1. Наука и ее место в человеческой культуре

Эти системы являются нелинейными.

При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия.

Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.

Системы могут стать нестабильными.

Происходят качественные изменения.

В этих системах обнаруживаются эмерджентные (т.е. вновь возникшие) новые качества.

Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры.

Структуры могут быть упорядоченными или хаотичными.

Во многих случаях возможна математизация»**.

Динамика не чужда даже хаосу. А раз так, то вполне возможно, что в хаосе рождается порядок, упорядоченность. Это действительно имеет место. Многим упорядочение хаоса, его самоорганизация кажется чем-то диковинным. Им трудно понять, что хаос не лишен динамики, они абсолютизируют хаос, считают его деструктивным началом.

Важнейшим концептом синергетики является нелинейность. В синергетике основное внимание уделяется изучению нелинейных математических уравнений. Линейность абсолютизирует поступательность, безальтернативность, торжество постоянства. Нелинейность фиксирует непостоянство, многообразие, неустойчивость, отход от положений равновесия, случайности, точки ветвления процессов, бифуркации.

Точкой бифуркации называют состояние максимальной хаотичности неравновесного процесса (от лат. bifurcus - раздвоенный). Благодаря хаотичности дальнейшее развертывание неравновесного процесса имеет не один путь движения, а множество возможных путей из точки бифуркации

Имея дело с открытыми (имеющими источники и стоки энергии) нелинейными системами, синергетика утверждает, что мир возникает в результате самопроизвольных и самоорганизующихся механизмов. В их основе лежит единая симметрия форм в живой и неживой природе. Например, спирали Галактики и циклона подобны спирали раковины улитки, рогов животных.

Случайность оказывается необходимым элементом мира: порядок (закон) и беспорядок (хаос) включают в себя друг друга. Более того, случайность играет роль творческого начала в процессе самоорганизации. Чем дальше от состояния равновесия, тем быстрее растет число решений, состояний сложной системы.

Синергетика, как правило, имеет дело с открытыми системами, далекими от равновесия. Открытость системы означает наличие в ней источников и стоков, например, вещества, энергии и информации.

Чтобы система образовалась, необходим соответствующий динамический источник, который как раз и выступает организующим началом. Там, где наступает равновесие, самоорганизация прекращается.

Самоорганизующиеся системы подвержены колебаниям. Именно в колебаниях система движется к относительно устойчивым структурам. Нелинейные уравнения, как правило, описывают колебательные процессы

Синергетика, как это показал в своих многочисленных работах И. Пригожин, позволяет с новых позиций понять два важнейших фактора существования как нас самих, так и нашего окружения - время и необратимость.

Речь идет о том, что, во-первых, именно необратимость играет конструктивную роль, во-вторых, следует переоткрыть понятие времени.

Так же как и размерность, симметрия существенно зависит от того, какие операции разрешается производить над объектом. Например, строение тела человека и животных обладает билатеральной (двусторонний, двубокий, относящийся к обеим сторонам, частям чего-то) симметрией, но операция перестановки правого и левого физически не осуществима. Следовательно, если ограничиться только физически выполнимыми операциями, то билатеральной симметрии не будет. Симметрия - свойство негрубое: небольшая вариация объекта, как правило, уничтожает весь запас присущей ему симметрии.

7. 
   Современное понимание эволюции. Гипотеза происхождения материи
   

1.Креанизм - божественное сотворение живого.

2.Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества.

3.Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда.

4.Концепция внеземного происхождения жизни.

5.Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

К концу XX в. осталась наиболее перспективной концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам. В 1924 г. в книге А.И.Опарина впервые была сформулирована естественнонаучная концепция, согласно которой возникновение жизни - результат длительной эволюции на Земле: сначала химической, затем биологической. С позиций современной науки жизнь возникла из неживого вещества в результате эволюции материи, являющейся результатом естественных процессов, происходивших во Вселенной. Жизнь - это свойство материи, которое ранее не существовало и появилось в особый момент истории нашей планеты Земля.

Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. В результате включения в коацерват - сгустка органич. веществ - молекулы, способной к самовоспроизведению, могла возникнуть клетка, способная к росту. Завершение процесса биогенеза связано с возникновением у более стойких коацерватов способности к самовоспроизведению составных частей, с переходом к матричному синтезу белка. Следующим шагом в организации должно быть появление клетки. Первичные живые организмы были анаэробными (жили без кислорода) питались и воспроизводились за счёт «органического бульона», возникшего из неорганических систем. С « кислородной революцией» связан переход от прокариотов (клетки у которых нет ядра) к эукариотам (есть ядро, где сосредоточены хромосомы). Дальнейшая эволюция эукариотов была связана с разделением на растительные и животные клетки. Следующим важным этапом развития жизни было возникновение примерно 900 млн. лет назад полового размножения, слияния ДНК двух индивидов. Значительным шагом в дальнейшем усложнении организации живых существ было появление многоклеточных организмов (кишечно-полостные и др.).Первые позвоночные, по-видимому, возникли в мелководных пресных водоёмах. Важнейшим событием в эволюции форм живого является выход растений и живого из воды и последующее образование большого многообразия наземных растений и животных. Первые наземные растения - псилофиты; они занимали промежуточное положение между наземными сосудистыми и водорослями.

Вслед за растениями из воды на сушу последовали различные виды членистоногих, первые обитатели суши напоминали по виду современных скорпионов. Вышедшие на сушу рептилии оказались перспективной формой. Возникло множество видов; некоторые рептилии становятся хищными, другие - растительноядными. В условиях похолодания исключительные преимущества получают теплокровные животные - птицы и млекопитающие. От древних хищных происходят копытные.От некоторых видов насекомоядных обособляется отряд приматов. Некоторые виды приматов переходят к прямо хождению. Так в биологическом мире вызревали предпосылки возникновения Человека и мира Культуры.

