CC BY
42
УДК 51+ 57
ОТ РЕДАКЦИИ ЖУРНАЛА
В предыдущем номере журнала в порядке эксперимента была опубликована проблемно-дискуссионная статья А. И. Коротяева, С. А. Бабичева «Живая природа: неразрывное единство материи, энергии и сознания». Продолжая тему возникновения и развития жизни на Земле, предлагаем вашему вниманию настоящую публикацию.
И. П. ВЫРОДОВ
заметки о наиболее значимых периодах эволюции природы
Кубанский государственный технологический университет
В поисках ответов на множество вопросов о происхождении и сущности жизни на Земле следует прежде всего обратить внимание на окружающую Землю Вселенную, в которой возникла Земля.
Все видимые на небосклоне массивные, излучающие свет звёзды функционируют по определённым циклам, в результате которых наряду со светом излучаются атомы гелия, обнаруженные на Солнце и других звёздах. Один из таких циклов - Бете-Вейцзекера, называемый углерод-азотистым, компоненты цикла С12, N 13 ,013, ,015 , воспроизводятся в результа-
те каталитических реакций. При этом каждые четыре атома водорода Н1 превращаются в один атом гелия Не4 с высвобождением энергии у-квантов, позитронов и нейтрино (V). Существование звёздных (солнечных) циклов не может не отразиться на поверхностных явлениях планет, находящихся в сфере влияния указанных светил. Пожалуй, впервые человечество заметило влияние даже Луны на функционирование растительного и животного мира. Учёными установлено, что циклическое функционирование проникло и в эволюционные процессы значительно глубже. Так, эмпирически было установлено существование биологических ритмов. Существование часового механизма было установлено даже в одиночной клетке.
Установленный атомный состав звёзд показывает, что все межзвёздные тела обладают одним и тем же составом. Это доказано непосредственными экспериментальными данными о составе метеоритов, падающих на Землю. Было также доказано, что в некоторых метеоритах, именуемых углистыми хондритами [1, 2], были обнаружены самые различные соединения углерода и водорода, в том числе такие, как высокомолекулярные полимерные макромолекулы, близкие к нуклеотидам и аминокислотам. Эти экспериментальные данные доказывают, что под действием космической радиации и коротковолнового излучения в космосе были заложены начала тех процессов, которые являются источниками жизни на Земле. Но само космическое пространство в этом направлении, видимо, ограничилось только Землёй.
Следует также отметить тот поразительный факт, что указанные полимеры возникли в космосе ещё до появления, возникновения Земли. Дальнейшее эволюционирование полимеры получили лишь в условиях физико-химических процессов формировавшейся Зем-
ли с параллельными процессами биологической эволюции на Земле. При этом необходимости в космических пришельцах вовсе не было, так как Земля со своей первобытной атмосферой и возникшим из неё опаринским бульоном оказалась способной создать более благоприятные условия для возникновения не только указанных макромолекул, но и более совершенных нуклеотидов и других биологических новообразований (высокомолекулярных органических соединений).
Циклическое функционирование Солнца не могло не отразиться на возникновении циклических новообразований и в земной атмосфере. В качестве таких новообразований выступают линейные полимерные макромолекулы РНК, циклически воспроизводящиеся нуклеотидами определённой структуры. Такие структуры воспроизводимы и в опаринском бульоне, но уже в более благоприятствующих условиях по сравнению с атмосферными и, тем более, космическими условиями. Воспроизведение элементарных эволюционных начал в космическом пространстве доказывает лишь наличие всеобщей, всемирной эволюционной тенденции, заложенной поначалу энергетическими факторами оптимальности формируемых новообразований.
Эволюция природы, как и процессы возникновения живой материи (ЖМ), определяется всеобщим законом развития природы - могущественным принципом двойственности. Его простейшие стохастические проявления в неживой материи миллионы лет усложняли возникающие сочетания различных её элементов. Этот весьма длительный процесс на первом этапе эволюции происходил в направлении энергетически и термодинамически наиболее выгодных (оптимальных) сочетаний атомов и молекул.
