скачать книгу бесплатно
Полимераза синтезирует новые цепи ДНК, хеликаза раскручивает спираль ДНК, а свободные нуклеотиды служат строительными блоками для синтеза ДНК. Вместе они организуют точное дублирование генетической информации, позволяя бактериальным клеткам расти, делиться и передавать свой генетический материал последующим поколениям. И все эти 3 компонента в допустимых пропорциях должны быть внутри клетки, без этого процесса жизни клетки не будет. Непонятно так-же будет ли жизнеспособна клетка с всего несколькими ферментами. нуклеотидами. Хотя возможно что это святая троица и в связи с этим допустим что и это возможно.
Как первые живые клетки возникли из неживых молекул? Какие химические и физические условия способствовали образованию и репликации первых самовоспроизводящихся молекул, таких как РНК или ДНК? Как первые клетки приобрели основные функции метаболизма, мембраны и обработки информации? Это некоторые вопросы, на которые ученые пытаются ответить, используя различные экспериментальные и теоретические подходы, но точное происхождение жизни до сих пор непонятно.
Итак, как мы понимаем, создание простой клетки со свойствами жизни гораздо менее вероятно, чем просто создание ДНК. Это как будто ураган создает из обломков машин самолет и несколько функционирующих аэропортов.
В 1974 году советский физик И. А. Кунин опубликовал работу, в которой он оценил вероятность появления жизни во Вселенной при условиях если если одна из 10 звёзд имела бы планету с условиями похожими на земные.
Кунин оценил вероятность возникновения жизни во Вселенной как 10 в минус 1018 степени. Это означает, что шансы на случайное возникновение органической жизни настолько малы, что можно сравнить их с вероятностью максимального выигрыша в реальной лотерее миллионы раз подряд.
Классическая биология твердит о том что за миллиарды лет на миллирдах планет такое событие должно было бы произойти. И якобы случайно произошло именно на Земле.
Но когда будет обнаружена жизнь в других уголках хотя бы еще в одном месте космоса этот факт укажет на то что это явление более вероятное и теория чисто химического джек пота не верна.
Хорошо. Около четырех миллиардов лет назад из неживой материи появляется первый органический живой организм. Этот вид организма мутирует и одноклеточные начинают появляться в огромном разноообразии, в чем собственно нет никакого чуда, одноклеточные имеют способность быстро мутировать, если конечно они живы и здоровы. В древние времена возникают одноклеточные растения – они синтезируют питательные вещества из неорганических веществ в основном путем фотосинтеза, возможно потом появляются грибы и одноклеточные животные которые пытаются другими живыми организмами или умершими одноклеточными растениями, грибами или животными.
В общем это мир где одноклеточные растения усердно фотосинтезируют, преобразуя солнечный свет в средства к существованию, подобно маленьким солнечным панелям природы. Это мир где грибы просто разлагают органический материал с энтузиазмом фанатика вторичной переработки, а простейшие одноклеточные предки животных, грустно пожирающие своих собратьев-одноклеточных соотечественников пока даже не мечтают увеличится.
И около миллиарда лет назад в этом мире клеточного развития все одноклеточные существа, имеющие серьезные отличия в способах питания и строения самой клетки, вдруг питают неожиданное стремление стать многоклеточными. Эти крошечные организмы, довольные своим одноклеточным существованием почему то развивают
стремление к более взаимосвязанному и совместному образу жизни другого уровня.
Но каким же образом одноклеточные грибы, растения и животные становятся многоклеточными на всех этих трёх сформировавшихся линиях? Возможно, некоторым из них наскучила одиночная жизнь, или, возможно, они просто хотели усложнить ситуацию для биологов 21-го века небольшим сотовым сожительством? Может быть, некоторых из них связала общая любовь к групповому фотосинтезу а других массовое и взаимное презрение к хищным простейшим – кто знает? Кто знает, что происходило в жизни одноклеточных существ? Некоторые ученые считают это событие возникновения многоклеточности более невероятным, чем возникновение самой жизни.
