А.Лима-де-Фариа. Принципы автоэволюционизма

Автоэволюционизм - это такой подход, который пытается осветить процесс автоэволюции, т. е. эволюции, внутренне при­сущей веществу и энергии. Я изложу здесь принципы этого подхода. …

1. Эволюция - процесс, проистекающий из организации вещества в энергии. Автоэволюция—это облигатное состояние вещества и энергии, посколькуее нельзя отделить от их дру­гих свойств.

2. Биологическая эволюция—терминальный и вторичный процесс, а не первичный или определяющий.

3. Корни биологической эволюции следует искать в неорга­нической материи, как это доказывает «молекулярная эволю­ция». Более важно, однако, что неорганическая материя про­шла также собственный эволюционный путь, подчиняющийся собственным правилам, которые установились до появления биологического уровня.

4. Прежде чем был достигнут биологический уровень, веще­ство и энергия претерпели три отдельные и автономные эво­люции. Это были: эволюция элементарных частиц, эволюция химических элементов и эволюция минералов.

***

10. Биологическая эволюция осуществляется не в результа­те изменчивости; напротив, ее основой служит главным обра­зом закрепление. Именно благодаря закреплению поддержива­ется тот жесткий остов, в рамках которого может возникать и развиваться изменчивость. Изменчивость, выходящая за нала­гаемые этим остовом пределы, приводила бы к полной дезин­теграции при каждой новой модификации. Без этого остова ве­щество и энергия коллапсировали бы в самом начале.

11. Вся изменчивость упорядочена, поскольку она ограни­чивается пределами, допускаемыми изначальным закреплением. Упорядоченность возникает только из упорядоченности.

12. Каждый последующий уровень находится в зависимости от своего предшественника. Он может приобретать новые фор­мы и функции только путем комбинирования компонентов предшествующего уровни. Допускаются только комбинации, а эти последние могут лишь следовать правилам и принципам предшествующих уровней.

13. В то же время каждый новый уровень возникает как ти­пичное новшество не потому, что он создает нечто в корне но­вое, но потому, что он представляет собой продолжение лишь очень немногих уже ограниченных комбинаций предшествующих уровней. Все прочие альтернативы никогда не могли бы воз­никнуть или были бы отброшены.

14. Резкое отличие каждого из трех неорганических уровней эволюции, а также биологического уровня от всех предшеству­ющих объясняется тем, что у нас нет возможности сравнивать их со всеми другими альтернативами, которые не смогли реа­лизоваться.

15. В основе всех клеточных организмов лежит одна альтер­натива, поскольку генетическим материалом у всех у них слу­жит ДНК. Если бы жизнь существовала в сотне разных типо­вых форм, основанных на 100 различных генетических мате­риалах, она выглядела бы гораздо менее единообразной и ме­нее необыкновенной. То же самое относится к минералам или к химическим элементам. Последние также основаны на един­ственной альтернативе –атоме водорода. Все элементарные частицы также выглядят столь одинаковыми, потому что в их основе лежат два компонента - кварки и лептоны.

16. Среди общих эволюционных процессов доминируют два антитетических процесса: один связан с веществом, симметрией и формой, а другой - с энергией, асимметрией и функцией. Они противостоят один другому, но в то же время не могут быть отделены друг от друга. Энергия превращается в вещест­во, а вещество в энергию. Функция не может существовать без формы, а форма создает функцию. Симметрия ведет к ста­бильности, тогда как асимметрия порождает новые явления.

17. Типы симметрии, играющие главную роль в создании столь многих паттернов у растений и животных, выражены у минералов так же четко, как у живых организмов. Кристаллы минералов обычно обладают симметрией 1-, 2-, 3-, 4- и 6-го порядков. Симметрия 5-го порядка, так часто встречающаяся у растений и беспозвоночных, была недавно обнаружена у квазикристаллов.

18. Асимметрия в строении цветка или тела человека по­рождается асимметрией, свойственной макромолекулам (на­пример, α -аминокислотам), а эта последняя - асимметрией левоспиральных нейтрино. Асимметрия - необходимая предпосыл­ка биологической функции - характерна также для минералов.

19. Считается, что часто наблюдаемые признаки сходства между растениями и животными или между организмами и минералами носят случайный характер или в лучшем случае являются аналогиями, но не гомологиями. Такая точка зрения проистекает от незнания физических и химических процессов, происходящих на нижних уровнях формирования структуры и функции.

