Научная статья на тему 'Иерархическая термодинамика представляет модель эволюции живого мира'

Иерархическая термодинамика представляет модель эволюции живого мира Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
81
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
HIERARCHICAL THERMODYNAMICS / PRINCIPLE OF SUBSTANCE STABILITY / EVOLUTION / ORIGIN OF LIFE / AGING / DARWINISM / EPIGENETICS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Гладышев Г.П.

Описана максимально приближенная к реальности модель возникновения жизни и ее эволюции с позиции иерархической термодинамики, направляемой принципом стабильности вещества. Модель использует представления о близкой к равновесию самоорганизации кристаллизации (структурообразования) химических и биологических структур на всех иерархических уровнях. Обосновано, что нуклеиновые кислоты непрерывно подвергаются супрамолекулярной кристаллизации и рекристаллизации в процессе жизни организмов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HIERARCHICAL THERMODYNAMICS PRESENTS MODEL OF EVOLUTION OF LIVE WORLD

A model of the origin of life and its evolution as close as possible to reality is described from the position of hierarchical thermodynamics, which driven by the principle of substance stability. The model uses ideas about self-organization that is close to equilibrium crystallization (structure formation) of chemical and biological structures at all hierarchical levels. It is substantiated that nucleic acids continuously undergo supramolecular crystallization and recrystallization in the process of the life of organisms.

Текст научной работы на тему «Иерархическая термодинамика представляет модель эволюции живого мира»

PHISICAL SCIENCES

HIERARCHICAL THERMODYNAMICS PRESENTS MODEL OF EVOLUTION OF LIVE WORLD

Gladyshev G.

Doctor of chemical sciences, professor of physical chemistry Principal scientist, N. N. Semenov Institute of Chemical Physics Russian Academy of Sciences; Department

of design, Russian Academy of Arts Moscow

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ПРЕДСТАВЛЯЕТ МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОГО

МИРА

Гладышев Г.П.

Доктор химических наук, профессор физической химии

Главный научный сотрудник Институт химической физики им. Н. Н.Семенова Российская Академия наук;

Отделение дизайна, Российская Академия Художеств

Москва

Abstract

A model of the origin of life and its evolution as close as possible to reality is described from the position of hierarchical thermodynamics, which driven by the principle of substance stability. The model uses ideas about self-organization that is close to equilibrium - crystallization (structure formation) of chemical and biological structures at all hierarchical levels. It is substantiated that nucleic acids continuously undergo supramolecular crystallization and recrystallization in the process of the life of organisms.

Аннотация

Описана максимально приближенная к реальности модель возникновения жизни и ее эволюции с позиции иерархической термодинамики, направляемой принципом стабильности вещества. Модель использует представления о близкой к равновесию самоорганизации - кристаллизации (структурообразования) химических и биологических структур на всех иерархических уровнях. Обосновано, что нуклеиновые кислоты непрерывно подвергаются супрамолекулярной кристаллизации и рекристаллизации в процессе жизни организмов.

Keywords: hierarchical thermodynamics, the principle of substance stability, evolution, the origin of life, aging, Darwinism, epigenetics.

Ключевые слова: иерархическая термодинамика, принцип стабильности вещества, эволюция, возникновение жизни, старение, дарвинизм, эпигенетика.

Epigraphs

"The simplicity - the only ground on which it is possible to erect a building of generalizations"

Henri Poincare

"One of the principal objects of theoretical research in any department of knowledge is to find the point of view from which the subject appears in its greatest simplicity."

J. Willard Gibbs

Введение

Модель нашего мира - нашей вселенной может быть представлена как иерархическая взаимосвязанная последовательность структур различного масштаба. Иерархическое строение вселенной обычно изучают с позиции «мира масс Ньютона» или «мира систем Гиббса». Современная эволюционная иерархическая термодинамика, или термодинамика «систем Гиббса», основана на модели возникновения и развития жизни, которая максимально приближена к реальности. Эта модель соответствует расширенному Дарвинизму и может рассматриваться в качестве его физической основы.

В последующих разделах статьи, кроме ранее опубликованных данных, представлены уточнения и пояснения, которые, по мнению автора, облегчают понимание термодинамической модели возникновения жизни и ее эволюции.