Эволюционное начало живой материи (как и в космосе) возникло в примитивной опаринской атмосфере [1-4], состоявшей преимущественно из водорода, аммиака, метана и водяного пара. Из недр этой атмосферы под действием электрических разрядов (молний) облаков возник так называемый опаринский бульон с органическими микро- и макромолекулами, которые претерпели следующие физико-химические изменения. Процессы возникновения самой Земли с её внутренней макроструктурой и современной атмосферой -это те макроскопические следы, которые оставили нам процессы, происходившие во Вселенной много
миллиардов лет тому назад. В процессах формирования этих структур следует отметить два следующих, весьма важных и существенных фактора. Первым фактором является тенденция образования под действием гравитационных и пондеромоторных сил твёрдой фазы из скоплений, локализованных в областях зарождения Земли и её атмосферы в мировом пространстве. Вторым фактором является флуктуационно-стохас-тическое образование также конденсированной, но уже жидкой фазы, состоящей из множества высокоуглеродистых и углеводородных и гетероорганических соединений. Этим процессам предшествовало возникновение в указанных скоплениях простейших, преимущественно углеродсодержащих, соединений в качестве паров метана и множества его гомологов, хотя в скоплениях присутствовали также пары азотсодержащих элементов, воды и атомов всей периодической системы элементов Менделеева. В результате этих процессов происходило расслоение скоплений на две конденсированные фазы и фазу газообразного состояния, в которой происходил абиогенный синтез органических веществ, характеризуемый восстановительным характером. В последующем, при образовании Солнечной системы, под действием ультрафиолетового излучения Солнца происходили процессы фотолиза молекул водяного пара, в результате которых возникал свободный кислород и водород, способствующий образованию углеводородов, конденсируемых вместе с парами оставшихся молекул воды и образующих таким образом Мировой океан.
Теперь мы можем ответить на вопрос: какие же конкретные следы оставили нам описанные эволюционные метаморфозы Земли? Следует учесть, что между остающейся газообразной, жидкой и твёрдой фазами происходили взаимодействия не только на внутримолекулярных, но и на глобальных уровнях. Огромные новообразования твёрдой фазы теснили захватившие ими более подвижные жидкую и газообразную фазы. При каждом последующем нарастании массы вещества твёрдой фазы, сопровождаемом возрастанием температуры и давления на вещества этих фаз, происходили последующие процессы конденсации вещества паровой фазы и химических их превращений вместе с превращениями жидких фаз. В результате появились газовые конденсаты, каменные угли и нефтепродукты, состоящие в основном из метана и компонентов его гомологического ряда, а также множество циклических, в том числе и гетероорганических, углеводородных соединений. Таким образом, согласно фактическим данным современного состава и структуры Земли можно утверждать, что огромные бесструктурные скопления, из которых возникла Земля с её атмосферным составом, состояли в основном из метана и веществ его гомологического ряда, циклических углеводородных соединений, паров воды, водорода, озона, закиси азота и других соединений и элементов, способствовавших процессам автокатализа, находящегося в истоках возникновения живой материи, в процессах эволюции живой материи.
В образовавшемся бульоне-растворе, представляющем закрытую термодинамическую систему, наиболее мелкие осколки возникающих органических молекул с определённой функцией распределения по размерам всех частиц, находясь в пересыщенном (для малых частиц) состоянии, оказываются термодинамически неустойчивыми. Поэтому согласно физико-химическим
свойствам пересыщенных растворов [5] эти частицы подвергаются так называемому процессу перегонки их через раствор по направлению к образованию из них термодинамически более устойчивых частиц (макромолекул) с большими размерами. В обедняющемся количеством наиболее мелких частиц растворе возрастает количество частиц больших размеров, наиболее мелкие из которых относительно их размеров также оказываются всё ещё в пересыщенном для них состоянии. В результате происходит непрерывный процесс перегонки более мелких частиц и “поедания” их частицами более крупных размеров. Иными словами, происходит процесс отбора укрупняющихся частиц за счёт исчезновения всё новых и новых частиц мелких размеров. В этом процессе существует грань перманентной устойчивости системы, определяемая величиной критического размера частиц (молекул) [5]. Частицы докритических размеров оказываются принципиально термодинамически неустойчивыми, в то время как частицы закритичес-ких размеров при данном (перманентном) состоянии пересыщения оказываются временно термодинамически устойчивыми. По мере обеднения степени насыщенности раствора (бульона) критический размер частиц возрастает обратно пропорционально величине пересыщения раствора по отношению к частицам, размер которых меньше критического [5] .