20. Все формы гомологичны, варьирует только степень го­мологии. Ни одна форма не является случайной, а возникает в результате изоморфизма. Основные паттерны листьев, стеблей, корней, скелетов или любой другой биологической структуры можно обнаружить у минералов и у исходных форм материи.

***

24. Способность поддерживать постоянство и в то же вре­мя создавать изменчивость формы существовала до того, как появился ген. Вода, кварц и кальцит не имеют генов, но, тем не менее, сохраняют определенный фиксированный паттерн и в то же время способны к многочисленным вариациям своей основ­ной формы. У снежинок можно встретить тысячи различных ва­риантов, но все они имеют гексагональную симметрию. Кварц и кальцит могут находиться в более чем 2000 форм каждый, и все эти формы кристаллизуются в рамках гексагональной системы.

25. Главнейшим событием в пришествии живых организмов было не размножение, как это принято считать, поскольку в простейшей форме оно уже наблюдается у минералов, а появ­ление замкнутого цикла взаимозависимости, установившегося между белком, РНК и ДНК.

26. Появление биологического уровня характеризуется глав­ным образом формированием клетки, гена и хромосомы. Тем самым были созданы дальнейшие уровни закрепления, повто­рения и изменения путем комбинирования.

27. Клетка создала жестко канализированные пути, снабдив большую часть молекул метками и получив таким образом воз­можность распределять их по вполне определенным участкам для выполнения определенных задач. Аппарат Гольджи моди­фицирует сахара, служащие метками для белков, строго детер­минируя их локализацию в клетке, а комплексы тРНК - фер­мент переносят аминокислоты к рибосомам.

28. Во всем этом участвует также ген, но на вторых ролях. Его вклад сводится главным образом к следующему: а) регу­лируемое повторение данной структуры путем создания более усовершенствованной «формы» - кода; б) сверхупорядоченность, создаваемая его локализацией в органелле с четко вы­раженными границами - хромосоме; в) огромная скорость; фер­ментативные процессы в клетке могут протекать и в отсутствие ферментов, последние лишь ускоряют их (во многих случаях в миллионы раз). Кроме того, установлено, что РНК обладает ферментативными свойствами, что прежде считалось прерога­тивой одних лишь белков; г) закрепление альтернатив; боль­шинство типов симметрии, обнаруженных у живых организмов, уже существует в точно такой же форме у кристаллов и квази­кристаллов. Более того, сборка атомов карбоната кальция, из которых построены кости и раковины, определяется чисто фи­зическими процессами. Генный продукт лишь внедряется в минеральный остов, придавая ему определенную специфику. Ген не создает форму, он лишь закрепляет одну из альтернатив, в результате чего лист получается овальным или ланцетовид­ным, а позвонки длинными или короткими. Точно так же ген не создает функцию, а лишь закрепляет одну из альтернатив. Например, он канализирует реакцию на свет, направляя ее ли­бо по пути, ведущему к фотосинтезу, либо по пути, ведущему к фотодыханию.

29. Структуры и функции, косвенно контролируемые генами, на первый взгляд кажутся совершенно новыми и детерминируе­мыми только генами, но на самом деле они порождены струк­турами и функциями, уже существовавшими на предшествую­щих эволюционных уровнях. В результате комбинирования ос­нований в молекулах ДНК были закреплены определенные аль­тернативы, которые затем воспроизводились. Кроме того, об­наружение прерывистых генов и их широкое распространение у эукариот показывает, что и в более сложных организмах не появилось новшеств. Эти гены образуются в результате комби­наций нуклеотидных последовательностей ДНК. В большинстве исследованных прерывистых генов экзон-интронные соединения образованы одинаковыми основаниями. Это привело к заключе­нию, что процессы комбинации различных эукариотических по­следовательностей ДНК произошли в ходе эволюции от един­ственного, и притом отдаленного, предка.

30. Хромосома также играет важную, хотя и второстепен­ную, роль. Хромосома не вносит ничего нового; она появилась еще позднее, чем ген, поскольку представляет собой совокупность генов. Основная роль хромосомы сводится к внесению упорядоченности в расположение генов и их функцию.