Иерархическая модель возникновения жизни и ее эволюции

С позиции физики модель нашей вселенной может быть представлена в виде взаимосвязанной иерархической последовательности взаимно превращающихся структур различного масштаба, существующих и преобразующихся в различных шкалах времени. Согласно этой модели структурная иерархия вселенной появляется путем последовательной конденсации (объединения, самоорганизации) объектов низших иерархических структур с образованием объектов высших иерархий. В настоящее время мы можем с позиции термодинамики наиболее четко просматривать и изучать иерархическое строение материи с позиции «систем Гиббса» на уровне атомов, молекул, надмолекулярных

(супрамолекулярных) и биологических структур[1-15].

Каждый биологический вид характеризуется своим свойственным ему масштабом проявления закона временных иерархий.

Фрагмент общей схемы образование иерархических структур в живой природе можно представить в виде [9, 10]:

где А - простейший элемент подсистемы ]; т,п, р, г - положительные числа >> единицы; £ с нижними индексами - времена средней продолжительности жизни иерархических структур.

Жизнь (процесс функционирования и развития организма) реализует механизм последовательных иерархических преобразований, которые представлены молельной схемой (1). Приведенная схема предполагает, что компоненты каждой иерархии объединяются, образуя фрагменты фаз следующей иерархии. Эти фрагменты фаз выступают в качестве компонентов следующей иерархии, которые в свою очередь также самоорганизуются во фрагменты фаз следующей иерархии и т. д. На каждом структурном уровне идет своего рода кристаллизация компонентов каждой иерархии (подиерархии) с образованием жидкокристаллических структур и структур высших иерархий. Возможность фрагментов «химических» фаз выступать в качестве компонентов фаз следующей иерархии определяется критическим количеством межмолекулярных связей, прежде всего, - водородных связей. Модель предполагает, что существует строгий фактор ограничения размера компонентов каждой иерархии на всех уровнях. Этот фактор - критический минимум свободной энергии Гиббса, определяемый взаимодействием смежных иерархических структур. Указанный критерий связан с принципом стабильности вещества, который действует на каждом иерархическом уровне (подуровне). Кристаллизацию компонентов на всех иерархических уровнях требует расширенное правило фаз Гиббса, применяемое ко всему живому миру.

Длинные стрелки под схемами иерархических фазовых превращений, а также верхние стрелки превращений внутри каждой иерархии схемы (1), направленные в правую сторону, указывают направления кристаллизации элементарных структур каждой иерархии. Нижние стрелки превращений внутри каждой иерархии схемы (1), направленные влево, указывают направление возможной рекристаллизации отдельных обособленных структур, которая в диапазоне адаптации может в определенной мере омолаживать иерархические структуры. Наиболее быстрое омолаживание (обновление) происходит на уровне ДНК, которая под действием энергии (поступающей в клетку из окружающей среды в основном через химические ингредиенты) распадается на две цепи. Каждая цепь, согласно принципу стабильности вещества, ищет

комплементарные химически энергоемкие нуклео-тиды, чтобы снова образовать двойную спираль. Подобно этому одиночная спираль ДНК находит фрагменты РНК, доставляющей аминокислотные остатки для синтеза белков. Такая кристаллизация и рекристаллизация происходит непрерывно в условиях жизни. Эти преобразования протекают на фоне процессов, инициируемых окружающей средой [16, 17]. Определенное изменение состава ДНК (РНК) в результате многочисленных циклов рассмотренной «кристаллизации и рекристаллизации» в онтогенезе, филогенезе и эволюции принципиально отличает ее супрамолекулярную структуру от супрамолекулярной структуры обычных кристаллов, при природной рекристаллизации которых их структура остается практически неизменной. Другими словами, нуклеиновые кислоты в биологических объектах постоянно обновляются - «живут собственной жизнью». Процесс жизни нуклеиновых кислот чрезвычайно близок к супрамолеку-лярному равновесию, что связано, прежде всего, с их химическим составом и их строением, которые проявляются в физиологических условиях.

С позиции рассматриваемой иерархической термодинамической модели можно утверждать, что старение организмов может быть несколько замедленно путем изменения условий окружающей среды. Однако обращение вспять старения, то есть омолаживание многоклеточных организмов на всех иерархических уровнях в целом, чрезвычайно затруднительно и вряд ли может быть эффективным или даже возможным. Омолаживание, как эволюционное развитие живых существ наблюдается через рождение новых постоянно медленноменяю-щихся организмов в ходе филогенеза. Такое омолаживание приводит к обновлению и эволюционному изменению популяций.