Еще более странным и невероятным для объяснения в рамках классической науки выглядит то что некоторые очень сложные изменения появляются на нескольких направлениях развития живых существ. Примерно одновременно появляются многоклеточные растения и грибы, а чуть позже и многоклеточные животные. Примерно одновременно у них у всех появлется такое свойство как половое размножение. Каким то непостижимым образом произошли мутации создавшие в них желание заниматься сексом.
Существует ряд причин, по которым у некоторых ученых есть сомнения в преимуществах полового размножения с эволюционной точки зрения. Половое размножение требует больше энергии и ресурсов, чем бесполое.
Это связано с поиском партнера, образованием половых гамет, спариванием, беременностью и т. д. Ну на счет партнера вы точно знаете.
Бесполое размножение жё наоборот позволяет быстро производить потомство, которое хорошо приспособлено к окружающей среде. Бесполое размножение требует меньше энергии и ресурсов, чем половое. Бесполое размножение позволяет быстро размножаться без необходимости искать партнера и оно обычно происходит быстрее и проще, чем половое.
Конечно и половое размножение имеет ряд бесспорных преимуществ перед бесполым. Не будем упоминать удовольствие от процесса, есть и другие. При половом размножении слияние гамет от разных родителей может привести к маскировке вредных рецессивных аллелей, что снижает вероятность того, что у потомства будут проявляться наследственные заболевания. А во время мейоза, предшествующего половому размножению, происходит рекомбинация хромосом, что позволяет «отремонтировать» поврежденные участки ДНК.
Это обеспечивает более высокое качество генома у потомства.
В целом, половое размножение обеспечивает более высокую степень адаптации чем бесполое. Но при такой защите генома врятли может произойти эволюционный скачок органического вида. Это еще одна загадка эволюции органической жизни хотя существует и много других.
Как многоклеточные организмы произошли от одноклеточных, состоящих из одной клетки, выполняющей все функции жизни? Как формировались и сотрудничали первые многоклеточные агрегаты или колонии? Как у многоклеточных организмов появились механизмы клеточной адгезии, коммуникации, дифференцировки и развития? Как многоклеточность развивалась независимо несколько раз в разных линиях, таких как животные, растения, грибы, водоросли и слизевики?
Для того что бы одноклеточное стало многоклеточным надо что бы появились механизмы, которые позволяют контролировать процесс деления и создавать новые клетки с определенными функциями, появилась с пособность к дифференциации клеток и способность к взаимодействию клеток. Клетки многоклеточного организма должны взаимодействовать друг с другом в тысячи раз лучше чем самая лучшая футбольная команда на чемпионате мира, чтобы организм мог функционировать как единое целое. Это взаимодействие обеспечивается различными механизмами, такими как выделение химических веществ, контакт между клетками, передача сигналов и возможно еще чем-то. Многие ученые утверждают, что многоклеточность – это сложное и случайное явление, которое требует невероятно специфических и редких адаптаций и инноваций.
При развитиии животного мира было еще много странностей конвергентной эволюции.
Кембрийский взрыв – это термин, который находит широкий отклик, вызывая образы внезапного всплеска жизни почти полмиллиарда лет назад, однако его истинная суть остается загадочной не только для широкой публики, но и для экспертов. Кембрийский период отмечен тем, что многие называют «взрывом» жизни – резким распространением сложных многоклеточных организмов в течение относительно короткого геологического периода, что оказало глубокое влияние на эволюционное развитие нашей планеты.
Этот период особенно интересен, поскольку он бросает вызов классической теории эволюции, как отметил даже создатель теории эволюции сам Чарльз Дарвин. Дарвин признал кембрийский взрыв значительной аномалией, которую его теория постепенной эволюции посредством естественного отбора пыталась полностью объяснить. Во многом это связано с тем, что многие формы жизни, по-видимому, внезапно приобрели твердые минерализованные скелеты, что является серьезным отличием от преимущественно мягкотелых организмов предыдущих эпох. Организмы, которые миллиарды лет были мягкими, внезапно начали носить твердые, минерализованные скелеты, как последняя модная тенденция, появления которой никто не предвидел.