К 20 в. биология постепенно становится лидером естествознания. Вступление в 20 в. ознаменовалось в биологии бурным развитием генетики.За относительно короткий срок в учении о наследственности был накоплен колоссальный эмпирический и теоретический материал. Была сформулирована новая теория эволюции, происходящей под действием генетических изменений.Преодоление противоречий между эволюционной теорией Ч.Дарвина и генетической стало возможным с созданием синтетической теории эволюции, которая выступает основанием всей системы современной эволюционной биологии.Синтез генетики и эволюционного учения был качественным скачком в развитии как генетики, так и эволюц. теории. Принципиальные положения синтетической теории эволюции были заложены работами СС.Четверикова, а также Р.Фишера, С.Райта и др.В основе этой теории лежит представление о том, что элементарной «клеточкой» эволюции является не организм и не вид, а популяция. Именно популяция –та реальная целостная система взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения смене биологических поколений. Элементарная единица наследственности-ген.Наследственное изменение популяции в к.-л. определённом направлении осуществляется под воздействием ряда эволюционных факторов(мутационный процесс,популяционные волны,изоляция,естественный отбор).Естеств. отбор-ведущий эволюц. фактор, направляющий эволюционный процесс.Формирование синтетич.теории ознаменовало переход к популяционной концепции,сменившей организмоцентрическую.Это- переходк созданию единой системы биологических знаний, воспроизводящей законы развития и функционирования органического мира как целого. Общая теория эворлюции:осн. Идея-идея историч.разывития от сравнительно простых форм жизни к более высокоразвитым в рез-те писпособления к разнообразным и постоянноменяющимся условиям жизни.

7. 
   Современные представления о строении атома
   

7. 
   Основные проблемы современной химии. Сложные системы в химии
   

Химия одновременно должна решать и теоретические задачи генезиса свойств веществ. Эту общую задачу можно изобразить графически.

Получение теоретических - производственная задача - знаний получение материалов

Из этого всего следует вывод, подтверждающий, что химия представляет собой единую науку, несмотря на множество относительно самостоятельных в ней разделов, и основная проблема – есть инвариантное ядро химии.

Ее основная проблема возникла в древности и не теряет своего значения и теперь, то есть, история химии есть единый процесс, а не сумма историй различных химических наук. В разные исторические эпохи основная проблема химии решалась по-разному, ибо способы решения зависят от уровня развития общества.

7. 
   Современные концепции происхождения и эволюции жизни
   

1. Жизнь была создана Творцом в определённое время – креационизм.

3. Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда.

4. Концепция панспермии – внеземного происхождения жизни;
5. Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов подчиняющихся физическим и химическим законам.

Согласно креационизму возникновение жизни относится к определённому событию в прошлом, которое можно вычислить. В 1650 г. архиепископ Ашер из Ирландии вычислил, что Бог сотворил мир в октябре 4004 г. до н.э., а в 9 часов утра 23 октября и человека. Это число он получил из анализа возрастов и родственных связей всех упоминаемых в Библии лиц. Однако к тому времени на Ближнем Востоке уже была развитая цивилизация, что доказано археологическими изысканиями. Впрочем, вопрос сотворения мира и человека не закрыт, поскольку толковать тексты Библии можно по-разному.

Аристотель на основе сведений о животных, которые поступали от воинов Александра Македонского и купцов-путешественников, сформулировал идею постепенного и непрерывного развития живого из неживого и создал представление о «лестнице природы» применительно к животному миру. Он не сомневался в самозарождении лягушек, мышей и других мелких животных. Платон говорил о самозарождении живых существ из земли в процессе гниения.

С распространением христианства идеи самозарождения были объявлены еретическими, и долгое время о них не вспоминали. Гельмонт придумал рецепт получения мышей из пшеницы и грязного белья. Бэкон тоже считал, что гниение – зачаток нового рождения. Идеи самозарождения поддерживали Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.

В 1688 г. итальянский биолог Франческо Реди серией опытов с открытыми и закрытыми сосудами доказал, что появляющиеся в гниющем мясе белые маленькие черви – это личинки мух, и сформулировал свой принцип: всё живое – из живого. В 1860 г. Пастер показал, что бактерии могут быть везде и заражать неживые вещества, для избавления от них необходима стерилизация, получившая название пастеризации.

Теория панспермии (гипотеза о возможности переноса Жизни во Вселенной с одного космического тела на другие) не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни и переносит проблему в другое место Вселенной. Либих считал, что «атмосферы небесных тел, а также вращающихся космических туманностей можно считать как вековечные хранилища оживлённой формы, как вечные плантации органических зародышей», откуда жизнь рассеивается в виде этих зародышей во Вселенной.

Подобным образом мыслили Кельвин, Гельмгольц и др. в начале нашего века с идеей радиопанспермии выступил Аррениус. Он описывал, как с населённых другими существами планет уходят в мировое пространство частички вещества, пылинки и живые споры микроорганизмов. Они сохраняют свою жизнеспособность, летая в пространстве Вселенной за счёт светового давления. Попадая на планету с подходящими условиями для жизни, они начинают новую жизнь на этой планете.
Эту гипотезу поддерживали многие, в том числе русские учёные академики
Сергей Павлович Костычев (1877-1931), Лев Семёнович Берг (1876-1950) и Пётр Петрович Лазарев (1878-1942).

Для обоснования панспермии обычно используют наскальные рисунки с изображением предметов, похожих на ракеты или космонавтов, или появления НЛО. Полёты космических аппаратов разрушили веру в существование разумной жизни на планетах солнечной системы, которая появилась после открытия Скиапарелли каналов на Марсе (1877). Но пока следов жизни на Марсе не найдено.

В конце 60-х годов вновь возрос интерес к гипотезам панспермии.
Так, геолог Б.И. Чувашов (Вопросы философии. 1966) писал, что жизнь во
Вселенной, по его мнению, существует вечно.

При изучении вещества метеоритов и комет были обнаружены многие

Сторонники гипотезы занесения жизни из космоса считают их «семенами», посеянными на Земле.