Опытами С. Миллера [3], подвергавшего опаринскую атмосферу воздействию электрическим разрядам, была обнаружена совокупность макромолекул аминокислот, алифатических кислот, оксикислот и некоторых структурных компонентов молекул белка. А это означает, что углистые хондриты некоторый период времени пребывали во внеземной атмосфере. Совершенно очевидно, что в эволюционном процессе на Земле возникали именно такие органические макромолекулы. Этой ситуации способствовали по крайней мере огромное количество атомов углерода в различных органических соединениях и особые физико-химические свойства углерода. Структура атома углерода представляет собой правильный тетраэдр, в центре которого находится сам атом с силами ковалентных связей, направленных в вершины тетраэдра. Эта весьма существенная особенность атома углерода обладает тенденцией к образованию довольно длинных цепей с зигзагообразным расположением в них атомов углерода. Кроме длины цепи ограничения на количество атомов углерода в соединении накладывают замкнутые цепи-циклы. Тенденция таких цепей наблюдается в структурах белков и оснований. На приведенном ниже рисунке представлена зигзагообразная цепь углерода с некоторыми замещениями атомов углерода группами: NН, СН, СО. Этот элемент цепи принадлежит а-спирали белка.
В направлениях активных радикалов Ri происходят различные, выборочные, взаимодействия цепи с основаниями нуклеотидов, или остатками аминокислот. Вдоль приведенной нами зигзагообразной цепи простираются полипептидные связи белков
R1^CH NH COR3^CH NH СО
NH COR2^CH NH COR4^CH
В земных условиях по существу завершаются процессы образования органических макромолекул описанным нами физико-химическим процессом перегонки макромолекул через раствор-бульон. В результате перегоночных процессов возникают термодинамически устойчивые макромолекулы, обладающие качественно новыми функциональными свойствами в сформировавшейся на данный период времени среде обитания. По мере достижения этого термодинамического состояния завершается первый этап эволюции, который можно назвать этапом физико-химической эволюции, в основу которого заложен первый закон термодинамики (энергетический принцип).
На втором этапе он утрачивает свою силу, уступая первенство второму закону термодинамики (энтропийному принципу), порождая таким образом начало этапа биологической эволюции. Приобретаемые биофизические свойства макромолекул регулируются новыми негэнтропийными информационными взаимодействиями. Негэнтропийный принцип стал, бесспорно, ведущим эволюционным принципом. Природа и на этом этапе эволюции, следуя принципу простоты, не могла не унаследовать от первого этапа эволюции природы отработанную ею в общих чертах схему эволюции. Действуя по аналогии с перегоночным процессом, природа вовлекает в эволюционный процесс негэнтропийно-ин-формационные свойства макромолекул биофизической системы в направлении также отбора экстремальных негэнтропийных информационных состояний, но уже в пределах термодинамики биологических систем. Количественной мерой на этом этапе является уже не масса, а содержащаяся в макромолекулах и их сообществах информация. Критической величиной в этих процессах также является величина критической информации макромолекул. Молекулы с докритической информацией пожираются макромолекулами закрити-ческой информации. По мере пожирания неустойчивой информации критическая величина информации вместе с носителями информации смещается в сторону носителей, обладающих эволюционно большей информацией. Массы макромолекул в этих процессах играют второстепенную роль, так как количество информации, содержащейся в новообразованиях, не всегда пропорционально их массам. Роль материальных носителей информации весьма разнообразна. В частности, она может характеризоваться и определённым сродством, в результате которого взаимное межмолекулярное “угадывание” может служить переносчиком информации подобно тому, как это происходит в процессах биосинтеза белка на рибосомах. Но и отдельные фрагменты миллеровских аминокислотных мономеров и макромолекул белков в процессе увеличения их информативности в процессах угадывания и узнавания (принципа комплементарности) могут и склеиваться с помощью пептидных связей. Этот принцип наиболее ярко проявляется при “узнавании” аденином (А) только тимина (Т), гуанином (Г) - только цитозина (Ц). Эти процессы, естественно, обратимы. Этот фундаментальный биологический фактор положен в основу всех информационно-биофизических процессов: синтеза различных РНК, белков (на рибосомах), репликации (синтез ДНК на РНК), транскрипции: прямой (синтез РНК на ДНК) и обратной (синтез ДНК на РНК) и т. д. Эти процессы системного узнавания являются самоорганизацион-ными биологическими процессами функционирования “оживающей” материи. Принцип комплементарности
