Возникновение биологической информации
Информация - История
Другие материалы по предмету История
?собной усваивать кислород, окислять сахара вплоть до углекислоты (цикл Кребса) и синтезировать АТФ за счет энергии окисления (окислительное фосфорилирование). Это позволило превратить ядовитые отходы в полезный субстрат. Одновременно появилась новая экологическая ниша - суша.
Дальнейшие ароморфозы были связаны с образованием многоклеточных и высших организмов.
Из изложенного следует, что биологической эволюцией двигали три главных фактора: стремление сохранить свою информацию, а также голод и загрязнение окружающей среды биологическими отходами.
Механизм образования ароморфозов. Рассмотрим проблему на примере образования белков, способных усваивать и утилизировать свет. Как правило, это мембранные белки. Они отличаются от растворимых в воде белков (протеаз, эстераз и т.д.). Глобулы растворимых белков устроены так, что на поверхности расположены гидрофильные остатки аминокислот. Глобулы мембранных белков с боковых сторон покрыты гидрофобными, а с торцовых сторон - гидрофильными остатками. Поэтому для образования таких белков необходимы новый активный центр и новая глобула. Соответственно, ценную информацию, необходимую и достаточную для функционирования нового белка, можно разделить на две части: одна относится к активному центру, другая - к конструкции глобул.
Вероятность спонтанного возникновения системы из нескольких (хотя бы трех) таких белков, необходимых для функции фотосинтетического фосфорилирования, уже оказывается абсурдно мала.
Именно это обстоятельство лежит в основе проблемы араморфозов, и именно на этом основании делается вывод о невозможности объяснить наблюдаемый (т.е. быстрый) темп эволюции.
Разрешение проблемы в информационном аспекте выглядит достаточно просто. Действительно, в приведенных выше оценках делается неявное предположение о том, что при возникновении новых структур не используется информация, возникшая раньше и содержащаяся в прежних структурах, выполняющих другие функции. Это предположение действительно оправдано, если имеется только механизм точечных мутаций и другие отсутствуют.
Проблема решается, если допустить, что помимо точечных мутаций существует другой механизм - блочные мутации. При этом новый белок собирается из уже имеющихся блоков (деталей) старых белков. Информация, содержащаяся в блоках, не пропадает, а сохраняется и используется уже в новой белковой конструкции, выполняющей новые функции.
Вероятность появления целой белковой системы не мала (в наших масштабах).
В целом создание новых белков из уже имеющихся блоков сходно с детской игрой "конструктор", в которой из одних и тех же деталей можно собрать мост, дом, экипаж и т.д. Поэтому обсуждаемую гипотезу можно условно назвать "конструктор".
Выше мы оперировали блоками, входящими в белки. В действительности перестановки блоков совершаются на уровне генома. На оценку вероятности перестановки блоков это не влияет. Однако с молекулярной точки зрения это важно, ибо в запасе должны храниться не лишние белки, а лишь информация о них. Используя аналогию с эволюцией техники, можно сказать, что при конструировании новой машины инженер использует чертежи прежних машин, хранившиеся в архиве, и выбирает из них чертежи нужных деталей.
Другой пример "большого скачка": возникновение аппарата усвоения кислорода происходило аналогично и закончилось образованием простейших дышащих организмов. Впоследствии в результате симбиоза они внедрились в другие клетки и превратились в органеллы - митохондрии.
Таким образом, проблему скорости биологической эволюции можно считать решенной. Она протекала действительно быстро. Впрочем, тот же вопрос можно было бы поставить и в отношении эволюции техники. Она также осуществлялась достаточно быстро, но была бы гораздо более медленной (или даже невозможной), если бы при создании каждой новой машины приходилось каждую ее деталь изобретать заново. Большую роль при этом играли стандартизация деталей и сохранение в архивах чертежей прежних конструкций.
Список литературы
1. Александров Ю., Захожай В. Существование планетных систем в Галактике и проблемы их поиска/Проблема поиска жизни во Вселенной. М., 1986
2. Кардашев Н. О стратегии поиска внеземных цивилизаций/Астрономия. Методология. Мировоззрение. М., 1979
3. Комаров В. Чтобы лучше познать себя/Вселенная и разум. М., 1988
4. Комаров В. В космическом зеркале. М., 1989
5. Левитан Е., Мамуна В. Наши ближайшие звездные соседи//Наука и жизнь. 1990. № 9
6. Липунов В.М. Научно открываемый Бог//Земля и Вселенная. 1995. № 1
7. Липунов В.М. О вероятности контакта с технологической цивилизацией//Астроном. журнал. 1988. Т. 65
8. Открыты ли, наконец, планеты?//Земля и Вселенная. 1988. № 2
9. Страйжис В. Некоторые астрономические явления как возможный результат деятельности высокоразвитых цивилизаций//Проблема поиска жизни во Вселенной. М., 1986
10. Фейнберг Е.Л. Кибернетика, логика, искусство. М., 1981
11. Циолковский К.Э. Монизм Вселенной//Грезы о Земле и Небе. Тула, 1986
12. Шварцман В.Ф. Поиск внеземных цивилизаций - проблема астрофизики или культуры в целом?/Проблема поиска жизни во Вселенной. М., 1986
13. Шкловский И. С. Проблема внеземных цивилизаций и её философские аспекты//Вопросы философии. 1973. № 2.
14. Шкловский И.С. Возможна ли связь с разумными существами других планет?//Вопросы философии. 1979. № 9
15. Шкловский И.С. Существуют ли внеземные цивилизации?//Земля и Вселенная. 1985. № 3
16. Шкловский И. С. Все