В представлениях о зарождении жизни в результате физико-химических процессов важную роль играет эволюция живой планеты. По мнению многих биологов, геологов и физиков, состояние Земли за время её существования всё время изменялось. В очень давние времена Земля была горячей планетой, её температура достигала 5-8 тысяч градусов. По мере остывания планеты тугоплавкие металлы и углерод конденсировались и образовывали земную кору, которая не была ровной из-за активной вулканической деятельности и всевозможных подвижек формирующегося грунта. Атмосфера первичной Земли сильно отличалась от современной. Лёгкие газы – водород, гелий, азот, кислород, аргон и другие – не удерживались пока недостаточно плотной планетой, тогда как их более тяжёлые соединения оставались (вода, аммиак, двуокись углерода, метан). Вода оставалась в газообразном состоянии, пока температура не упала ниже 100^оС.

Химический состав нашей планеты сформировался в результате космической эволюции вещества солнечной системы, в ходе которой возникли определённые пропорции количественных соотношений атомов. Поэтому современные данные о соотношении атомов химических элементов оказываются важными. Космическое обилие кислорода и водорода выразилось в обилии воды и её многочисленных окислов. Относительно более высокая распространённость углерода явилась одной из причин, определивших большую вероятность возникновения жизни. Обилие кремния, магния и железа способствовало образованию в земной коре и метеоритах силикатов.

Источниками сведений о распространённости элементов служат данные о составе Солнца, метеоритов, поверхностей Луны и планет. Возраст метеоритов примерно соответствует возрасту земных пород, поэтому их состав помогает восстановить химический состав Земли в прошлом и выделить изменения, вызванные появлением жизни на Земле.

Научная постановка проблемы возникновения жизни принадлежит Энгельсу, считавшему, что жизнь возникла не внезапно, а сформировалась в ходе эволюции материи. В этом же ключе высказался и К.А. Тимирязев: «Мы вынуждены допустить, что живая материя осуществлялась так же, как и все остальные процессы, путём эволюции… Процесс этот, вероятно, имел место и при переходе из неорганического мира в органический» (1912).

7. 
   Уровни биологических структур и организация живых систем
   

Представление о структурных уровнях организации живых систем сформировалось под влиянием открытия клеточной теории строения живых тел. В середине прошлого века клетка рассматривалась как последняя единица живой материи, наподобие атома неорганиче­ских тел. Из клеток мыслились построенными все живые системы различного уровня организованности. Такие идеи высказывал, например, один из создателей клеточной теории Маттиас Шлейден. Дру­гой выдающийся биолог Эрнст Геккель шёл дальше и выдвинул гипотезу, согласно которой протоплазма клетки также обладает определенной структурой и состоит из субмикроскопических частей. Таким образом, в живой системе можно выделить но­вый структурный уровень организации.

Эти идеи, далеко опережающие научные знания сво­ей эпохи, встречали явное сопротивление, с одной сто­роны, последователей редукционизма, стремившихся свести процессы жизнедеятельности к совокупности оп­ределенных химических реакций, а с другой – защит­ников витализма, которые пытались объяснить специ­фику живых организмов наличием в них особой "жизненной силы" (от лат. vitalis – жизненный).

Идеи редукционистов находили поддержку со стороны представителей механистического и "вульгарного" мате­риализма, первые из которых пытались объяснить законо­мерности живой природы с помощью простейших механи­ческих и физических понятий и принципов, вторые же стремились редуцировать, свести эти законы к закономер­ностям химических реакций, происходящих в организме. Более того, некоторые представители "вульгарных" мате­риалистов – Людвиг Бюхнер и Якоб Молешотт – даже утверждали, что мозг порожда­ет мысль подобно тому, как печень выделяет желчь.

Несмотря на эти философские дискуссии между меха­ницистами и виталистами, учёные-экспериментаторы пы­тались конкретно выяснить, от каких именно структур за­висят специфические свойства живых организмов, и по­этому продолжали исследовать их на уровне не только клетки, но также и клеточных структур. В первую очередь они исследовали структуру белков и выяснили, что они построены из 20 аминокислот, которые соединены длинными полипептидными связями, или цепями. Хотя в состав белков человеческого организма входят все 20 аминокислот, но совершенно обязательны для него толь­ко 9 из них. Остальные, по-видимому, вырабатываются са­мим организмом.

Характерная особенность аминокислот, содержащихся не только в человеческом организме, но и в других жи­вых системах (животных, растениях и даже вирусах), со­стоит в том, что все они являются левовращающими плоскость поляризации изомерами, хотя в принципе су­ществуют аминокислоты и правого вращения. Обе формы таких изомеров почти одинаковы между собой и разли­чаются только пространственной конфигурацией, и по­этому каждая из молекул аминокислот является зеркаль­ным отображением другой. Впервые это явление открыл выдающийся французский учёный Луи Пастер, исследуя строение веществ биологического проис­хождения. Он обнаружил, что такие вещества способны отклонять поляризованный луч и поэтому являются оп­тически активными, вследствие чего были впоследствии названы оптическими изомерами. В отличие от этого у молекул неорганических веществ эта способность отсут­ствует и построены они совершенно симметрично.

На основе своих опытов Л. Пастер высказал мысль, что важнейшим свойством всей живой материи является их молекулярная асимметричность, подобная асиммет­ричности левой и правой рук. Опираясь на эту анало­гию, в современной науке это свойство называют моле­кулярной хиральностью. (Этот термин происходит от греч. cheir – рука). Интересно заметить, что если бы человек вдруг превратился в свое зеркальное отображе­ние, то его организм функционировал бы нормально до тех пор, пока он не стал бы употреблять пищу расти­тельного или животного происхождения, которую он не смог бы переварить.