Функции состояния и попытки их использования для осознания реального мира

Современная наука может относительно хорошо исследовать «мир систем Гиббса» - иерархическую последовательность материальных объектов от атомов до сложных биологических образований, используя представления о термодинамических функциях состояния. Этими вопросами как раз занимается иерархическая термодинамика, которая является моделью нашего мира и приближает нас от предположений - гипотез к реальности.

Функции состояния являются единственной строгой математической основой, характеризующих системы в целом с позиции представлений современной физики. Термодинамика не существует без функций состояния [12, 13, 15].

Представления о функциях состояния - функциях имеющих полные дифференциалы, позволяют на физической основе, опираясь на закон временных иерархий рассматривать превращения материи на различных иерархических уровнях термодинамическими методами. Более того, принцип стабильности вещества дает возможность исследовать взаимодействия между смежными иерархиями и устанавливать эволюционные изменения относительно общей иерархической направленности развития мира.

Для исследования эволюции и поведения различных систем используются разные функции состояния, которые в соответствии со вторым началом термодинамики стремятся к экстремальным значениям при самопроизвольных процессах в исследуемых системах [12]. При изучении природных систем, наиболее удобно выделять квазизакрытые системы, когда можно считать температуру и давление примерно постоянными величинами и считать, что эти системы находятся в окружающей среде, которая служит им физическим термостатом. Поведение таких сложных термодинамических систем описывается с помощью свободной энергии Гиббса (функции Гиббса). Выделение и изучение квазизакрытых систем на всех иерархических уровнях стало строго физически обосновано после открытия и формулировки автором настоящей статьи закона временных иерархий.

Автор в 1976-1978 годах [9] стал впервые рассматривать хорошо ранее известное иерархическое строение химического и биологического мира и их эволюцию с позиции иерархической термодинамики - расширенной классической термодинамики (равновесной термодинамики и термодинамики, близких к равновесию систем).

Здесь необходимо отметить, что еще в начале ХХ века были предприняты попытки использовать физико-химические подходы для осознания эволюции вселенной. Так, Lawrence Henderson обсуждал вопрос о том, как «материя и энергия развивают физико-химические системы в целом, а не только живые организмы, в частности, человека» [18]. Следующее высказывание, по-видимому, можно считать квинтэссенцией его представления о вселенной: «Материя и энергия обладают неким оригинальным свойством, которое, несомненно, неслучайно, организуют вселенную в пространстве и времени». Сейчас можно полагать, что это свойство проявляется через закон временных иерархий и иерархическую термодинамику. Лоуренс Хендерсон также писал, что в социологии можно рассматривать индивидуумы, как аналоги «компонентов Гиббса». В настоящее время это делает иерархическая термодинамика. К сожалению, начинания Л. Хендерсона в его время не получили дальнейшего развития.

В первой половине ХХ века было опубликовано также много исследований, посвященных применению принципа Ле Шателье - Брауна для описания ряда природных процессов, включая процессы человеческой деятельности [8-10]. Однако в то время закон временных иерархий еще не был открыт, что не позволяло осмысливать исследуемые явления на строгой физической основе. Интересно также отметить, что многие исследователи упоминали о явлении кристаллизации при обсуждении эволюции живых систем [8].

Закон временных (temporal) иерархий Закон временных иерархий (иногда в литературе называемый законом Георгия Гладышева) позволяет выделять в открытых полииерархических биосистемах квазизакрытые моноиерархические термодинамические системы

(подсистемы) и исследовать их развитие (онтогенез) и эволюцию (филогенез) путем изучения изменения величины удельной (на единицу объема или массы) функции Гиббса образования данной высшей моноиерархической структуры из структур низшего уровня. Известны различные формулировки закона.

Часто в словесной форме закон временных иерархий формулируется следующим образом [911]:

Any living system of any temporal hierarchical level in a normal state has a thermostat - a surrounding medium that is characterized by slightly changing average values of thermodynamic parameter.