***

33. Только некоторые типы клеточных органелл получили возможность объединяться с образованием клетки. Клетки рас­тений и животных содержат одинаковые органеллы (за исклю­чением хлоропластов). Предполагается, что митохондрии, хлоропласты и другие органеллы объединились в симбиотическое образование, которое сегодня называют клеткой. Об этом сви­детельствуют результаты молекулярного анализа ДНК и РНК митохондрий и хлоропластов, которые сходны с ДНК и РНК соответственно бактерий и сине-зеленых водорослей.

34. Самосборка представляет собой очевидное следствие автоэволюции. Она наблюдается на всех уровнях - от элементар­ных частиц до организмов. Самосборка - автоматический и иерархический процесс. Элементарные частицы объединяются в атомы, атомы образуют макромолекулы, макромолекулы - кле­точные органеллы и клетки, клетки объединяются в организмы, а организмы - в сообщества. Самосборку вирусов, рибосом, гу­бок и вен человека можно воспроизвести экспериментально.

***

44. Биологическая эволюция - процесс симбиотический. Клетка представляет собой как бы мозаику, порождаемую не­сколькими автономными эволюциями, которые делятся на два типа. К первому относятся автономные эволюции, предшество­вавшие возникновению жизни; продукты этих эволюционных процессов вошли в состав клетки в виде элементарных частиц, химических элементов и минералов. Ко второму относятся эво­люции таких органелл, как митохондрии и ядро, которые, как предполагается, вначале существовали независимо и лишь позд­нее объединились в симбиотическую единицу, называемую клеткой. Они продолжают свою автономную эволюцию и в то же время вынуждены подчиняться той новой структуре, к ко­торой они теперь принадлежат. Это и есть главный источник неоптимальности и нестабильности эволюции, которые приводят в замешательство уже несколько поколений эволюционистов. Примерами результата автономных эволюции служат: а) элект­рические разряды у рыб, порождаемые независимым поведени­ем элементарных частиц; б) наличие больших количеств небел­ковых пептидов у растений; в) избыток ДНК у эукариот; г) из­быток митохондрий в яйцеклетке.

45. Организм также представляет собой мозаику, порож­денную несколькими частично независимыми эволюциями. Каждый орган, хотя он и находится под контролем организма как целого, претерпевает частично независимую эволюцию, обусловленную автономными эволюциями составляющих его клеток. Примером такой независимой эволюции служит злока­чественный рост. Кроме того, жесткие физико-химические кана­лы клетки и организма вынуждают их многократно возвращать­ся ко многим феноменам независимо от преобладающих обстоя­тельств. Именно поэтому дифференциальное размножение и дифференциальная смертность играют в эволюции незначитель­ную роль.

46. Эволюция необязательно представляет собой медленный процесс, вносящий при каждой трансформации лишь неболь­шие изменения. Некоторые события происходят за несколько дней, а не столетий. У лягушек переход от жизни в воде к жизни на суше занимает лишь несколько дней и детерминиру­ется химическими факторами. Эта трансформация в своей ос­нове не отличается от «завоевания суши» позвоночными. Че­ловек и другие млекопитающие при рождении всего за несколько минут совершают аналогичный переход из водной сре­ды в воздушную.

47. Оленя можно превратить в кита с помощью химиче­ских манипуляций и относительно быстрых событий. Как пока­зывают клонирование и гибридизация ДНК, киты и тюлени произошли не от рыб, а от наземных млекопитающих - оленя и норки соответственно. Тюлени используют при нырянии тот же химический механизм против асфиксии, который использу­ют младенцы при длительных родах.

***

49. Не только виды, но даже роды и семейства могут воз­никать с помощью многих различных механизмов. Их диапа­зон простирается от изменений, присущих минералам, и фи­зических факторов до изменений в регуляторных ДНК. Струк­турные гены, по-видимому, играют в эволюции весьма скром­ную роль.

***

54. Имеющиеся в настоящее время данные приводят к сле­дующему главному заключению: упорядоченность возникает только из упорядоченности; форма возникает только из формы; функция возникает только из функции. В Природе ни упорядо­ченность, ни форма, ни функция никогда не создаются и не утрачиваются; они лишь трансформируются в результате ком­бинирования. К моему удивлению, это заключение оказалось сходным с химическим законом сохранения материи Лавуазье. Связано это, вероятно, с тем, что биологическая эволюция и эволюции, которые ей предшествовали, рассматриваются те­перь лишь как разные уровни непременной трансформации ма­терии.

Лима-де-Фариа А. Принципы автоэволюционизма // Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. – М., 1991. –С. 351-361.