Современные исследования дают некоторое представление об этой быстрой диверсификации, указывая на генетические факторы и факторы окружающей среды, которые, возможно, способствовали развитию минеральных скелетов. Понятно, что формирование этих структур является не только результатом благоприятных условий окружающей среды, но и требует специфических генетических адаптаций. Ферменты, регулируемые определенными генами, играют решающую роль в синтезе материалов, необходимых для построения скелетной ткани.
Появление этих генов поднимает серьезные вопросы о природе эволюционного развития: если до кембрийского периода организмы не обладали этими генами, как они внезапно эволюционировали по нескольким линиям развития? Каким образом без перекрестного генетического сквзаимодействия вдруг появляюстся скелеты у многих видов? Им кто-то выдал генетический пропуск в клуб по наращиванию костей?
Эта быстрая эволюция во время кембрийского взрыва остается темой интенсивных исследований и дискуссий. Кембрийский взрыв это когда несколько линий независимо развили схожие черты, такие как твердые скелеты – явление, известное как конвергентная эволюция. Это очень похоже на то как почему то примерно в одинаковое время у трех боле первичных направлений развития жизни – грибов, растений и животных появляется многоклеточность.
Итак, продолжим обсуждение некоторых несоответствий в ортодоксальной науке, поиске парадоксов, явлений и для начала покажем некоторые серьезные несоответствия относительно скорости эволюции. На Земле появление сложной разумной жизни потребовало предшествующей серии эволюционных переходов, таких как эукариогенез, многоклеточность, эволюция полового размножения, появление скелета, зубов на нужном месте а не на верхушке черепа в виде короны, органов чувств, кожи, способности вскармливания детей молоком, появление сложной имунной системы, сердечно сосудистой, дыхательной, гормональной, лимфовой, мышечной и нервных систем, сложного мозга и собственно интеллектa.
В сложных многоклеточных десятки и сотни различных видов клеток. Только в человеческом организме около 200 типов различных типов клеток, которые выполняют различные функции (нервные, мышечные, костные и так далее), которые развились до совершенстава для выполнения своих функций и взаимодействия с другими клетками организма. Имея один и тот-же генетический аппарат каждый вид клеток функционирует своим сложным образом для выполнения именно заложенной для нее функции. Это как будто эти все виды клеток получили огромную книгу с рецептами блюд но на каждой определенной территории могут готовить только одно присущее этой территории блюдо.
Некоторые из переходов в эволюции жизни могут быть крайне маловероятными даже при благоприятных условиях. Считается, что появление разумной жизни в конце существования Земли является свидетельством нескольких редких эволюционных переходов, но время других эволюционных переходов в летописи окаменелостей еще предстоит проанализировать в аналогичной рамках.
Для работы со сложными данными хорошо подходит Байесовская модель выявления вероятности события.
Байесовская модель имеет возможность работы с сложными и нестандартными моделями, для которых классические методы не применимы или неэффективны, имеет возможность оценивать вероятность гипотез и сравнивать различные модели, а так-же получать полное распределение параметров и прогнозов.
Используя упрощенную байесовскую модель вероятности, которая объединяет неинформативные априорные данные и время эволюционного перехода, мы обнаруживаем, что ожидаемое время эволюционного перехода, вероятно, превысит время жизни Земли, возможно, на многие порядки. Это цитата из научного исследования авторов А. Снайдера-Битти, А. Сандберга, К. Дрекслера и М. Бонсолла, проведенного в 2020 году.
Такие данные были получены в упрощенной модели, более сложная модель должна показывать более длительное время эволюции.
На много порядков? В 100, 1000, 10 000 раз больше жизни на Земле?