отражает биофизическое свойство марковской ячейки: свойство ближней памяти прошлого через настоящее в определённое будущее. Усложнение макромолекул в конечном счёте приводит к возникновению информационных цепей Маркова. Описываемые процессы перераспределения информации между негэнтропийно-устойчивыми новообразованиями (различными РНК и др.) завершаются вплоть до появления самой крупной и наиболее (предельно) информативной по отношению ко всем предыдущим и последующим макромолекулы ДНК, обретающей управленческие формы в процессах возникновения макромолекул в условиях экстремального функционирования всей биофизической системы. Процессы укрупнения устойчивых новообразований можно рассматривать как способ негэнтропийного питания, распространяемого также и на более высокие формы существования живой материи [6]. Этот же процесс негэнтропийного укрупнения и усложнения новообразований сопряжён с возрастанием негэнт-ропийной информации совокупности макромолекул биофизической системы. Эти непрерывные и взаимосвязанные процессы одной и той же природы представляют единый негэнтропийный закон эволюции природы [7]. На более высоком уровне эволюции живой материи и, особенно, живых существ этот закон отражает биологическую сущность явления, именуемого отбором, физическая сущность которого нами раскрыта на первых двух этапах эволюции природы, завершаемых экстремальными состояниями различных форм существования материи. Однако в своём развитии природа не могла остановиться в силу непрерывности эволюционных процессов. Выход из этих наиболее совершенных состояний на более высокий уровень самоорганизации материи определился возникновением клетки, положившей начало новому, третьему, биологическому этапу эволюционного развития материи. Процессы перераспределения негэнтропийной информации, описанные нами качественно, подчиняются также условиям информационной экстремализации систем в пределах формирования структурно- и функционально-различных биологических систем, находящихся в непрерывных биофизических взаимодействиях на пути их развития. К примеру, возьмём процесс биосинтеза белка на рибосомах. Сам по себе белок представляет собой очень сложную атомно-молекулярную структуру. В процессах её формирования (трансляции и синтеза) участвуют тРНК в качестве транспортно-посадочного материала для специфических аминокислот, подводимых к информационной мРНК, транскрибированной с ДНК и пронизывающей рибосомные пары. С помощью существующего процесса узнавания при формировании полипептидной цепи молекулы белка, запрограммированного молекулой ДНК, происходят периодические сдвиги мРНК с помощью механизмов рибосом, так называемая штамповка молекулы белка.
По мере совершенствования живой материи расширяются способы её информационного взаимодействия с окружающей средой. Такая биологическая система в термодинамическом аспекте оказывается уже открытой системой. В этих условиях появляется первый и единый для вновь возникающей системы (клетки) информационный центр - молекула ДНК. Возникающее межклеточное взаимодействие образует уже живое существо с первородным информационным центром, предстоящим зачатком мозга. В этом новообразовании постепенно возникают специфические функциональ-
ные центры соответственно межклеточной адаптации к внешним воздействиям в виде первородных органов чувств. Таким образом, клеточные ДНК разгружали эволюционно-информационные внешние потоки созданием совершенствующегося мозгового центра, распределяющего эти потоки по различным специфическим центрам. Но и это новообразование постепенно перегружалось в направлении передачи некоторых функций мозговому центру - гипоталамусу, который впоследствии под действием возрастающего потока эволюционной информации также разгружался на новый подцентр - гипофиз.
