Концепции эволюции живых систем

Для живой природы постоянное развитие — характерная черта, которая, впрочем, долго не замечалась человеком. На протяжении многих веков общепринятым было воспри­ятие всего многообразия живого как результата единовре­менного акта творения Природы в ее окончательном, неиз­менном виде. Это примитивное представление, оформлен­ное религиозными догматами, имело своей объективной ос­новой ограниченные возможности непосредственного чело­веческого восприятия мира и скудность строгих научных данных. Распространение идеи о непрерывном развитии, эволюции, происходящей в природе, становление эволюци­онной парадигмы в биологии началось в конце XVIII в. Вы­дающийся вклад в формирование эволюционного мышле­ния биологов принадлежит Ж.Б. Ламарку. Проблемы, по­ставленные Ламарком, были решены Ч. Дарвиным. В своей знаменитом труде «Происхождение видов путем естествен­ного отбора» (1859 г.) он изложил разработанную им эволю­ционную теорию.

Эволюционность живой природы подтверждается биоло­гией и родственными ей науками. Главными свидетельства­ми являются данные палеонтологии, систематики, инфор­мация о распространенности видов на Земле сейчас и в ран­ние периоды, морфологическое и биохимическое сходство живых организмов, данные эмбриологии и многие другие.

Общепринятой в естествознании в настоящее время можно считать концепцию биохимической эволюции. Со­гласно современному варианту концепции, жизнь зароди­лась на Земле естественным путем в результате химичес­ких, а затем — биохимических процессов. Причем, это яви­лось не маловероятной случайностью, а достаточно вероят­ным результатом самоорганизации.

Научная постановка проблемы происхождения жизни принадлежит Ф. Энгельсу, считавшему, что жизнь возник­ла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. Современные представления о жизни восходят к гипотезам Опарина и Холдейна. А.И. Опарин в России и Дж. Холдейн в Англии в 1920-е гг. утверждали, что данные химии и гео­химии, полученные к тому времени, достаточны для того, чтобы представить естественный процесс развития систем, имеющих признаки живого./В концепции биохимической эволюции важную роль играет эволюция самой планеты Земля.

Центральным вопросом концепции биохимической эволюции является вопрос о характере предбиологической системы, появившейся в результа­те химической эволюции в тот «темный» миллиард лет земной истории. Этот вопрос решается приверженца­ми данной концепции на основе двух разных подхо­дов.

Первый подход реализован в гипотезах, построенных на идее голобиоза,то есть первичности структуры типа клеточной, наделенной способностью к элементарному обмену веществ. Такого подхода придерживался и Опа рин. Реконструируя возможный ход биохимической эво­люции, Опарин опирался на установленную эксперимен­тально возможность образования коллоидных гелей (студнеобразных смесей), образующихся при смешении белков и других высокомолекулярных соединений. Этот процесс был назван коацервацией. Согласно гипотезе Опарина образование поверхностно обособленных геле-вых структур (коацерватов) и было тем центральным событием, которое предшествовало началу биогенеза, то есть подлинной биологической эволюции на уровне пер­вичной клеточной структуры.

Альтернативный подход к данной проблеме использо­ван в группе гипотез, утверждающих первичность возник­новения в результате химической эволюции молекуляр­ной системы со свойствами генетического кода. Это идея генобиоза, получившая наибольшее признание на совре­менном этапе развития концепции биохимической эволю­ции. В рамках этого подхода возник вопрос о первичнос­ти одной из двух типов информационных молекул ДНК и РНК, и установлена первичность РНК.

Скачок эволюции «аминокислоты-живая клетка» до сих пор остается непознанным. Весь этот скачок с помо­щью с помощью ряда гипотез разбивается на цепочку ша­гов, но каждый шаг — во многом загадка, а вся схема — комплексная гипотеза.

Первоначально допускалась возможность случайной «сборки»: в результате многократных актов взаимодействия простых органических веществ случайно образовалась мо­лекула, способная нести и передавать генетическую инфор­мацию. Однако подсчеты показали, что вероятность подоб­ного процесса имеет порядок 1/10²⁰⁰⁰, и за время, отведен­ное геологической историей для синтеза простейших орга­низмов, осуществить его случайным перебором практичес­ки невозможно. Поэтому гипотеза случайного соединения не пользуется признанием. Английский астрофизик Фред Хойл высказался по этому поводу столь красочно, что его слова вошли в фольклор: эта идея «столь же нелепа и не­правдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесший­ся над мусорной свалкой, может привести₄к сборке «Боив-га-747».

Современная точка зрения на биохимическую эволю­цию базируется на идеях о самоорганизации в открытых сильнонеравновесных системах.

Итак, при рассмотрении проблемы возникновения жиз­ни естественным путем, то есть в рамках концепции био­химической эволюции, можно выделить три основных эта­па предположительного сценария перехода от живого к неживому:

1) этап синтеза исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосфе­ры и состояния поверхности ранней Земли;

2) этап синтеза биополимеров из накопившихся орга­нических соединений;

3) самоорганизация сложных органических соедине­ний, возникновение на их основе и эволюционное со­вершенствование процессов обмена веществом и воспро­изводства органических структур, завершающееся об­разованием простейшей клетки. Не все пока ясно с пер­выми двумя этапами, а в отношении третьего этапа не­которое прояснение наметилось лишь в самые после­дние годы.

В связи с данной концепцией возникает естественный вопрос об исключительности условий биохимической эволюции на планете Земля и соответственно об уни­кальности известной нам формы жизни. Постулируя, что в условиях, сходных с теми, которые имелись на молодой Земле, развитие живого вполне вероятно, можно прийти к естественному выводу о том, что в каких-то местах гро­мадной Вселенной должны встречаться формы»сизни, сходные с земными. На этой принципиальной позиции стоят многие ученые. Тем самым подхватывается змысль Джордано Бруно о множественности обитаемых ллиров.