Так, установлено, что в процессе онтогенеза (а также филогенеза и эволюции в целом) удельная функция Гиббса образования i-ых супрамолеку-лярных (межмолекулярных, im) структур тканей

~ im ъ

организма, G стремится к минимуму. Это

стремление, прежде всего, определяется изменением химического состава системы, наблюдающееся в ходе ее эволюционного изменения. Указанное стремление можно представить в виде выражения:

V _.

G im = — Г—— (.х, y, z)dxdydz ^ min , (2)

1 у J dm

о

где V- объем собственно самой (исследуемой) системы, m - масса выделяемых микрообъемов; х, y, z -координаты; символ «-» означает, что вели-

~ im „ , „

чина G является удельной (относящейся к макрообъему); символ «~» подчеркивает гетерогенный характер системы. Нижний индекс i относится к системам различного состава, который (состав) постоянно меняется вследствие квазиравновесного изменения химического состава системы во врет ~ im мени. Замечу, что величина G стремиться к минимуму вследствие стремления сложной системы "собственно сама система - окружающая среда'" к равновесию. С другой стороны, вследствие быстрого достижения внутреннего супрамолекулярного равновесия в собственно самой системе в каждый

момент времени t ( t= 1, 2, 3, ...) , Gjm (i= 1, 2, 3,

...) достигает минимума, что соответствует сравнительно стабильной структуре.

Заметим, что соотношение (2) предполагает учет межмолекулярных (супрамолекулярных) взаимодействий во всех иерархических структурах биотканей (внутриклеточные и внеклеточные взаимодействия). Это вполне оправдано, поскольку структурная иерархия не всегда совпадает с временной (temporal) иерархией. Например, некоторые типы клеток практически не делятся и, подобно органам, стареют одновременно с организмом. Однако для любой супрамолекулярной иерархии (/-1) существует какая-либо высшая (/+х) иерархия, так что

tj~l<<tj+x,

где t^ 1 и tjx - средние значение времен существования (продолжительности жизни) элементарных структур соответствующих структурных иерархий в живой системе, х = 0, 1, 2, ... и т.д.

Следует заметить, что внутренняя среда и многие фрагменты неделящихся клеток все же обновляются вследствие наличия обмена веществ.

Использование соотношения (2), фактически, означает, что мы применяем закон временных иерархий в виде:

... << tm <<tim <<torganism<<tP°P<< ... . (3)

a j. ^ / j. ch \

Здесь t ( или t ) - среднее время жизни (существования) молекул (химических соединений) в организме, участвующих в метаболизме; Am , .supra-.

t (или t ) - среднее время жизни любых межмолекулярных (супрамолекулярных) структур тканей организма, обновляющихся в процессе его

organ is^w

роста и развития; t - среднее время жизни

организмов в популяции; t pop - среднее время жизни популяции. В ряд сильных неравенств (3) автор (по упомянутым причинам) осознанно не включил времена жизни клеток (cell) и некоторых других сложных супрамолекулярных образований. Однако, разумеется, этот ряд представляет общий закон природы, согласующийся с реальностью и отражающий существование временных иерархий в живых системах. Указанный закон (Gladyshev's law) представляет совокупность перекрывающихся однонаправленных триад Н.Н. Боголюбова [19], позволяет строго обосновывать возможность выделения (вычленения) квазизакрытых моноиерархических систем (подсистем) в открытых полииерархических биологических системах. Этот общий закон природы является обоснованием иерархической термодинамики, математический

формализм которой всецело подобен математическому формализму классической термодинамики [2, 3].

Важно отметить, что закон временных иерархий применим к эволюции и развитию биологических видов в собственных временных масштабах, характеризующих времена жизни иерархических структур конкретных видов. Закон применим к вирусам, бактериям, многоклеточным организмам, различным популяциям и высшим структурам живой материи. С позиции рассматриваемого закона можно уточнить представление (определение) о понятии «биологический вид».

Закон временных иерархий подтверждается многими наблюдаемыми закономерностями. Одной из таких закономерностей является «лимит Хейфлика», который определяет границу прекращения деления соматических клеток организмов [20, 21]. Другими словами, лимит Леонарда Хейфлика определяет ограниченную продолжительность жизни соматических клеток, одной из иерархических структур живого мира. Таким образом, лимит Хейфлика является частным случаем проявления закона временных иерархий, который лежит в основе иерархической термодинамики.