На вопрос, почему именно живая природа выбрала белковые молекулы, построенные из аминокислот ле­вого вращения, до сих пор нет убедительного ответа. Сам Л. Пастер считал, что поскольку живое возникает из неживого, то необходимым предварительным услови­ем для этого процесса должно стать превращение симметричных неорганических молекул в асимметричные, которое могло быть вызвано различными космическими факторами: геомагнитными колебаниями, вращением Земли и т. п. Попытки экспери­ментально проверить эту гипотезу не увенчались успе­хом. Поэтому высказывались предположения и о чисто случайном характере возникновения первых живых мо­лекулярных систем, образованных из аминокислот ле­вого вращения. В дальнейшем эта особенность могла быть передана по наследству и закрепиться как неотъ­емлемое свойство всех живых систем.

Наряду с изучением структуры белка в последние полвека особенно интенсивно изучались механизмы на­следственности и воспроизводства живых систем. Осо­бенно остро этот вопрос встал перед биологами в связи с определением границы между живым и неживым. Большие споры возникли вокруг природы вирусов, ко­торые обладают способностью к самовоспроизводству, но не в состоянии осуществлять процессы, которые мы обычно приписываем живым системам: обмениваться веществом, реагировать на внешние раздражители, рас­ти и т. п. Очевидно, если считать определяющим свой­ством живого обмен веществ, то вирусы нельзя назвать живыми организмами, но если таким свойством считать воспроизводимость, то их следует отнести к живым те­лам. Так естественно возникает вопрос: какие свойства или признаки характерны для живых систем?

На этот вопрос учёные отвечали по-разному в раз­личные исторические этапы развития естествознания в зависимости от достигнутого уровня исследований. Пока не существовало развитых методов биологиче­ского исследования и сколько-нибудь ясных теоретиче­ских концепций, сущность живого сводили к наличию некоей таинственной "жизненной силы", которая отли­чает живое от неживого. Однако такое определение ос­тавалось чисто отрицательным, ибо не раскрывало ни подлинной причины, ни механизма отличия живого от неживого, а все сводило к иррациональной, непозна­ваемой и потому таинственной способности живых ор­ганизмов. На этом основании сторонников такого взгляда обычно называют виталистами.

Если первые виталисты ограничивались простой конста­тацией различия между живым и неживым, то их последова­тели использовали недостатки и ограниченность физико-химических представлений о жизни для подкрепления своей позиции. Наиболее интересной в этом отношении представ­ляется попытка немецкого биолога и философа Ханса Дри­ша, который возродил существовавшее еще у Аристотеля понятие энтелехии для объяснения целесообраз­ности живых систем. Основываясь на своих опытах по реге­нерации морских ежей, которые восстанавливают удаленные у них части тел, Дриш утверждал, что все живые организмы обладают особой способностью к целесообразным действи­ям по сохранению и поддержанию своей организации и жизнедеятельности, которую он назвал энтелехией. На упрёки в том, что энтелехию невозможно установить никакими эмпирически методами, он отвечал, что магнитную силу также нельзя увидеть непосредственно. На этом примере можно убедиться, как современные витали­сты используют понятия о ненаблюдаемых объектах (магне­тизм, электричество и т. д.) для защиты своих взглядов.

Несмотря на критику виталистов, биологи-экспе­риментаторы продолжали свою трудную и кропотливую работу по анализу структуры и функций живых систем. Как изменились наши представления о живых сис­темах в связи с переходом на новый, молекулярный уровень исследования?

Долгое время в связи с изучением синтеза органиче­ских веществ внимание ученых было сосредоточено на исследовании той части клеточной структуры, которая образована из белков. Многим тогда казалось, что именно белки составляют фундаментальную основу жизни, и поэтому пытались свести свойства живых сис­тем к свойствам и структуре белков. По-видимому, именно опираясь на это, Фридрих Энгельс выдвинул свое известное определение жизни как спосо­ба существования белковых тел, которое продолжали некритически повторять в нашей литературе, несмотря на глубокие исследования, выяснившие, что ни сам бе­лок, ни его составные элементы не представляют ничего уникального в химическом отношении.

В связи с этим дальнейшие исследования были на­правлены на изучение механизмов воспроизводства и наследственности в надежде обнаружить в них то спе­цифическое, что отличает живое от неживого. Наиболее важным открытием на этом пути было выделение из состава ядра клетки богатого фосфором вещества, обла­дающего свойствами кислоты и названного впоследст­вии нуклеиновой кислотой. В дальнейшем удалось вы­явить углеводный компонент этих кислот, в одном из которых оказалась D-дезоксирибоза, а в другом – D-рибоза. Соответственно этому первый тип кислот стали называть дезоксирибонуклеиновыми кислотами, или со­кращенно, ДНК, а второй тип – рибонуклеиновыми, или кратко, РНК кислотами. Потребовалось, однако, почти сто лет, прежде чем была расшифрована роль нуклеино­вых кислот в хранении и передаче наследственности, участии в синтезе белка и обмене веществ.

Не вдаваясь в детали и специальную терминологию, кратко рассмотрим эти важнейшие для биологии и есте­ствознания вопросы.

Роль ДНК в хранении и передаче наследственности была выяснена после того, как в 1944 г. американским микробиологам удалось доказать, что выделенная из пневмококков свободная ДНК обладает свойством пере­давать генетическую информацию. До этого существо­вали либо косвенные, либо не совсем надежные свиде­тельства этого факта. В 1953 г. Д. Уотсоном и Ф. Криком была предложена и экспериментально подтверждена гипотеза о строении молекулы ДНК как материального носителя информа­ции. В 1960-е годы французскими учеными Ф. Жакобом и Ж. Моно была ре­шена одна из важнейших проблем генной активности, раскрывающая фундаментальную особенность функ­ционирования живой природы на молекулярном уровне. Они доказали, что по своей функциональной активно­сти все гены разделяются на "регуляторные", кодирую­щие структуру регуляторного белка, и "структурные гены", кодирующие синтез метаболитов.

Дальнейшими исследованиями была установлена непосредственная зависимость синтеза белков (фер­ментов) от состояния генов (ДНК). Было доказано, что основная функция генов состоит в коди­ровании синтеза белков. В связи с этим возник вопрос: каким образом осу­ществляется передача информации от ДНК к морфо­логическим структурам?