На первом этапе совершенствования живого существа информационный обмен между соподчинёнными центрами происходил в виде материальных взаимодействий в направлении оптимизации системной информации. В дальнейшем процессы более совершенного узнавания возникали путём усвоения и запоминания определённых количеств взаимной информации, формирующейся в информационную память - понятийную взаимосвязь между формировавшимися под внешними воздействиями информационными центрами и этих центров с внешними объектами природы. Процессы запоминания информации постепенно формировали абстракционные центры, между которыми зарождались мыслительные операции (процессы). Таким образом, в результате множества информационных преобразований мозг живого существа приобретает весьма упорядоченное состояние, способное к переработке непредсказуемо большой информации.
Итак, первая стадия процессов преобразования опаринского бульона (раствора) происходит по типу физико-химического процесса перегонки частиц различной внутриатомной структуры, в основном углеводородов, от частиц меньших размеров к частицам больших размеров через некоторый критический размер в направлении достижения термодинамического равновесия закрытой термодинамической системы. Этот процесс прекращается по мере достижения термодинамического равновесия между массой частиц и значительно истощённого раствора (опаринского бульона).
Вторая стадия преобразования сформировавшейся термодинамической системы находит новый негэ-нтропийно-информационный эволюционный путь. Для этого пути характерны в основном межчастичное взаимодействие и внутричастичные изменения в условиях открытости термодинамической системы. Следует отметить, что ещё в недрах первого этапа зарождаются специфические макромолекулы, обладающие определёнными структурно-информационными свойствами и термодинамической их устойчивостью. Этот подготовительный процесс приводит к эволюционному скачку, качественность которого в условиях открытости системы обладает гораздо большим разнообразием возможностей в ветвлении эволюционных путей. Именно эта особенность второго этапа в его завершении порождает биологическое многообразие растительного и животного миров. Но пока на этом подготовительном этапе происходит структурно- информационная дифференциация макромолекул в направлении приобретения ими определённых селективных свойств. Это не опаринские скопления коллоидов, которым некоторые учёные приписывают свойства доклеточных, предбио-логических живых существ. К числу новообразований следует отнести прежде всего белково-липоидные мембраны, РНК-ковые нуклеотиды, в последующем
мРНК, тРНК, рибосомы со встроенными в них рибосо-мальными РНК, аминокислоты и другие специфические макромолекулы типа ферментов. - в качестве “купюр” с завершёнными структурными циклами, возникшими как в результате процессов структурно-информационной перегонки, так и в качестве “осколков” недостроенных частиц крупных органических молекул. Биофизическая сущность этих процессов информационной перегонки заключается в непосредственном перераспределении информационно-структурного содержания между макромолекулами системы в целом. При наличии в питательной среде сходных информационных нуклеотидных блоков для целого ряда специфических макромолекул процесс перегонки происходит фронтально по всем этим молекулам. Образовавшиеся гибкие поли-пептидные структурные цепи, в основном РНК-овые, подверженные конформационным флуктуациям, обладают повышенной суммарной энтропией беспорядка. Эволюционный же процесс “выбирает” (методом отбора) особые ситуации, характеризуемые уменьшением энтропии системы (в направлении возрастания негэнтропии), обретающей большую устойчивость. В качестве такого выбора реализуются наиболее устойчивые конформационные спаривания линейных РНК в так называемые комплементарные спирали ДНК. Этому процессу конформационного оспираливания способствуют явления нуклеотидно-РНК-ового узнавания в комплементарных цепях формирующейся самой главной молекулы - ДНК. Очевидно, прошло много миллионов лет процессов такого отбора, чтобы из всего множества комплементарных комбинаций макромолекул с возросшими величинами негэнтропии системы возникли и выжили те, которые мы называем молекулами ДНК, которые открыли дальнейшие перспективы эволюции природы. Второй этап эволюции природы, завершившийся возникновением самой главной молекулы - ДНК, можно назвать периодом образования предбиологических структур. Возникновением ДНК завершается эволюционный путь преобразований опаринского органического раствора (бульона). В течение всего этого периода времени было подготовлено полноценное, оптимально возможное функционирование ДНК в питательной для этой молекулы среде, способной к групповой устойчивости её внутриклеточных компонентов и окружённой специальной мембранной оболочкой, охраняющей построенную ДНК фабрику жизнеспособности клетки.