Согласно расчетам и их байесовской модели, ожидаемое время этих ошеломляющих эволюционных переходов настолько невероятно велико, что продолжительность жизни Земли кажется сверхкороткой рекламной паузой во время трансляции самого длинного сериала! Представьте себе: существование Земли – это крошечная песчинка на огромном космическом пляже, и эти эволюционные переходы, ну, они тянутся, как бесконечная береговая линия. И как это возможно? Что-то не так с эволюцией? Ведь что-бы вид не вымер а имел шансы выжить и совершенствоваться количество мутаций на единицу вида и времени не должно быть очень большим для простых организмов и должно быть еще меньше для более сложных. Основываясь на данных космологии, к которой мы еще обратимся позже мы не можем сильно изменить возраст Земли, но найдём хороший ответ на вопрос – Почему это происходит так быстро? Как красиво уложить многие несоответствия в одной теории как разные фигуры в игре в Тетрис?
Хотя тут в спор вступают многие биологи которые утверждают что для эволюции необходим тот самый естественный отбор, который не случаен. Что это значит по их предположениям? Грубо говоря если вспомнить великого Эйнштеина с его выражением что Бог не играет в кости и допустить что играет что-то другое или кто-то другой, и если гены заменить игральными костями и в игре в кости кинуть 10 кубиков и получить результат сразу 10 шестерок не надо их кидать миллион раз все 10 штук. Они логично утверждают что надо кидать лишь те кубики которые не показали цифру 6 после предшествующих бросков. И таким образом через несколько десятков бросков вероятно все кубики будут показывать цифру 6.
И это действительно так но лишь на некоторых коротких этапах типа замены размера или цвета крыла у бабочки или твердости или размеров рогов у оленя. Преодоление разрыва между микроэволюционными процессами (изменениями внутри популяций) и макроэволюционными закономерностями (крупномасштабными эволюционными тенденциями и событиями видообразования) является непростой задачей.
Для понимания того что крупное преобразование в живом организме необъяснимо один из специалистов в области теории информации Герберт Саймон предлагает нам представить себе часовщика, которого то и дело отрывают от работы. Если часовщику приходится каждый раз начинать все сначала, он может так никогда и не справиться со своей задачей. Но если он собирает группы деталей в блоки, которые затем соединяет между собой, то может закончить работу.
Уже начиная с 1930—х годов Голдшмидт и другие исследователи ставили под сомнение представление о том, что эволюция происходит путем постепенного накопления небольших изменений. Они утверждали, что с даже с помощью лабораторных исследований можно зафиксировать лишь внутривидовые изменения, но не образование новых видов. Было найдено лишь немного ископаемых остатков, представляющих промежуточные стадии между видами, и значительно меньше таких, которые бы соответствовали переходам между крупными таксономическими единицами (классами или семействами). Хотя многие смеют утверждать что переходных видов было еще меньше или не было вообще потому-что найденные кости были неправильно собраны.
Они предположили, что новые виды и семейства возникают непредсказуемым образом в тех крайне редких случаях, когда в результате «системных» мутаций, сходных с теми, что действуют на ранних стадиях развития эмбриона, появляются жизнеспособные существа.
Объяснение того, как мелкие изменения накапливаются и приводят к крупномасштабным закономерностям, оставалось сложной загадкой.
Для появления многоклеточности, имунной или гормональной систем нужно что-бы сотни костей выпали в крайне невероятной последовательности и сразу то есть желательно в одном поколении. Основные переходы в эволюции, такие как эволюция многоклеточности или развитие сложных органов, создают серьезные проблемы в науке.
Одно из последних направлений генетики и вычислительная модель эволюции, которая использует генетические алгоритмы для моделирования эволюции сложных систем называемая Эволюционной биологией развития (Эво-Дево) подтверждает что появление многоклеточных организмов потребовало множества изменений в геноме, включая появление новых типов клеток и механизмов регуляции.
Ево-Дево также показала, что макропереходы эволюции могут быть очень хрупкими. Даже небольшие изменения в геноме или окружающей среде могут привести к исчезновению новых сложных форм жизни. Здесь мы еще раз повторимся так как это очень важно – что-бы вид не вымер а имел шансы выжить и совершенствоваться количество мутаций на единицу вида и времени не должно быть очень большим для простых организмов и должно быть еще меньше для более сложных. От мельчайшего микроба до величайшего мамонта выживание зависит от тонкого баланса генетической устойчивости. Эволюция мутациями – это не просто билет в один конец к успеху. Это нежный танец на краю пропасти, где важен каждый шаг.