Согласно упомянутой выше модели Уотсона и Крика, наследственную информацию в молекуле ДНК несет по­следовательность четырех оснований: два пуриновых и два пиримидиновых. Между тем в белках содержится 20 аминокислот и поэтому становится необходимым объ­яснить, как четырехбуквенная запись структуры ДНК может быть переведена в 20-буквенную запись аминокис­лот белков. Первое гипотетическое объяснение механиз­ма такого перевода дал известный физик-теоретик Г. Гамов, предположив, что для кодирования одной амино­кислоты требуется сочетание из трех нуклеотидов ДНК. Спустя семь лет его гипотеза была блестяще подтвержде­на экспериментально и тем самым был раскрыт механизм считки генетической информации.

Переход на молекулярный уровень исследования во многом изменил представления о механизме изменчиво­сти. Согласно доминирующей точке зрения, основным источником изменений и последующего отбора являются мутации, возникающие на молекулярно-генетическом уровне. Однако кроме переноса свойств от одного орга­низма к другому, существуют и другие механизмы измен­чивости, важнейшим из которых являются "генетические рекомбинации". В одних случаях, называемых "клас­сическими", они не приводят к увеличению генетической информации, что наблюдается главным образом у высших организмов. В других, "неклассических" случаях рекомбинация сопровождается увеличением информации генома клетки.

Дальнейшее исследование "неклассических" форм ге­нетических рекомбинаций привело к открытию целого ряда переносимых или "мигрирующих" генетических эле­ментов. Всё это не могло не поставить вопроса о том, работа­ет ли естественный отбор на молекулярно-генетическом уровне? Появление "теории нейтральных мутаций" еще больше обострило ситуацию, поскольку она доказывает, что изменения в функциях аппарата, синтезирующего белок, являются результатом нейтральных, случайных мутаций, не оказывающих влияния на эволюцию. Хотя такой вывод и не является общепризнанным, но хорошо известно, что действие естественного отбора проявляется на уровне фенотипа, т.е. живого, целостного организма, а это связано уже с более высоким уровнем исследования.

7. 
   Генетика и воспроизводство жизни
   

Общая масса всех живых организмов на Земле равна около 3,6×10¹² т, что составляет всего лишь около 0,02 % от массы всех неживых тел или косного вещества, по терминологии В. Вернадского.

С учетом информации, которой располагают сегодня ученые, о свойствах, строении, обмене веществ и других особенностях живых систем некоторые исследователи дают определения жизни, однако общепризнанного определения жизни нет.

Более того, часто во многих авторитетных изданиях их авторы, как правило, избегают вопроса об общем определении жизни, ссылаясь, вполне справедливо, на недостаточную изученность живых систем.

Например, в начале своей интересной и во многом спорной книги «Эгоистический ген» Р. Докинз пишет, что основной тезис его книги заключен в утверждении: все животные и человек представляют собой машины, создаваемые генами.

И в то же самое время, немного дальше по тексту, это автор правильно подчеркивает, что человек является единственным живым существом, на которое преобладающее влияние оказывает культура, приобретенная предыдущими поколениями.

Ниже приводятся определения жизни из книги: «Биология, пособие-репетитор»: «Жизнь – это макромолекулярная система, для которой характерна определенная иерархическая организация, а также способность к воспроизведению, обмен веществ, тщательно регулируемый поток энергии, –являет собой распространенный центр упорядоченности в менее упорядоченной Вселенной».

Это определение принадлежит К. Гробстейну, известному американскому биологу.

1. 
   оплодотворение (слияние половых клеток) при половом размножении;
   
2. 
   воспроизводство в клетке по данной матрице определенных веществ и структур;
   
3. 
   деление клеток, в результате которого организм растет из одной оплодотворенной яйцеклетки.
   

Первый способ характерен для всех клеток, кроме половых; второй – для половых клеток. При всех формах клеточного деления ДНК каждой хромосомы реплицируется.

Воспроизводство себе подобных и наследование признаков осуществляется с помощью наследственной информации, материальным носителем которой выступают молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. ДНК состоит из двух цепей, идущих в противоположных направлениях и закрученных одна вокруг другой наподобие электрических проводов (напоминает винтовую лестницу).

В клетке человека ДНК распределена на 23 пары хромосом и содержит около 1 млрд пар оснований, дина ее около 1 м.

Если составить цепочку из ДНК всех клеток одного человека, то она сможет протянуться через всю Солнечную систему.

Носители информации – нуклеиновые кислоты – содержат азот и выполняют три функции:

1. 
   самовоспроизведение;
   
2. 
   хранение информации;
   
3. 
   реализацию этой информации в процессе роста новых клеток. Мономеры нуклеиновых кислот несут информацию, по которой строятся аминокислоты (каждой аминокислоте, входящей в белок, соответствует определенный набор из трех мономеров НК – так называемый триплет). Генетическая информация, содержащаяся в нуклеиновых кислотах, проявляется в образовании ферментов, которые делают возможным строение живого тела.
   

Молекулы ДНК – это как бы набор, с которого «печатается» организм в «типографии» Вселенной.

Участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка, называют геном (знаменитая гипотеза – «один ген – один фермент»). Гены расположены в хромосомах.

Процесс воспроизводства состоит из трех частей, называющихся тремя ключевыми словами: репликация, транскрипция, трансляция.

В основе способности клеток к самовоспроизведению лежат уникальное свойство ДНК самокопироваться и строго равноценное деление репродуцированных хромосом. После этого клетка может делиться на две идентичные.

Как происходит репликация? ДНК распределяется на две цепи, а затем из нуклеотидов, свободно плавающих в клетке, формируется вдоль каждой цепи еще одна цепь. Этот процесс можно сравнить с печатанием фотокарточек. Так как каждая клетка многоклеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, все клетки организма имеют одинаковый набор генов.

Вторая часть процесса воспроизводства – транскрипция представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК (информационная РНК – копия части молекулы ДНК, одного или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о структуре белков, необходимых для выполнения одной функции).