При наибольшей эволюционной скорости образования белков по сравнению со скоростью образования дезоксирибонуклеотидных цепей возможен следующий механизм возникновения белков и ДНК-ового комплекса в упомянутом их симбиозе. По мере образования по-липептидной цепи белка на его аминокислотные остатки (радикалы) согласно принципу комплементарности (физико-химического сродства) оседают определённые триплеты (кодоны). В случае конформационного закручивания полипептидной цепи радикалы аминокислот оказываются на предельно (максимально) возможных расстояниях друг от друга. Следовательно, пространство между этими кодонами под действием вандерва-альсовых (или иных) сил заполнялось некодовыми (странными) триплетами. Количество этих межради-кальных триплетов определяется величинами объёмов, осевших на аминокислотах кодонов, и объёмами соседних радикалов. В результате возникает первая дезоксирибонуклеотидная цепь. Согласно принципу
комплементарности оснований и составленных из них цепей с помощью водородных связей выстраивается вторая хромосомно достраиваемая дезоксирибонук-леотидная цепь с образующимся в ней хроматином. По мере удлинения полипептидной цепи белка её устойчивость уменьшается, и в конечном счёте срабатывает стоп-сигнал, возникает концевая карбоксильная группа СООН, и пристраиваемая к ней аминная группа вещает о начале образования последующего белка и последующей спаренной нуклеотидной цепи. Полипептидная цепь предыдущего белка при этом окончательно теряет свою устойчивость в комплексе и выделяется из него в качестве свободного белка, в то время как более устойчивая спаренная нуклеотидная цепь продолжает удлиняться, но уже в новом гене, соответствующем новому белку. Весь процесс образования симбиоза: белок - ДНК-овый комплекс - продолжается по аналогии. В результате образуется единая дезоксири-бонуклеотидная цепь, содержащая такое множество генов, которое определяется количеством аминокислот и количеством кодируемых в них триплетов. Так, в ДНК человека содержится 3х104 гена. Вырожденность кодонов можно объяснить неоднократным вхождением данной аминокислоты в данный белок либо некоторыми физико-химическими условиями, в которых происходят процессы кодирования аминокислотных остатков. Структура вырожденности кодонов такова: из 20 аминокислот семь обладают четырьмя кодонами, в одной аминокислоте содержится три кодона и в двенадцати аминокислотах содержится по два кодона. В итоге вероятность вхождения в одну аминокислоту одного кодона равна 0,05, что составляет пять процентов. Вероятность вхождения одного кодона в семь аминокислот равна 0,35, в одну аминокислоту - 0,05, в двенадцать аминокислот - 0,60. Среднее количество ( математическое ожидание) кодонов, приходящихся на все 20 аминокислот, равно: 4х0,35 + 3х0,05 + 2х0,6 = 2,75. Округлим эту величину (с целью удобства расчёта в последующем) до трёх. Тогда в двадцати аминокислотах возможно следующее количество размещений трёх кодонов: 3х1020 штук, что составляет 3,475х109 штук. Но каждому размещению кодонов соответствует определённый белок, следовательно, полученная нами цифра относится к количеству всевозможных белков. Однако следует учесть, что в число неучтённых размещений кодоны могут входить попарно, строено и т. д. Причём возможны их различные пространственные расположения, которые приводят к множеству вариантов белков с практически неопределённым их множеством, превышающим приведенный нами расчёт.
В эволюционном становлении множественных биофизических свойств, вобранных в себя молекулой ДНК, объяснимыми оказываются лишь немногие её свойства внутриклеточного функционирования. Но каковы командные “ходы”, определяемые ДНК в эволюции растительного и животного миров, - на эти вопросы существуют лишь немногие вероятностные ответы.