А если предположить что иммунная и гормональная система стали зарождаться в одноклеточном организме то сколько благоприятных мутаций должно произойти что бы предать это эволюционирующему многоклеточному? Чтобы эти системы могли развиться в многоклеточном организме, они должны были появиться в одноклеточном организме в какой-то начальной форме. Например, иммунная система могла возникнуть из системы, которая распознавала и удаляла поврежденные клетки. Гормональная система могла возникнуть из системы, которая регулировала рост и развитие клетки.
Однако для того, чтобы эти системы могли эффективно перейти и функционировать в многоклеточном организме, они должны были пройти ряд изменений. Например, иммунная система должна была стать способной распознавать и уничтожать патогены, которые могут атаковать весь организм а гормональная система должна была стать способной регулировать функции всех клеток организма. То есть при сложном переходе нужно что бы совпадало много факторов одновременно, ДНК должны претерпевать огромные изменения за короткое время или другими словами сотни игральных костей должны упасть нужным образом.
И цепь полезных совпадений на дороге Эволюции посчастливилось испытать не только человеку.
Некоторые животные, такие как тритоны и саламандры способны регенерировать утраченные части тела, такие как конечности, хвосты и даже органы. Собаки имеют в миллион раз более развитый нюх, чем люди. Некоторые животные, такие как хамелеоны и бабочки, могут изменять свой внешний вид, чтобы сливаться с окружающей средой. Кто-то открыл законы аэродинамики и научился летать, кто-то изощренно паразитировать. Мы видим что огромное количество живых организмов в чем то совершеннее и приспособленнее чем люди, этих живых существ миллионы и каким -то образом чудесные положительные совпадения при мутациях совершились на миллионах дорог развития почти каждого существа. Количество очень и очень удачных триллионов случайностей произошедших на Земле при развитии всех видов живых организмов в таком случае невозможно подсчитать, нашу планету просто надо перименовать в планету Удачи!
Одно из самых удивительных приспособлений, которые наблюдаются у некоторых высокоразвитых животных – это восстановление конечностей, а в некоторых случаях даже мозга как в случае с интересном представителя пресмыкающихся – аксалотлем.
Просто ли объяснить мутациями в ДНК появление идеальной регенерации органов у саламандр и других животных когда отрастает хвост, клешня или лапа вместо потерянной?
K феномену полного восстановления глаз, конечностей и одругих частей тела у некоторых саламандр, рыб и ракообразных добавляется и более интересный феномен жизни – морфогенез живых организмов.
Просто ли объяснить только мутациями в ДНК морфогенез эмбриона человека когда у представителей нашего вида отрастает и становится на место всё что у нас есть включая ноги, руки, мозг, кожу и так далее? Каким образом возникло столько положительных изменений в ДНК за относительно короткое время что появлется программа когда из двух родительских клеток получается 200 видов клеток расположенных там где нужно и там где должна быть рука вырастает именно рука, а не нога? Разговор идет о 20 триллионах клеток у человека с идентичной ДНК в каждой клетке! Неужели из-за мутаций в ходе эволюции отлосительно быстро появилась совершенная программа когда каждый орган и каждая косточка появляются в нужном месте и как регулируется масса, объем, скорость потребления кислорода и питания организмом в течении времени?
С одной стороны некоторые ученые пытаются показать что появление многоклеточности и морфогенеза такой невероятной сложности на миллионах направлений развития живых существ происошло путем чисто мутаций в ДНК, с другой стороны некоторые из ученых доказывают что даже на одном из направлений такие изменения так-же маловероятно или невероятно как и возникновение первой живой клетки из неживых молекул.
Морфогенез (или формирование эмбриона) включает организованную регуляцию клеточных процессов, таких как деление, миграция и дифференцировка клеток, что приводит к образованию тканей, органов и, в конечном итоге, всего организма.