РНК отличается от ДНК тем, что вместо дезоксирибозы содержит рибозу (речь идет об одной гидроксильной группе ОН каждого сахарного кольца), а вместо азотистого основания тимина содержит урацил.

Третья часть процесса воспроизводства – трансляция – это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК в особых частях клетки – рибосомах, куда доставляет аминокислоты транспортная РНК.

Основной механизм, с помощью которого молекулярная биология объясняет передачу и переработку генетической информации, по существу, является петлей обратной связи. ДНК, содержащаяся в линейно-упорядоченном виде всю информацию, необходимую для синтеза различных протеинов (без которых невозможно строительство и функционирование клетки), участвует в последовательности реакций, в ходе которых информация кодируется в виде определенной последовательности различных протеинов.

Некоторые ферменты осуществляют обратную связь среди синтезированных протеинов, активируя и регулируя не только стадии превращений, но и автокаталитический процесс репликации ДНК, позволяющий копировать генетическую информацию со скоростью размножения клеток.

Как показали исследования по молекулярной биологии последних десятилетий, петли положительной обратной связи (вместе с отрицательной обратной связью и более сложными процессами взаимного катализа) составляют самую основу жизни. Именно такие процессы позволяют объяснить, каким образом совершается переход от крохотных комочков ДНК к сложным живым организмам.

Как получаются именно разные белки и клетки? Французскими учеными Ф. Жакобом и Ж. Моно предложена следующая гипотеза. Ген-регулятор производит молекулу-репрессор. Она выключает, когда нужно, оператор, который размещается на одном конце оперона – группы генов, и в результате данные ферменты не производятся.

7. 
   Современная теория клетки
   

Клетка — элементарная единица живого, основная единица строения, функционирования, размножения и развития всех живых организмов.

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.

Размножение клеток происходит путём их деления. Новые клетки всегда возникают из предшествующих клеток.

Суть и значение основных положений клеточной теории

Клетка — элементарная единица живого. Как мы уже обсуждали, части клетки (макромолекулы. органеллы) не являются живыми, так как не обладают всем набором свойств живого. В большинстве своём они не могут размножаться. Могут размножаться митохондрии и хлоропласты — но это как раз связано с тем, что они — бывшие клетки бактерий (см. Теория симбиогенеза: происхождение митохондрий и хлоропластов). Кроме того, могут размножаться молекулы ДНК; но они (как и вирусы) способны делать это только внутри клеток, в присутствии произведенных на клеточных рибосомах ферментов. К тому же ни молекулы ДНК, ни вирусы не обладают другими свойствами живого (например, у них нет собственного обмена веществ). Поэтому только там, где есть клетки, могут присутствовать и реализовывать свои свойства другие уровни организации живого — особи, популяции и экосистемы.

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ. Иногда говорят, что все клетки гомологичны друг другу. В XX веке выяснилось, что клетки прокариот и эукариот — системы разного уровня организации (см.ниже). Гомология всех клеток свелась к наличию у них замкнутой наружной мембраны из двойного слоя фосфолипидов (да и то у архебактерий она имеет иной химический состав, чем у остальных групп организмов), рибосом и хромосом — наследственного материала в виде молекул ДНК, образующих комплекс с белками. Это, конечно, не отменяет общего происхождения всех клеток, которое подтверждается общностью их химического состава.

Но в чем же состоит сходство химического состава всех клеток? Часто на этот счет пишут, что во всех клетках есть белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Но ведь они-то (особенно белки, РНК и ДНК) как раз во всех клетках разные!

На самом деле сходство химического состава состоит в том, что все белки у всех живых организмов построены из одних и тех же мономеров — двадцати аминокислот (хотя мыслимых аминокислот существуют многие сотни), а ДНК всех организмов состоит из одних и тех же четырех нуклеотидов.

Кроме того, процессы функционирования (и некоторые белки, которые за них отвечают) в разных клетках настолько похожи, что с генов человека, встроенных в клетку бактерии, нормально считывается записанная в них генетическая информация и синтезируются человеческие белки!

Клетки размножаются только путем деления. Размножаться иначе клетки не могут потому, что в основе размножения клеток лежит удвоение ДНК. А условия для этого процесса ныне существуют только внутри клеток (правда, искусственно их можно создать и в пробирке). Отсюда следует непрерывность жизни с момента возникновения клетки; если жизнь возникла один раз (а это, скорее всего, так), то все живые организмы на Земле имеют общих предков — отсюда удивительное сходство строения и химического состава клеток. Из невозможности самосборки клеток в современных условиях следует невозможность самозарождения. Появляться же из предшествующих клеток новые клетки могут либо путем деления, либо путем слияния (так образуются, например, зиготы или клетки поперечнополосатых мышц из миобластов).

7. 
   Современная концепция вселенной и антропный принцип
   

По мере накопления нами знаний о космосе возрастал объем имеющейся у нас информации об устройстве и макромира, и микромира. И становилось все очевиднее, что, сложись хоть что-то в процессе возникновения и эволюции Вселенной хотя бы незначительно иначе, чем оно было, нас бы с вами попросту не было, и некому было бы размышлять о порядке мироустройства. То есть, все выглядит так, будто Вселенная действительно была изначально задумана как своего рода Эдем — райский сад, где все благоприятствовало зарождению человечества, — и замысел этот поражает грандиозностью своего масштаба.

Окажись чуть интенсивнее силы взаимного гравитационного притяжения материальных тел — и расширение Вселенной (см. Большой взрыв) прекратилось бы, практически не успев начаться, — мир буквально сжался бы обратно в бесструктурную массу, не успев по-настоящему родиться; по крайней мере, до формирования звезд с планетными системами, не говоря уже о зарождении ни них жизни, дело бы дойти не успело. Если бы, напротив, сила тяжести оказалась несколько ниже наблюдаемой, вещество Вселенной попросту распылилось бы, не успев и не сумев локализоваться в звездно-планетарные системы. Из всех возможных значений константы гравитационного протяжения лишь мизерный интервал ее значений приводит к формированию устойчивой и жизнеспособной Вселенной.