В настоящее время установлено семь уровней реальности окружающего нас мира [8]. Из них четыре грубые реальности: твёрдое, жидкое, газовое состояния и полевое состояние с элементарными частицами. Остальные три реальности относятся к так называемому тонкому миру: физический вакуум, уровень первичных торсионных полей и уровень абсолютного Ничто. Скорость распространения торсионных полей по аналогии с фазовой скоростью света мгновенна. Это поле пере-
носит только информацию, а не энергию. Роли торсионных полей отводится также виртуальное состояние материи в не совсем точно называемом реальном состоянии, так как оба состояния материально реальны. Существенно отметить, что в результате этих переходов информация передаётся мгновенно на хранение в область всего физического вакуума. В результате физический вакуум буквально «дышит» всей информацией прошлого, настоящего и будущего состояний вакуума.
Экспериментально установлено, что ДНК и её производные излучают поляризованные вихревые (торсионные) волны. В связи с этим надо полагать, что процессы эволюции на самом высоком информационном уровне происходят при непосредственном воздействии торсионных полей. Этим самым можно объяснить и закрученный характер двухтяжевых структур молекулы ДНК, закрученных в правую спираль. Левозакрученные торсионные поля согласно принципу двойственности отражают негативные свойства процессов эволюции живой материи. Они сохраняются и в живых существах в качестве факторов, отрицательно влияющих на существование живых существ (различные болезни, тяжёлое душевное состояние (гипертония), дурные мысли и т. д.). Информационное содержание наследственногенетического характера постепенно обретает форму голограмм, в которых отражается пространственное распределение частей тела в будущем зародыше живого существа. Но для реализации этой программы должны быть созданы условия преимущественного влияния правозакрученных торсионных полей, иначе наследственно-генетическое начало может и не проявиться.
В теории о тонком мире [8, 9] предполагается, что высшей формой информации является сознание, формируемое торсионными полями. В результате непрерывных и мгновенных процессов возникновения информации образуется «...Информационное Поле Вселенной, или Поле Сознания Вселенной» [9]. Однако в соответствии с нашими представлениями сама по себе эволюция информационных процессов находится во власти не столько торсионных полей, сколько эволюционных законов её формирования. Торсионные поля играют как бы роль информационного «вместилища», фиксирующего возникновения и изменения информации. Но направления этих изменений определяются экстремальными законами эволюции природы, Вселенной. Именно поэтому под Сознанием Вселенной следует иметь в виду «осознанные» экстремальные эволюционные законы природы!
Уровень информативности её эволюционирующих объектов формируется под действием всех существующих полей. На каждом относительно устойчивом стационарном уровне происходит его информационное совершенствование в соответствии с действующими законами природы. Роль торсионных полей в эволюционных процессах, как было нами отмечено, оказывается второстепенной.
В результате проведенного исследования можно сформулировать ответ на вопрос: что же это за явление, именуемое жизнью?
Жизнь есть самоорганизационный, внутриклеточный и надклеточный процесс, обладающий свойствами периодического самовоспроизведения и эволюционного отбора наиболее устойчивых его продуктов. В этом
определении заложены необходимые и достаточные условия сущности, содержательного понятия жизни.
Вместе с этим целесообразно уточнить понятие живых существ. Для живых существ справедливо данное нами определение жизни, распространяемое по определению также и на клетку. Но существует также и живая материя, эволюционирующая до появления живых существ, то есть до появления клетки, в том числе и одноклеточных эукариотов (организмов с клеточным ядром). “Оживление” материи происходит в предбио-логический период, характеризующийся появлением ДНК и полного набора компонентов, необходимых для возникновения могучей фабрики жизни, именуемой клеткой.