Наука дает такое объяснение что один ген может кодировать белок, который, в свою очередь, может регулировать множество других генов и
механизмы альтернативного сплайсинга позволяют из одного гена синтезировать несколько разных белков.
Это совершенство генного аппарата сравнимо по сложности с появлением многоклеточности. При этом ортодоксальная наука допускает что и эти совершенстава возникли так-же путем мутаций при эволюции жизни на Земле.
Кроме морфогенеза органов есть еще морфогенез каждой клетки, когда клетка становится почему-то мышечной или нервной или какой-то другой. Всё многообразие метаболических процессов при этом связано сложнейшей сетью прямых и обратных связей, лежащих в основе самоорганизации клетки и ее морфогенеза.
Кроме собственно морфогенеза органов и дифференциации клеток у живых организмов при появлении на свет появляются инстинкты – врожденные, стереотипные формы поведения, присущие всем особям данного вида. Они не требуют обучения и проявляются автоматически. Генетика объясняет это так что инстинкты кодируются в ДНК и передаются от родителей к потомству через формирование нейронных связей а это тоже близко к морфогенезу, хотя наверное скажем что это – психогенез. Возможно что инстинкты реализуются через сложные нейронные сети в головном мозге но каким образом эти связи программируются через ДНК?
Некоторые рыбы, например ласоси плывут на нерест именно в места, где они сами вылупились из икры. Юные кукушата, самые печально известные нахлебники природы выталкивают из гнезда приемных родителей других молодых птиц а не наоборот. Пауки без никакого обучения, не получив ни единого урока по строительному проектированию, геометрии или даже основам декоративно-прикладного искусства плетут довольно сложные паутины а некоторые проявляют вообще странное поведение. Самец паука-скакуна исполняет брачный танец, чтобы привлечь самку. Если танец не понравится самке, она может съесть самца, а самец будет согласен стать ее любимым блюдом. Самец паука совершает довольно странный поступок который как-то не очень получается вписать в Дарвиновскую эволюцию где выживает сильнейший.
В дарвиновской Эволюции есть еще странности, особенно если рассматривать такие виды, как куры, фазаны и тетерева. У этих видов самцы часто демонстрируют яркое оперение, несмотря на то, что их потенциальные партнеры – самки – в основном игнорируют эти визуальные сигналы. Этот феномен предполагает, что такие украшения могут служить целям, выходящим за рамки простого привлечения партнера. Может у этих птиц поменялась мода или меняется половая ориентация?
Одна из интерпретаций этого явления заключается в том, что эти визуальные украшения могут играть роль во внутриполовой конкуренции, когда самцы демонстрируют свою приспособленность и доминирование посредством ярких цветов, тем самым запугивая соперников или создавая иерархию в своих социальных структурах. С другой стороны, эти особенности могут служить сигналами о здоровье и генетической жизнеспособности, непреднамеренно влияя на выбор самки, указывая на способность самца выживать и отбиваться от паразитов, обеспечивая тем самым более здоровое потомство.
Но очевидное пренебрежение самками этих видов к оперению самцов создает вопросы.
Есть много видов животных где декоративная красота влияет на выбор партнёра но есть еще один вопрос. Если какие -то декоративные половые признаки влияют на привлечение противоположного пола, то каким образом так удачно поменялась ДНК у одного вида что декоративные изменения у одного пола стали синхронизироваться с распознаванием и оценкой этих декораций другим полом?
Неужели и это всё появилось только из-за мутаций в ДНК?
ДНК считается фундаментальной молекулой для хранения и передачи генетической информации и присутствует во всех известных формах жизни. Считается, что эволюция жизни на Земле включала постепенное накопление и модификацию генетической информации в ДНК, что привело к разнообразию видов, которое мы наблюдаем сегодня. Но так ли это? Посмотрите на морфогенез и его совершенство сложность для всех видов еще раз. Неужели это всё могли сделать мутации в ДНК и какая-то секретная и сложная запись в ней?