Принцип стабильности вещества

Принцип стабильности вещества (The principle of substance stability) или принцип обратных связей в иерархической термодинамике описывает термодинамические связи между смежными иерархиями или подиерархиями [9, 10, 22-25].

Принцип стабильности вещества имеет простое качественное физическое обоснование с позиции закона сохранения энергии. Постулируется, что каждый атом, молекула или структурообразующие частицы любой иерархии имеют строго ограниченную потенциальную возможность участвовать во взаимодействиях с подобными частицами своей иерархии и частицами смежных иерархий. Например, чем менее стабильные молекулы образуются из атомов, тем более стабильные супрамо-лекулярные структуры возникают в результате взаимодействия этих молекул. И наоборот: химически стабильные молекулы образуют сравнительно нестабильные супрамолекулярные структуры. В общем случае утверждается, что если частица i некой иерархии j (или подиерархии j) истратила много энергии на образование связей с другими частицами этой же иерархии j, то у этой i частицы остается сравнительно мало энергии для образования связей с другими частицами своей иерархии или частицами высшей иерархий (j+1).

Для наглядности осознания принципа стабильности вещества рассмотрим представленный на рис. 1 схематический пример приложения этого принципа к двум смежным иерархиям: молекулярной и супрамолекулярной.

Рис. 1. Наглядная геометрическая иллюстрация принципа стабильности вещества для идентичных систем 1и2.

Размеры белых площадей кругов пропорциональны химической стабильности однотипных молекул, участвующих в образовании биосистемы. Размеры секторов, окрашенных черным цветом, пропорциональны супрамолекулярной стабильности супрамолекулярных структур, образуемых этими молекулами. Система 1 характеризует молодые организмы; система 2 характеризует взрослые организмы.

Общая площадь кругов 1 и 2 приблизительно равного размера, состоящих из белых областей и черных секторов, соответствует потенциальной энергетической возможности атомов близких по составу молекул (однотипных соединений) участвовать в образовании этих молекул, участвующих в создании супрамолекулярных структур. Площади белых участков представленных кругов соответствуют энергетическим затратам атомов упомянутых соединений в результате их участия в образовании молекул. Площади секторов этих кругов, помеченные черным цветом, соответствуют энергетическим затратам упомянутых молекул в результате их участия в образовании супрамолекулярных структур. Таким образом, молекулы распределяют свои энергетические возможности между химическими связями и супрамолекуляр-ными взаимодействиями. Чем больше молекулы тратят энергии на образование внутримолекулярных химических связей (белая область круга 1), тем меньше у них остается возможности для образования супрамолекулярных контактов (черный сектор круга 1). И наоборот, чем меньше молекулы тратят энергии на образование внутримолекулярных химических связей (белая область круга 2), тем больше у них остается возможности для образования супрамолекулярных контактов (черный сектор круга 2). Более корректно принцип стабильности вещества формулируется в терминах изменений

удельной свободной энергии образования иерархических структур и представления об их стабильности.

Одной из формулировок принципа является утверждение: «Природа при формировании или самосборке наиболее термодинамически стабильных структур высшего иерархического уровня (/), например, супрамолекулярного уровня, в соответствии со вторым законом спонтанно использует преимущественно наименее термодинамически стабильные структуры (доступные в данной локальной области биологической системы), принадлежащие к низшему уровню, т.е. молекулярному уровню (/-1). Эти сравнительно неустойчивые химические структуры внедряются в следующий более высокий уровень, то есть надмолекулярный уровень (/)».

Принцип стабильности вещества, первоначально названный принципом стабильности химического вещества, был впервые сформулирован автором в 1977 году [9]. Позже этот принцип был расширен применительно ко всем иерархиям живого мира.

Наглядным подтверждением справедливости принципа стабильности вещества в химии является тенденция изменения гетеролитичского разрыва связей галогенов (однотипных веществ) и температур их плавления и кипения, которые характеризуют сравнительную стабильность конденсированных фаз этих соединений. В Таблице 1 представлены некоторые характеристики молекул галогенов. Несмотря на то, что сопоставление сделано без учета энтропийных факторов (которые сравнительно мало меняются в представленном ряду веществ), оно (сопоставление) характеризует изменение стабильности молекул галогенов и их супрамолекулярных структур, существующих в конденсированном состоянии. Эти данные, безусловно, соответствуют упомянутому принципу.