И то же самое можно сказать практически о любой фундаментальной константе, определяющей физические свойства наблюдаемого нами материального мира. Случись, например, единичному электрическому заряду элементарных частиц оказаться чуть выше наблюдаемой величины, и сила взаимного электростатического отталкивания положительно заряженных протонов не дала бы сложиться ядрам наблюдаемых нами сегодня химических элементов, из которых сложена Вселенная. Окажись же единичный электрический заряд чуть ниже, электроны не смогли бы закрепиться на орбитах вокруг ядра. И в том, и в другом случае до зарождения жизни во Вселенной (и до появления нас с вами) дело бы никак не дошло. Или, если бы сильные взаимодействия внутри ядра, удерживающие вместе нуклоны (протоны и нейтроны) оказались слабее, чем они есть, нестабильными оказались бы подавляющее большинство стабильных ядер базовых химических элементов, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, из которых и сформировалась та Вселенная, которую мы сегодня наблюдаем. А, окажись они сильнее чем есть, стали бы невозможными термоядерные реакции, дающие энергию звездам и обеспечивающие «энергоснабжение» планет.

На самом деле, все фундаментальные константы, взятые по совокупности, имеют очень узкий интервал допустимых значений, при которых Вселенная в том виде, в котором она перед нами предстает и обеспечивает условия для зарождения жизни, могла возникнуть и стабильно развиваться. Первым эту мысль озвучил американский астрофизик Роберт Дик (Robert H. Dicke, 1916–1997), а окончательно сформулировал в 1973 году также американец Брэндон Картер (Brandon Carter, р. 1942) — этот космолог усмотрел в антропном принципе расширение задолго до него сформулированного принципа Коперника. Согласно Картеру мы имеем два формально раздельных космологических вселенских антропных принципа — слабый и сильный.

Слабый антропный принцип просто утверждает, что устройство Вселенной допускает зарождение в ней биологической жизни. То есть, вопрос «почему Вселенная устроена именно так, как она устроена?» заменяется вопросом «Почему Вселенная устроена так, что в ней возникли разумные существа, задающиеся вопросом о причинах наблюдаемого устройства Вселенной?» То есть, сам факт возникновения вопроса относительно природы фундаментальных сил и законов уже подразумевает, что во Вселенной развились разумные формы жизни. Если бы, условно говоря, константы (такие, как постоянная всемирного тяготения) отличались от наблюдаемых, Вселенная эволюционировала бы по-иному, жизнь в ней попросту могла бы и не развиться, в результате чего вопросов о первопричинах возникновения Вселенной не возникло бы, как таковых.

В этой формулировке антропный принцип не подразумевает каких бы то ни было первопричин, по которым Вселенная сформировалась именно так, как она это сделала, и по которым фундаментальные природные константы таковы, как они есть. Допускается (теоретически) существование буквально бесчисленного множества других вселенных с другими наборами фундаментальных констант (см. вставку), но само возникновение форм разумной жизни возможно лишь во вселенных, подобных нашей, — то есть, достаточно устойчивых, чтобы в них успели развиться разумные формы жизни.

Вот, к примеру, аналогия: если десять раз подряд подбросить монету, вероятность того, что десять раз подряд выпадет орел, составит (1/2)¹⁰ = 1/1024. То есть из 1024 серий по бросанию монеты 10 раз подряд вы, в среднем, лишь единожды добьетесь результата, при котором монета все десять раз подряд упадет одной стороной кверху. Это строгое следствие теории вероятностей, но, после того, как монета десять раз подряд выпала орлом, смысла задаваться вопросом, почему так случилось, нет и быть не может. Можно сколько угодно отслеживать и описывать траекторию хаотичного движения монеты в полете — никакой закономерности в выпадении орла или решки нет. В точности также из бесчисленного множества вероятных вселенных лишь у немногих есть шанс на то, что набор фундаментальных констант сложится в них благоприятным (с точки зрения их дальнейшего устойчивого развития) образом, — остальные же обречены на практически мгновенное сжатие до состояния протоматерии или распыление без образования устойчивых структур. И только в этих устойчивых вселенных может зародиться разумная жизнь, задающаяся вопросом о причинах своего происхождения.

Однако и этого некоторым ученым показалось мало для объяснения наблюдаемой пригодности нашей Вселенной для жизни, в результате чего был сформулирован сильный антропный принцип: Вселеннаяобязана быть устроена так, чтобы в ней могла зародиться разумная жизнь. В этой его версии принцип выходит за рамки слабого антропного принципа и утверждает, что зарождение жизни во Вселенной не только возможно (слабый принцип), но и фактически неизбежно. Сторонники этого взгляда на вещи обосновывают свою точку зрения тем, что имеется некий универсальный (и до сих пор не открытый) закон, согласно которому все фундаментальные вселенские константы попросту не могут отличаться от тех, которые мы имеем в объективной реальности. Крайняя точка зрения в этой космогонической традиции доходит до того, что не только универсальные константы предопределены, но и развитие сознающего разума во Вселенной неизбежно.

Что касается ученых-естествоиспытателей, то большинство из них безоговорочно признают антропный принцип в его «слабой» формулировке, поскольку здесь он является не более, чем обычным упражнением в логике (кто-то, возможно, даже сочтет его тавтологией: «мы живы, потому что живы и сознаем этот факт»). Сильный же антропный принцип широкого признания так и не получил по причине практической невозможности его проверки. Что касается лично меня, то по обоим вышеупомянутым вопросам я, вынужденно или невольно, разделяю мнение большинства.

7. 
   Биосфера и экология
   

Термин "экология" (от греческого oikos— жилище) предложен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем для обозначения специальной биологической науки об организмах "у себя дома", т. е. о взаимоотношениях организмов, в первую очередь диких, и среды их обитания. Примерно с 60-х гг. XX в. под экологией (наукой об окружающей среде) стали понимать науку о различных аспектах взаимодействия организмов между собой и с окружающей средой. Экология изучает организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, сообществ, экосистем.