Удачу в Эволюции на Земле пытаются доказать используя различные компьютерные симуляторы, которые всегда могут доказать часть процесса на экранах.
Но почему симуляции эволюций не работают для доказательства эволюции?
Во-первых, усиление упрощения, присущее большинству симуляторов эволюции, ограничивает их возможность точно отражать сложную сеть взаимодействий, определяющих естественные экосистемы. Эти симуляции часто порождают множество факторов, влияющих на эволюцию, таких как давление окружающей среды, хищничество и доступность ресурсов, к упрощенным переменным. Эти симуляторы, кажется, думают, что эволюция – это простая игра на выживание, как если бы природа была одной большой хаотичной Голодной игрой где у всех большой аппетит и все очень хотят только кушать и размножаться.
Приспособление в природе заключается не только в выживании наиболее приспособленных особей; оно предполагает выживание и адаптацию целых популяций и видов. Многие симуляторы создаются на отборе на индивидуальном уровне, с учетом уровня группового сотрудничества, симбиотических отношений, которые преобладают в отдельных экосистемах. Возникновение сложного поведения и стратегий, включая альтруизм и мутуализм, невозможно адекватно отразить в рамках исследования, которое обеспечивает индивидуальную приспособленность.
Симуляции могут быть предвзяты. Они могут быть разработаны таким образом, чтобы подтверждать заранее определенные выводы. Это означает, что они могут не быть объективным тестом эволюционной теории.
Более того, природа характеризуется взаимодействием генетических, экологических и других факторов. Эволюционные процессы происходят постепенно в глобальных масштабах, включая генетические мутации и изменения окружающей среды. Симуляторам часто сложно отразить долгосрочные последствия сложных взаимодействий, поскольку они обычно работают в ограниченных временных рамках и с упрощенными генетическими представлениями.
И нельзя забыть грандиозный масштаб природы. Настоящие экосистемы разбросаны по континентам, погружаются в глубины океана и достигают неба. Между тем, наши бедные симуляторы с трудом справляются с имитацией хорошо благоустроенного сада. И в конце концов симуляторы эволюции не появляются сами по себе и не предоставляют сами себе обслуживание и подпитку электричеством.
Конечно можно шляпу перед симуляторами эволюции за попытку играть в кукловодов с нитями жизни но доказывать эволюцию на Земле с помощью них это тоже самое что доказывать что резиновые женщины могут беременеть и рожать детей потому что похожи на настоящих.
В нашем мире есть еще кое что что делает Эволюцию по Дарвину странной и несостоятельной.
Это загадка эмоций, сострадания, сочувствия и трогательного желания помочь другим – букет человеческих качеств, над которыми сам Дарвин вероятно чесал голову, когда видел, как мы, люди, плачем над грустной книгой или делаем пожертвования на спасение китов. Как именно эти мягкие чувства вписываются в беспощадную историю о выживании сильнейших?
Вот мы, высшие претенденты на эволюционную лестницу, каким-то образом обремененные кровоточащими сердцами и глазами, оплакивающими других. Представьте себе мир, в котором выживание зависит от того, чтобы быть самым крутым, самым быстрым и самым безжалостным и эгоцентричным, но мы идем, помогая старушкам переходить улицу и усыновлять бездомных щенков веря или не веря в Бога. Дарвин был бы должен задуматься.
Может ли сострадание и все эти эмоции быть ошибкой эволюции?
Немного об энтропии
И если вернуться к началу нашей главы мы должны вспомнить что что-бы появилась первая живая клетка нужно огромное количество совпадений единовременно. Другими словами эволюция неживых молекул не может закреплять постепенно положительные свойства, нужно что- бы тысячи костей выпали в нужной последовательности. Или можно сказать так – неживые молекулы подвержены более высокой энтропии в отличии от жизни и эволюции жизни. Но как получить среду с такой энтропией что бы жизнь могла зародится?
Похоже ли это на зарождение кристалла?