Таблица 1.

Сравнение свойств галогенов

Галоген Т пл., 0С Т кип , 0С Н О гетер. , кДж / моль

F 2 -219,6 -188,1 1510

Cl 2 -101,0 -34,1 1150

Br 2 -7,2 59,2 1011

I 2 113,6 185,5 866

Принцип стабильности вещества хорошо соблюдается для углеводородов и других однотипных веществ: существуют строгие корреляции между удельной свободной энергией образования молекул и удельной свободной энергией образования супра-молекулярных структур этих соединений в конденсированной фазе [10]. Автор также представил несколько примеров эффективного действия указанного принципа при сравнении структур ДНК и РНК в физиологических условиях [17].

По-видимому, несомненным успехом, подтверждающим принцип стабильности вещества и иерархической термодинамики в целом, является

утверждение Стива Ховорса и его коллег, что «Метилирование ДНК — это процесс навешивания на двойную спираль инактивирующих меток, метиль-ных групп. Из-за них участок ДНК скручивается и становится недоступным для считывания информации». Так, в работе автора настоящей статьи [14] можно прочитать: «Таким образом, при эпигенетических превращениях принцип стабильности вещества работает! Действительно, химически нестабильный остаток цитозина превращается в еще боле химически нестабильный остаток 5-метилци-тозина, который участвует в образовании сравнительно более стабильной супрамолекулярной

структуры двойной спирали ДНК: Су1озше с4Н5№0 111.1 Бакош = 19.91 кса1/то1 [Ме1аСус, Latendresse13]

5-methylcytosine

C5H7N3O 125.13 Daltons AfG'° = 38.82 kcal/mol [MetaCyc, Latendresse131

Принцип стабильности вещества объясняет, почему биологические объекты, например организмы, обогащаются энергоемким веществом в ходе эволюции, что сопровождается удалением от химического равновесия с окружающей средой. Эта тенденция связана со стремлением удельной свободной энергии Гиббса образования супрамоле-кулярных структур живых объектов к минимуму на длительных этапах эволюции в соответствии со вторым началом термодинамики.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таким образом, принцип стабильности вещества, лежащий в основе иерархической термодинамики, дает ответ на основной вековой вопрос: «какова причина постоянного стремления «химии» живых существ удаляться от химического равновесия с окружающей средой?». Все сомнения относительно направленного действия второго начала термодинамики и биологической эволюции исчезли. Супрамолекулярная термодинамика явилась ключом к осознанию явления жизни и ее появления. Термодинамика и Дарвинизм [26] стали совместимы. Можно полагать, что любые утверждения

якобы опровергающие расширенную теорию Дарвина, связаны с незнанием не выявленных факторов, влияющих на эволюционные изменения видов и других живых объектов.

Можно ли с точки зрения иерархической термодинамики дать общий ответ на вопрос: почему природа выбрала именно нуклеиновые кислоты как ингредиенты, являющиеся носителями жизни?

Если считать, что природа ищет стабильность на всех иерархических уровнях [24], то можно утверждать, что принцип стабильности вещества действует на атомном, молекулярном, наномолеку-лярном и всех других иерархических уровнях. Это означает, что химический состав и строение нуклеиновых кислот оптимально соответствуют требованиям иерархической термодинамики, которая позволяет нуклеиновым кислотам шаг за шагом в различных приемлемых условиях окружающей среды воспроизводить разнообразные организмы. Создается впечатление, что тепловые флуктуации внутри супрамолекулярных структур живых организмов

не только усредняются, но и нивелируются в масштабах нескольких микрометров (цт). Есть основание надеяться, что сделанное утверждение удастся подтвердить на более детальном экспериментальном уровне подобно тому, как это сделано в случае броуновских частиц [27].

Заключение

Иерархическая термодинамика является действенной моделью живого мира, в основе которой лежит представление о термодинамическом механизме кристаллизации - структурообразования моноиерархических структур, механизме направляемом принципом стабильности вещества на всех иерархических уровнях. По термодинамическому механизму «кристаллизация - рекристаллизация» происходит постоянное воспроизводство и обновления нуклеиновых кислот, что является неотъемлемой составляющей их «собственной жизни» и развития всего живого мира. Высказано предположение, что принцип стабильности вещества предопределил существование нуклеиновых кислот и жизни во вселенной.

