондрии в составе эукариотической клетки имеют свою автономную ДНК, которая отлична от основного носителя инфор­ма­ции в клетке – её ядерной ДНК. Велика количественная доля мито­хон­д­рий в “экологической нише” в виде эукариот. Напри­мер, около 2% ДНК кле­ток печени составляет “чужеродная” клет­ке митохондриальная ДНК. Она син­­те­зируется и расщепляется быст­рее, чем ядерная. Как правило, ядер­ная ДНК эукариотической клет­ки есть классическая двухзаходная спи­раль. Митохондриальная ДНК – кольцевая молекула, как обычно у про­ка­риот. Это достоверно означает, что мито­хонд­рии есть самостоя­тель­ные прока­ри­о­тические организмы в составе клет­ки.

    Однако митохондрии как самостоятельные организмы в результате классического дарвиновского отбора претерпели при­способительные из­ме­нения. В результате не все белки митохондрий могут синтезироваться на основе гетерокатализа с участием их ДНК. Часть белков организма-ми­то­хондрии синтезируется под контролем ядер­­ных генов клетки-хо­зя­и­на. Такие особенности имеют и хлоропласты в рас­ти­­тель­ных клет­­ках.

    Самостоятельные прокари­о­ти­­ческие организмы-симбионты попа­ли в эукариотическую клетку в ре­зультате случайностей. Они могли за­к­ре­пить­­ся в клет­ке-хозяине за счёт новых возможностей для выживания выживающих. Но размножение, например, митохондрий как организма-сим­бионта – не­за­ви­симое. Оно должно быть синхронизировано с раз­мно­жением клет­ки-хозяина. Иначе они либо за несколько делений клет­ки-хозяина вымрут, либо пере­на­селят экологическую нишу внутри клет­ки и этим её уничтожат.

    Более быстрое деление клетки, чем её симбионтов-митохондрий, невозможно потому, что они поставляют клетке энергию. Отстают в раз­мно­жении мито­хондрий – нет энергии для деления основной клетки. Для опережающего размножения митохондрий такого запрета нет. В отборе из случайностей были запрещены выживанием вы­жи­вающих случаи симбиоза, когда предшественники ми­тохондрий размножались быстрее клетки-хозяина. В результате отбор закрепил такое несовершенство ми­то­хондрий, которое лишает их самос­тоя­тельности в размножении.

    Зависимость от клетки-хозяина вы­ражается тем, что часть белков, необхо­ди­мых для метаболизма симбионта, синте­зи­руется в цитоплазме толь­ко с по­мощью ядерной ДНК клетки в целом. Но есть и более кон­крет­ные ус­ловия. Например, митохондриальная ДНК содержит прибли­жён­но по одной рибозе на 50 нуклеотидов. Выйдя в цитоплазму, та­кая ДНК не сможет кодировать новую митохондрию, так как будет раз­ре­зана ферментами – эндонукле­а­за­ми. В цитоплазме клетки-хозяина нет транс­порт­ных РНК, необходи­мых для митохонд­риальной ДНК. Это син­хро­низирует размножение митохондрии-симбионта и клетки-хозяина.

    Одноклеточная водоросль эвглена (Euglena), имеющая хлороплас­ты, даёт пример сочетания процессов, которые существуют в клетке-хо­зя­ине, и новых (внесенных при “все­ле­нии” хло­ро­пластов-сим­бионтов в далеком прошлом). Современные экспе­ри­менты показывают, что можно удалить из эвглены хлоропласты, но снабжать её извне не­ко­торыми спе­ци­фическими продуктами. Организм-эвглена будет сущест­во­­вать и раз­мно­жаться. Хлоропласты в нём сами по себе никогда не возникнут. Если вернуть хлоропласты в такие клетки, то пот­ребность в специфических продуктах исчезнет. Хлоропласты будут делить­ся вместе с клеткой.