1. 
   каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи со средой, т. е. с другими организмами и неживой природой;
   
2. 
   жизнь со всеми ее проявлениями произвела глубокие изменения на нашей планете. Совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы все шире распространялись по планете, стимулируя перераспределение энергии и веществ;
   
3. 
   размеры популяций возрастают до тех пор, пока среда может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие. Численность их колеблется вблизи равновесного уровня.
   

7. 
   Естественнонаучное учение о человеке
   

7. 
   Синергетика и принцип самоорганизации систем
   

7. 
   Человек как предмет комплексного исследования. Современная антропология.
   

Это очень серьезный момент. В XVII-XVIII веках, особенно в эпоху Просвещения, вопрос о душе стоял довольно остро... Современные американцы ввели любопытный термин: "конвенциональная мудрость". Если арифметическому большинству (будь они олигофренами) что-то кажется правильным - это и есть "конвенциональная мудрость", мудрость по соглашению. Так вот, "конвенциональная мудрость" эпохи Просвещения постановила, что души нет. А что тогда есть? Да так, что-то неопределенное. Или вообще ничего...

Современная антропология исключает наличие в человеке самостоятельной трансцендентной силы. Силы, которая была бы, с одной стороны, индивидуальна (то есть, находилась бы внутри человека), и, одновременно, совершенно объективна (не зависела ни от каких внешних факторов или субъективных взглядов).

Душа в понимании Традиции интериорна и независима от родового и видового понятия. Современная антропология не только не знает такой души, она считает, что ставить вопрос о ее наличии просто не корректно.

Последние двести лет душа отрицается. Если на каком-нибудь научном симпозиуме вы попробуете выйти и сказать: "Я верю в существование души", вас вежливо выслушают и скажут, что вы, наверное, ошиблись дверью. Вы можете идти проповедовать на амвон или в психиатрические клиники, можете отправиться в Парламент или в Гайд-парк, но вам не место в сферах, где люди говорят о серьезных, доказуемых вещах, обусловленных парадигмами современного мира.

Этот элемент политкорректности мы в России сейчас немножко забыли в силу некоторой вседозволенности и хаотичности текущего момента. В мире же "нормальной" европейской науки люди, утверждающие существование алхимии или хотя бы души, могут быть просто уволены в силу профессиональной непригодности...

Когда я готовился к сегодняшней лекции, я листал журнал Nouvelle Ecole Алена де Бенуа, прекрасного человека, интересного интеллектуала, моего хорошего знакомого, издателя французских "Элементов". Он всегда меня пугал рядом политкорректных высказываний, но здесь я нашел у него просто феноменальный пассаж. Если верить ему, то Теофраст Парацельс, оказывается, "верил в трансмутации металлов не потому, что был мистиком, а потому что в это всегда все верили, при этом он боролся против алхимии и астрологии". Так пишет Ален де Бенуа... Стоит только открыть тексты Парацельса, чтобы увидеть, что Парацельс пользуется исключительно алхимической и астрологической терминологией и ни о чем, кроме предельно туманных эзотерических вещей не пишет. Это все равно, что сказать, что Маркс (в глубине души) был противником марксизма и коммунизма, а свой понятийный аппарат использовал "как дань моде". Чтобы не выглядеть полным дураком в глазах современников, к которым он обращается, даже такой приличный человек как Ален де Бенуа вынужден провозглашать оглушительную и постыдную нелепицу.

Можете себе представить степень "интеллектуального концлагеря", в котором живут люди на современном Западе! В своем собственном журнале, финансируемом не "академическим сообществом", но состоятельными сумасбродами-вольнодумцами из национального лагеря, только для того, чтобы "серьезная научная общественность" взяла в руки это издание, несчастный Ален де Бенуа вынужден "делать реверансы" в сторону такой "критической мысли", таких академических презумпций, таких насмешек над традиционным миром, что просто дух захватывает...

Разумеется, Парацельс был герметиком, алхимиком, астрологом, всю жизнь только этим и занимался. Однако, чтобы этого автора приняли всерьез, необходима плотная "дымовая завеса".

Некогда в Советском Союзе любой текст, чтобы иметь шанс быть опубликованным, должен был начинаться с цитат Ленина или постановлений последнего партсъезда. Дальше могла идти самая невероятная ахинея: про инопланетян или про рынок - почти все, что угодно. Поразительно, но в современной Франции человек не может прямо сказать: "Парацельс - алхимик". Если Парацельс - алхимик, значит, для вас есть специальные кафе, специальные магазинчики для лунатиков, где вы спокойно можете приобрести трактаты по алхимии, компоненты для изготовления "эликсира бессмертия" или "философского камня" и т.д. Но это уже особая категория людей - таких в Сорбонну не пускают. Тот, кто преподает в Сорбонне, если и заинтересуется Парацельсом, в такой магазинчик будет пробираться, крадучись, оглядываясь, чтобы его ненароком не застукали. Он может читать эти книги, но не дай Бог, кто-нибудь об этом узнает. Из-за невинного Парацельса можно лишиться, работы, репутации - всего. "Ну, - скажут, - тронулся коллега".

За этими, в общем-то, невинными странностями современного научного сообщества стоит очень серьезная вещь: презумпция языка современности. Люди, которые хотят быть принятыми в современной научной среде, обязаны (абсолютный императив!) говорить в парадигмах современного мира, "соответствовать духу современности, духу Просвещения" (в терминологии Хабермаса). Все, что не соответствует этому духу, не имеет права на существование - все это "фашизм", "фундаментализм", с недавних пор "коммунизм" (в ругательном смысле) и т.п. Хабермас, правда, признает, что несколько погорячился: "все это может быть, но где-нибудь в гетто, в резервации"...

"Соответствие духу Просвещения" - это требование предъявляется к любому дискурсу. Или говори на языке современного мира, или не претендуй на серьезность, научность, обоснованность.

В языке современного мира понятие души отсутствует.