Утверждается, что лимит Хейфлика является частным случаем проявления закона временных иерархий, лежащего в основе иерархической термодинамики.

Замедление старения живых существ в определенной мере возможно за счет изменений условий окружающей среды. Однако вопрос, в какой степени удастся омолаживать высшие организмы в целом остается открытым.

Благодарности

Автор благодарен профессорам Н.Н. Боголюбову (мл.), А.Л. Бучаченко, В.В. Сычеву, А.А. Акаеву, В.А. Попкову, Ю.Я. Харитонову, Е.В. Тереши-ной, G Ali Mansoori за поддержку публикации работ автора с позиции глубокого профессионального понимания предмета исследования. Автор также с искренней признательностью вспоминает профессиональных ученых - Dr. James Danielli, Dr. Kenneth G. Denbigh, Dr. H. Urey, Dr. P. Mitchell, Dr. S. Pon-namperuma, профессоров Н.Н. Боголюбова (ст.), Я.Б. Зельдовича, Л.И. Седова, Ю.С., С.Р. Рафикова, И.В. Торгова, Б.В. Липатова, Ю.Б. Монакова, В.П. Казакова, В.Н. Анисимова, Е.М. Шайхутдинова, Е.Т. Денисова, которые разделяли и приветствовали его начинания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Gibbs J.W. The Collected Works of J. Willard Gibbs Thermodynamics — New York: Longmans, Green and Co., 192S. — Vol. 1, P. 55-349. In Russian: Гиббс Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. — М.: Наука, 1982.

2. Carathéodory, Constantin (1909). Translated by Delphinich, D.H., "Untersuchungen ueber die Grundlagen der Thermodynamik" [Examination of the foundations of Thermodynamics] (PDF). Mathematische Annalen. б7: 355-3S6. doi: 10.1007/bf01450409

3. Eloshvili S. A. (Tbilisi, Georgia). On the mathematical foundations of hierarchical thermody-

namics (in Russian) http://ispcjournal.org/jour-nals/2008/2008-1-9.pdf http://www.bazaluk.com/con-ference/o-matematiceskih-osnobah-ierarhiceskoy-ter-modinamiki.html

4. Sychev V.V., The differential equations of thermodynamics (1983) https://www.amazon.com/dif-ferential-equations-thermodynamics-V-Sychev/dp/B0006EEB2S

5. Sychev V. V. Complex thermodynamic systems. M .: Izd. House MEI, 2009 (In Russian).

6. Denbigh, K. G. Thermodynamics of the Steady State, 1951, 103 p. L.: Methuen.

7. Onsager Lars. The motion of ions: principles and concepts. Nobel Lecture, December 11, 1968. https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/onsager-lecture.pdf

8. Gladyshev Georgi P., On the Thermodynamics of Biological Evolution, Journal of Theoretical Biology, Vol. 75, Issue 4, Dec 21, 1978, pp. 425-441 (Preprint, Chernogolovka, Institute of Chem. Phys. Academy of Science of USSR, May, 1977, p. 46, на английском и русском).

9. Gladyshev G.P., Thermodynamics Theory of the Evolution of Living Beings, Commack, New York: Nova Science Publishers, Inc., 1997. 142 P. In Russian: Гладышев Г.П., Термодинамическая теория эволюции живых существ, М.: "Луч", 1996.-86с. ISBN 57005-0545-2 (пер.) http://creata-cad.org/?id=58&lng=eng

10. http://www.statemaster.com/encyclope-dia/History-of-thermodynamics

11. Гладышев Г.П. Супрамолекулярная термодинамика - Ключ к осознанию явления жизни. Что такое жизнь с точки зрения физико-хи-мика. Издание второе - М. - Ижевск. ISBN: 5939721982. 2003.