    Этот пример показывает, что были широ­кие эволюционные воз­мож­­­­но­сти для случайного отбора симбионтов при переходе от прокарио­ти­ческой клетки к эукариотической. Это же на примере эвглены под­­т­­верждает ещё один экспериментальный факт. Можно, например, у эв­гле­ны дикого типа устранить её хлоропласты и ввести новые, мутант­ные, ко­торые отличаются от “родных”. Они будут сосуществовать в клетке, делиться, передаваться потомству. Это интерпретируется как конт­роль со стороны ядерной ДНК над процессами в хлоропластах, име­ю­щих свою ДНК. С точки зрения изложенного выше это есть обратное – до­ка­за­тельство слабой зависимости прокариота-симбионта от деталей про­цес­­сов внутри клетки-хозяина, контролируемых её ядерной ДНК (до­ка­за­тельство ведущей роли в симбиозе неспецифических взаимодейст­вий в эко­логической ниши, а не однозначных команд от ядер­ной ДНК).

    Описаны в учебниках [57] эксперименты 1969 г. М. Насс, при ко­то­рых эукариотические клетки млекопитающих (мыши), включающие в себя ми­то­хонд­рии, а не хлоропласты, выращивали в куль­ту­ре, содер­жа­щей хло­ро­­плас­ты из листьев шпината. В результате фаго­цитоза эти лиш­ние для клетки органеллы ею самопроизвольно вводились внутрь себя. Они сосуществовали с клеткой-хозяином, размножаясь и участвуя в её деле­ни­ях. Они случайно распределись между дочерними клетками на про­тя­жении до шести поколений. Всё это время сохранялась их струк­ту­ра и целостность. После этого их можно было изъять из клетки и иссле­довать. Они сохраняли специфические для фотосинтеза реакции и свою ДНК. Это доказывает широкие возможности для случайностей при воз­никновении и эволюции эукариотических клеток.

    Каким образом обеспечивается синхронность размножения клетки в целом и её симбионтов (например, митохондрий), имеющих собствен­ные ДНК? Взаимная зависимость “рабов” от “хозяина” и наоборот есть от­вет на этот вопрос.

    Клетка не может размножаться быстрее мито­хон­дрий потому, что у неё не будет хватать для этого энергии. Митохондрии мог­ли бы раз­мно­жаться быстрее клетки, так как сами производят энер­гию. Но этим они уничтожат клетку. Одновре­мен­но они перестанут быть вы­жи­ваю­щи­ми – унич­тожат себя вместе с клет­кой. Но ведь они попали в клетку не с целью. Они первично были про­с­то пищей. Клетка не смогла их пере­ва­рить – “по­давилась” ими. Гибель обоих есть результат до тех пор, пока в силу принципа структурной ком­плементарности ка­­кие-то из веществ клетки не окажутся именно теми, которые необ­хо­димы для выживания полупе­ре­варенной пищи. Этим еда привратилась в симбиоз.

    Геномы митохондрий кольцевые и много меньше геномов эука­риот (двойной спирали). Отличие примерно в 100 раз для митохондрий и в 10 раз для хлоропластов. Геном митохондрий млекопитающих коди­ру­ет всего 13 белков. Случайность “переваривания” пищи определяет оста­ток прокариота, превратившегося в митохондрии. Исходно и в про­цессе эво­люции высоковероятны обмены генетическим материалом между яд­ром и митохондриями, которые меняют соотношение количества необ­хо­димых им белков, синтезируемых в ядре или в них самих.

    В силу этого мито­хон­дрия зависима от веществ клетки-хозяина, а потому быстрее неё размножаться не может. Если найдётся такая мито­хонд­рия, которая “соч­тёт” возникшее равновесие “несправедливым” для себя и, ускорив размно­же­ние, станет “восстанавливать справедливость”, то она погибнет вместе с клеткой. Этот отбор гарантирует взаимную син­­хронность размножения симбионтов. Вещества, в которых митохон­д­рия не может обойтись без клетки, известны и исследованы. Митохонд­рии (и хлоропласты) раз­множаются только совместным с клеткой деле­ни­ем. Заново в эукари­о­тической клетке они никогда не возникают.

    Симбиоз (как синтез информации) при фагоцитозе – ре­зультат слу­чай­ностей. В них долж­на существовать альтерантива в виде “побе­ды” поглощённой клетки над клеткой-хозяином. Это фагоциты как специ­а­ли­зи­рованные клет­ки-убийцы. Симбиоз закрепляется между ними и орга­низ­мом в це­лом, которому они позволяют выживать при симбиозе его с болезнетворными бактериями (леталь­ном без их вмеша­тель­ства). В ши­ро­ком смы­с­ле симбиоз есть сосуществование даже ценой собст­вен­ной жиз­ни одно­го из партнёров, а не идиллическое взаимосодружество. Выжи­ва­ние хозяина в виде организма в целом как экологической ниши фаго­ци­тов запом­нило этот случайный выбор.