Зарождение кристалла пример с которым приведет почти любой юный физик или биолог для объяснения распределения энтропии и второго закона термодинамики.
Для примера можно рассмотреть раствор, где молекулы вещества свободно перемещаются, энтропия системы высока. Молекулы находятся в хаотичном движении, и их расположение в пространстве не имеет порядка, где каждая молекула может свободно передвигаться, и создавать восхитительный беспорядок, такой-же как непоседливые малыши оставленные без присмотра.
Однако при определенных условиях (например, при охлаждении раствора или испарении растворителя) молекулы начинают притягиваться друг к другу как влюбленные и самопроизвольно организовываться в упорядоченные структуры – кристаллы.
Это происходит потому, чтос силы притяжения между молекулами стремятся расположить их в наиболее энергетически выгодных конфигурациях, что приводит к образованию упорядоченных структур.
А так-же когда молекулы образуют кристаллы, их потенциальная энергия уменьшается. Это означает, что система становится более стабильной и ее энтропия снижается. Но при этом энтропия вокруг должна увеличиваться и энтропия в целом не уменьшается. Тут с физикой всё хорошо, второй закон термодинамики работает отлично. то есть пока кристалл наслаждается обретенной стабильностью, окружающая среда компенсирует это еще большим беспорядком.
Давайте сравним образование кристалла и возникновение первой живой клетки с точки зрения тепловой и информационной энтропии, где оба процесса предполагают локальное уменьшение энтропии при переходе из более неупорядоченного состояния в более упорядоченное. Однако с информационной точки зрения эти явления весьма различны.
Кристаллизация предполагает упорядоченное расположение атомов или молекул в повторяющийся узор.
Уменьшение энтропии внутри кристалла уравновешивается увеличением энтропии в окружающей среде, что соответствует второму началу термодинамики.
Формирование первой живой клетки, или абиогенез, также включает значительное снижение локальной энтропии, поскольку простые молекулы должны превращаться в сложные структуры, такие как белки, нуклеиновые кислоты и мембраны.
Подобно кристаллизации, уменьшение энтропии внутри клетки компенсируется увеличением энтропии в окружающей среде.
Но хотя оба процесса связаны с локальным уменьшением энтропии, содержание информации в живой клетке намного порядков должно превосходить содержание информации в кристалле. А содержание информации в кристалле минимально из-за его периодической и повторяющейся структуры. Положение каждого атома в решетке можно описать, зная расположение одной элементарной ячейки, которое повторяется по всему кристаллу.
Поэтому количество уникальной информации, необходимой для описания всего кристалла, относительно невелико, даже если он драгоценный и находится на вершине изысканности.
Его информативные секреты, какими бы огромными они ни казались, довольно заурядны: повторяющиеся единицы, симметрия и, возможно, немного блеска для пущей убедительности.
Живая клетка содержит огромное количество информации, закодированной в ее молекулярных структурах и биохимических процессах.
Молекулы ДНК несут генетическую информацию в виде последовательностей нуклеотидов (аденина, тимина, цитозина и гуанина) в невероятно сложной последовательности как было описано ранее.
Белки с их сложной трехмерной структурой выполняют широкий спектр функций, необходимых для жизни: от катализа биохимических реакций до обеспечения структурной поддержки. Они связисты, транспортировщики, строители и разрушители, каждый из которых играет свою роль в сложной организации жизни.
Клеточные процессы так-же включают сложные регуляторные сети и сигнальные пути, которые еще больше усложняют информационную сложность, при чем настолько, что даже самая запутанная теория заговора по сравнению будет выглядеть как детская сказка на ночь.
При сравнении этих двух процессов при практически одинаковом тепловом равновесии в двух процессах мы получаем информационное неравновесие в сравнении двух примеров. Поэтому жизнь это что то другое, то что не вписывается в стандарные модели физики. Это не просто состояние бытия, а состояние становления, постоянно развивающееся, вечно удивляющее и всегда ускользающее от четких границ традиционной науки, крутя нити своей ДНК и жонглируя белками, словно какой-то молекулярный цирк.