12. Gladyshev G.P. Hierarchical thermodynamics explains the origin of life and its evolution, Norwegian Journal of development of the International Science, No 17/2018, pp. 27-35. ISSN 3453-9875 http ://www. nj d-iscience.com/archive/ http ://www. nor-wegian-journal.com/wp-content/up-

loads/2018/05/NJD_ 17_3 .pdf

13. Gladyshev G. P. Hierarchical thermodynamics - a new stage of development of classics - http://en-deav.net/news/96-hierarchical.html https://www.re-searchgate.net/publication/329923535_Hierar-chical_thermodynamics-a_new_stage_of_develop-ment_of_classics_Ierarhiceskaa_termodinamika-novyj_etap_razvitie_klassiki

14. Gladyshev G.P. The time has come to revive and develop the classics: hierarchical thermodynamics and life, Norwegian Journal of development of the International Science, №26/2019, Vol. 2, pp. 15-20. ISSN 3453-9875 http://www.njd-iscience.com/wp-content/uploads/2019/01/NJD_26_2.pdf

15. Gladyshev G.P. On the thermodynamic direction of the origin of life and its evolution: A new confirmation of the theory, Journal of Norwegian development of the International Science, №26/2019, Vol. 2, pp. 31-36. ISSN 3453-9875 http://www.njd-isci-ence.com/archive/

16. Gladyshev G.P, Hierarchical thermodynamics rules the world to the extent of its applicability, Norwegian Journal of development of the International Science, №27/2019, Physical sciences, Vol. 1, pp. 60-65. ISSN 3453-9875. http://www.njd-iscience.com/wp-content/uploads/2019/02/NJD_27_1.pdf

17. Gladyshev G.P. J Thermodyn Catal , 2017, 8: 2 DOI: 10,4172 / 2157-7544.100018, Life - A Complex Spontaneous Process Takes Place against the Background of Non-Spontaneous Processes Initiated by the Environment. https://www.omicsonline.org/open-ac-cess/life--a-complex-spontaneous-process-takes-place-against-the-background-of-nonspontaneous-processes-initiated-by-the-environment-2157-7544-1000188.php?aid=91824

18. Gladyshev G.P., Thermodynamics of the origin of life, evolution, and aging, International Journal of Natural Science and Reviews. 2017. pp. 2-7. http://escipub.com/ijnsr-2018-01-1001/

19. Thims Libb. Lawrence Henderson. EoHT. http://www.eoht.info/page/Lawrence+Henderson

20. Bogolubov N.N., Selected works. Part 1. Dynamical Theory. - New York: Gordon and Breach Science Publishers, 1990.

21. Hayflick L, Moorhead P. S., 1961. "The serial cultivation of human diploid cell strains", Exp Cell Res. 25 (3): 585-621. doi: 10.1016/0014-4827(61)90192-6. PMID 13905658.

22. Hayflick L., 1965. "The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains", Exp. Cell Res. 37 (3): 614-636. doi: 10.1016/0014-4827(65)90211-9. PMID 14315085.

23. Gladyshev G.P. On General Physical Principles of Biological Evolution, International Journal of Research Studies in Biosciences. 2017, Volume 5, Issue 3, Page No: 5-10. https://www.arcjour-nals.org/pdfs/ijrsb/v5-i3/2.pdf https://www.re-searchgate.net/publication/314187646_On_Gen-eral_Physical_Principles_of_Biological_Evolution

24. Gladyshev G.P., Leonhard Euler's Methods and Ideas Live in the Thermodynamic Hierarchical Theory of Biological Evolution. International Journal of Applied Mathematics and Statistics, 2007, 11, pp. 52-68.

25. Gladyshev G.P. Nature Tends to Maximum Stability of Objects in all Matter Hierarchies. Imperial Journal of Interdisciplinary Research (IJIR) Vol-3, Issue-3, 2017 https://www.onlinejour-nal.in/IJIRV3I3/327.pdf

26. Gladyshev G. P., Hierarchical Thermodynamics: Foundation of Extended Darwinism. Imperial Journal of Interdisciplinary Research (IJIR), 2017, Vol-3, Issue-2, ISSN: 2454-1362. https://www.re-searchgate.net/publication/314082150_Hierar-chical_Thermodynamics_Foundation_of_Ex-tended_Darwinism http://imperialjournals.com/in-dex.php/IJIR/article/view/4265/4085

27. Darwin, C. On the origin of species by means of natural selection. — London: Murray, 1859. — ISBN 8420656070.

28. Опыт Перрена: броуновское движение http ://school-collection. lyceum62.ru/bumi/storage/au-toindex/10d5c1e5-d798-d0c9-8eff-a6a98a239500/00149190968506384/00149190968506 384.htm

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.