    Выше было подробно пояснено, что эукариотическая клетка как сви­детель палеон­тологической истории должна быть симбиозом с уча­с­тием пре­ды­дущих прока­рио­тических клеток. Гипо­те­за о симбио­ти­чес­ком про­исхождении эукариотических клеток из про­ка­риотических бы­ла выд­ви­нута Л. Саган в 1967 г. [63]. Кон­к­ретно Саган счи­тала первичным при образовании эука­ри­о­ти­ческой клет­ки симбиоз про­кариотов: анаэ­ро­ба – фотоорга­но­трофа, пи­тав­­шегося ор­ганическими веществами, – и клет­ки, способ­ной к дыха­нию. После работ Л. Марге­лис [64] эндосимби­­о­ти­чес­кая гипо­теза стала признанной, но не для всех. Популярный обзор об этой гипо­тезе см. [65].

    Пред­ло­женные в моей работе принципы, в частности описанные в этой книге, создают для сим­би­о­ти­чес­кой гипотезы фундаментальное обос­нование. Поясню.

    Фагоцитоз как основа происхождения эукариотической клетки ут­верж­дает, что новые организмы появляются в результате объединения не родственных между собой прокариот. Они из самостоятельных ор­га­низ­мов превращаются в органеллы клетки. Против этого высту­па­ют сов­­ре­мен­ные толкователи дарвинизма, выдвигающие опроверже­ния. Отвечу на них в виде таблицы.

    Классическая теория эволюции жизни требует, что­бы новые таксоны воз­ни­кали в результате дивергенции предшест­ву­ю­щих, а при сим­биозе с участием фагоцитоза – наоборот.

    Ответ. Эволюция жизни есть иерархия синтеза информа­ции как роста энтропии-информации (ряд (1.25) или (1.29)). На каж­дом следую­щем уровне иерархии элементы системы есть объекты и про­цес­сы, воз­никшие как результаты на предыдущем уровне иерархии. Про­кариоты есть предыдущий уровень иерархии. Эукариоты – последую­щий. Альтернативного требования дивергентной или конвергентной эво­лю­ции жизни как самостоятельного условия нет и быть не может. Усло­вия на следующей ступени иерархии определяют какие из случай­ностей для элементов предыдущего уровня будут запомнены.

    Симбиоз в клетке её органелл можно тракто­вать как взаимо­по­мощь видов, а дарвинизм требует только их безжалостной борьбы за су­щест­во­ва­ние, особенно межвидовой.  

    Ответ. В пределах каждой ступени иерархии синтеза энтро­пии-ин­фор­­ма­ции взаимодействия ус­та­нав­ливают дина­ми­чес­кие равно­ве­сия. В понятие рав­но­весия входит стационарное рас­пре­деление ресур­сов. Термин – борьба – есть вульга­ризация понятия о ди­на­ми­ческом рав­но­весии. Взаимодей­ст­вия в силу обя­зательности мате­ри­аль­ной передачи возмущений между объектами и процессами (простейшим вы­ражением чего является закон Ньютона о равенстве действия и про­ти­во­действия) всегда взаимны. Противопоставление – помощь или борь­ба – есть вульгаризация неразде­ли­мых составляющих единого процесса стремления к динамическому рав­новесию.

    Результат симбиоза прокариот есть скачок в виде возникнове­ния прин­ци­пи­ально новой эукариотической клетки, а дар­винизм, вклю­чая современную синтетическую теорию эволюции, тре­бует постепен­но­го на­ко­п­ления мелких мутаций;

    Ответ. Эукариоты как симбиоз прокариот есть новая ступень иерар­хии синтеза информации. Переход на неё всегда и неуст­ра­нимо есть скачок на основе принципа максимума производства энтро­пии-ин­фор­мации. Он не зависит от вида  процесса накопления случайнос­тей, ко­торые запом­не­ны в данных условиях в виде результата скачка.