Итак, наибольшая эволюционная скорость образования белков инициирует возникновение, последующее усложнение и усовершенствование функций симбиоза: белок - ДНК-овый комплекс. В качестве условий экстремализации негэнтропии образующихся групп макромолекул выступают новые, дополнительные свойства эволюционирующей системы, которые мы назовём принципами биофизического сродства (комп-лементарности). Существенную роль в их реализации играют водородные связи типа А-Н...В, в которых АН представляет функциональную группу водородной связи, атомы А и В обладают близкими величинами электроотрицательностей [10]. Биофизическое сродство определённых нуклеотидных триплетов (кодонов) к белковым остаткам выражается в комплементарнос-ти, реализуемой водородными (Н)-связями. Эти связи слабее Н-связей между азотистыми основаниями в дезоксирибонуклеотидных цепях, но сильнее Н-свя-зей странных нуклеотидов в этих и белковых цепях, которые можно отнести к межмолекулярным связям вандерваальсовского типа. Согласно данным, приведенным в работе [10], нами просчитаны энергии в кДж на Н-связь, которые мы приводим для особых функциональных групп:
- ОН...18, 44 - 20, 11; = NH...14, 66; - NH2 .10,06
- 11, 7З; - СН = 7,12 -10, 48; - С - Н...5,0З - 6,70; - С
- О - Н .(меньше предыдущей); С - N - (пепт. связь) ...10,З4.
Этими данными можно воспользоваться при сравнительной оценке энергий (сил) водородных связей, возникающих в различных биологических системах.
В молекулах ДНК против каждого пиримидинового основания (например, тиминна - Т) обязательно находится пуриновое основание (например, аденин - А) и т. д. Иначе рибонуклеотидные цепи в спиралях не могут состыковаться из-за различных длин этих оснований. В ДНК основания связаны водородными связями = N - H ...N и =N -H...O, в складчатых белках - только
связями =N - H...O. Силы водородных связей зависят не только от их функциональных групп, но и от расстояний между электроотрицательными атомами: чем больше это расстояние, тем слабее водородная связь. Ионный радиус атома азота равен 1,48 кХ, а ионный радиус кислорода равен 1,36 кХ [11]. Следовательно, в складчатых белках полипептидные цепи связаны более прочно по сравнению с двухтяжевыми ДНК-овыми цепями (без учёта их спирализации). Вообще функциональной группе = N - H . приписывается энергия водородной связи, равная 14,66 кДж на Н-связь. Согласно нашим представлениям кодоновые связи на АО являются также водородными, но более слабыми по сравнению с приведенной оценкой силы водородной связи в ДНК-овом комплексе.
Поступила 22.10.2007
ЛИТЕРАТУРА
1. Опарин А. И. Возникновение жизни на Земле. 3-е изд. М.: АН СССР. 1957.
2. Опарин А. И. Эволюционные взгляды К. А. Тимирязева и проблема происхождения жизни на Земле. М.: Наука. 1969. 20 с.
3. Miller S. L. The formation of organic compounds on the primitive earth // Ann. N. Y. Acad. Sci. 59, 1951. P. 260-275.
4. Эрлих П. Холм Р. Процесс эволюции. М.: Мир. 1966. 330 с.
5. Выродов И. П. О некоторых аспектах теории твердения и формирования прочности цементного камня и бетона: Дис. докт. хим. наук . Ленинград, 1969.
6. Выродов И. П. К 60-летию выхода в свет труда Э. Шредингера “Что такое жизнь? С точки зрения физика” // Проблемы физикоматематического моделирования. Естественные и технические науки. Краснодар. 2005. С. 3-7.
7. Выродов И. П. Что такое жизнь? О природе и смысле жизни. Там же. С. 31-40.
8. Шипов Г. И. Теория физического вакуума. М.: «НТ-Центр». 1993. 362 с.
9. Тихоплав В. Ю., Тихоплав Т. С. Великий переход. С.-Петербург: изд. «ВЕСЬ». 2005. 256 с.
10. Пиментел Дж., Мак-Келлан О. Водородная связь. М.: Мир. 1964. 462 с.
11. Бокий Г. Б. Введение в кристаллохимию. М.: изд. Московского университета. 1954. 490 с.
I. P. VYRODOV
NOTE ON THE MOST CONSIDERABLE PERIODS IN THE 14 EVOLUTION OF NATURE
The present paper is aimed at showing the physical and chemical essence of the Earths appearance and evolution of Nature.
The authors view on the formation of protein codes and components of the DNA are given.