    Морфологически наблюдается интенсивная струк­турная эво­лю­ция эукариот и консерватизм форм прокариот, что, казалось бы, про­тиворечит случайностям как источнику эволюции жизни. 

    Ответ. Количества энтропии-информации, ответственной за прокариоты (внутри их ступени синтеза информации), как и должно быть (рис. 1.6), намного больше, чем внутри следующей ступени – эука­риот. Это ог­ра­ничивает изменчивость прокариот. Для старшей ступени в виде эука­­ри­от количества информации внутри неё уменьшились. Со­от­вет­­ственно рас­тёт их изменчивость – способность к превращениям.

    Эукариотическая клетка перестаёт быть мини­маль­ной сос­тав­­ляющей жизни, так как построена из остат­ков предшест­вен­ников.

    Ответ. В биологии эукариотическая клетка принята первич­ным эле­мен­том многоклеточных организмов эмпирически. В терминах иерар­хии синтеза ин­формации нуль отсчёта их ступеней может быть выб­ран произ­вольно, в частности в виде экукариотической клетки как объек­та. Любая ступень иерархии волевым образом может быть принята нулевой. Понятие нуля определено для отсчёта последующих сту­пе­ней иерархии синтеза информации. Обсуждать произвольную саму нулевую ступень синтеза информации некор­ректно, если не введен нуль отсчёта энтропии-информации для ступеней иерархии, предшествующих нуле­вой. Для эукариотической клетки, как и для всех форм жизни, нуль от­счёта энтропии-информации находится на уровне “энтропии Менделе­ева”, то есть на абиогенном уровне.

    Симбиоз – это есть морфологическое отображение иерархии син­­теза информации. Он присутствует во всех формах и взаимо­дейст­виях жиз­ни, всегда и везде. Он есть существо жизни. Посмотрите на мно­гочисленные экспериментальные работы, которые про­во­ди­лись и про­­во­дятся для возражений на приведенные выше опровер­жения эндо­сим­­биоти­чес­кой гипотезы ортодоксальными дарвинистами. Если при­нят за основу перечисленные выше ответы, то эти же эксперименты дали бы в десятки раз больше нового, интересного прак­ти­чески.

    Митохондрии для животных клеток и хлоропласты есть состав­ля­ющие эукариотической клетки, которые реализуют химико-электричес­кий термодинамический цикл производства энергии (см. главу VI). Он уни­кален, а потому консервативен. Симбиоз самостоятельных про­ка­риот, которые накопили в себе огромные количества информации, ответ­ст­венной за эту энергетику, создал эукариотическую клетку как экологи­ческую нишу, богатую энергией. Это есть причина совершенства эука­ри­о­тической клетки, а вместе с ней всей эволюции жизни.

    Фагоцитоз есть физико-химический процесс, определяемый стро­е­нием мембран прокариотов, то есть высоковероятный процесс. “Пище­вая” основа случайных проб и ошибок (как в каждой инди­ви­дуальной клетке, так и в их сообществах) гарантирует огромное количест­во зако­но­мерных проб. Чис­лен­ности прокариот (на первич­ных этапах возникно­вения жизни) была значительна в масштабах коры Земли. Частоты “пищевых” актов неизбежно высоки в масштабах времён жизни особей-прокариот. Пробы с помощью фагоцитоза могли продолжаться миллио­ны лет. Из числа случайных вариантов этих проб для запоминания с помощью размножения достаточен был единственный “положительный результат” фагоцитоза. Это сделало возможным запо­ми­нание единичных событий, даже если они имели ничтожную вероят­ность. Синтез ин­фор­мации на основе собы­тий с вероятностями порядка 10-12 и меньше при таком количестве проб и ошибок становил­ся высоко вероятным, хо­тя, может быть, требующим большого вре­ме­ни. Оно в палеонтологии есть.

    Не забывайте при этом, что в этих пробах и ошибках действует пред­­варительный отбор – фагоцитоз возможен только в случае физико-химической общности процессов в поглощаемой клетке и в клетке-хозя­ине. Принцип структурной комплементарности гарантирует, что слу­чай­ная выборка, которую реализовал фагоцитоз, заведомо совместима с ме­та­болизмом обоих клеток. Ошибки возможны только в деталях. То, что результат совместного ме­та­болизма может быть в самых разных вари­ан­тах гибельным как для любой из кле­ток, так и для обоих вместе, не меня­ет сути дела:  любой акт фагоцитоза есть некоторая “сознательная” про­ба, а не “удары молотком по ра­дио­де­та­лям” как средство сделать из них случайно телевизор (так очень мно­гие описывают участие случайностей в эволюции жизни). Отбор должен запомнить только необходимое слож­ное сочетание деталей объек­тов и процессов. Именно тонкие детали вза­имодействий симбионтов в клетке име­ют ма­лую вероятность.

    Существенно новым в моей работе, что подробно описано в этой книге (глава IV, параграф 6), является введение в генетику и результаты мутаций понятия об индуцированных и спонтанных переходах. С учётом этого вероятность в процессе эволюции жизни нового видообразования в функции от внешних и внутренних условий становится близкой к едини­це. После этого нового об исчезающе малых вероятностях, которыми за­пол­нены книги и статьи о дарвинизме, не может быть и речи. Но всё-таки продолжу пояснения о симбиозе.

    При возникновении новых плоскостей синтеза информации (осо­бен­­но на ранних этапах эволюции жизни) для немногочисленных вы­жи­ваю­щих су­ществ пищевые ресурсы не ограничены. Требования оптими­за­ции взаи­модействия с внешней средой минимальны. “Борьба за суще­ст­­вова­ние” в том, чтобы размножение шло с максимальной скоро­стью.

    Возникновение на основе принципа максимума производства энт­ропии новых плоскостей, в пределах которых впоследствие доминирую­щим будет приход к равновесию, есть именно и только – выживание вы­живающих. Оптимизация, переход к равновесию в этом корректирует ма­лые отличия живых организмов. Но основу, создавшую дан­ный иерар­хический скачок, эти процессы не затрагивают.

    Эволюционное развитие симбиоза на основе фагоцитоза даёт ил­люстрацию примата “доброжелательной” составляющей в дарви­новс­ких принципах борь­бы за существование.

                Рассуждения противников роли случайностей в эволю­ции жизни обычно сопровождаются, казалось бы, наглядным примером – невоз­мож­но создать телевизор путём ударов молотком по радиоде­та­лям, ожидая случайного их соединения именно так, как нужно для ра­бо­ты телеви­зора. Такие рассуждения пов­торяются из книги в книгу, из ста­тьи в ста­тью. Они являются только и именно вульгаризмом.

    Так что же такое дарвинизм? Как его совместить со случайнос­тя­ми, ограниченными условиями, как основой эволюции жизни? Об этом в [2] – [11] и дальше на протяжении всей этой книги, а сейчас ещё раз о генетической ин­фор­мации. 

    Перечисленные в предыдущем параграфе три типа РНК (как ото­бражение частных палеонтологических примеров) есть одноцепочечные молекулы. В единицах своего диаметра они имеют значительную длину. Неизбежно их “запутывание”. Общефизические законы мини­ми­зации энер­гии взаимодействий (минимума семантической инфор­ма­ции) при­во­дят к частично спиральному перекручиванию отдельных уча­стков РНК. Для этого должны быть места, в которых нить РНК пово­ра­чивает на 360 градусов. Из-за конечной толщины и упругости молекулы РНК в таких местах обязательно образование кольцевых структур – пе­тель.

    Это задаёт высокую вероятность возникновения на базе РНК но­вых объектов – однонитевых и двухнитевых колец (как самостоятельной формы химических молекул на основе нуклеиновых кислот) и “линей­ной” двойной спирали классической ДНК. Кольцевые структуры преи­му­щественно становятся основой кон­кретных видов прокариот.

    Наконец, на основе развития и усложнения случайных вариантов перевитой РНК синтез информации, использующий отбор как основу запоминания, выделяет предельные варианты случайностей – замкнутые кольца и двойную спираль.

    Кольца остаются тупиком эволюции, так как их возможный рост и усложнение ограничивают физика и механика. Реализация двухнитевой спирали, допускающей многократное удлинение, становится главной осо­бенностью, отличающей ДНК. Именно с этой её структурой связаны возможности дальнейшей эволюции жизни.





     
    polkaknig@narod.ru ICQ 474-849-132 © 2005-2009 Материалы этого сайта могут быть использованы только со ссылкой на данный сайт.