Что является движущей силой эволюции? Прежде чем говорить о движущей силе эволюции немного о движущей силе жизни, поскольку это очень интересно и также загадочно, к тому же вопрос об эволюции как бы продолжает вопрос о жизни. Так, Шопенгауэр определил некую "Волю к жизни", как некую высшую силу, организующую жизнь живого организма. Ницше продолжил "Волей к власти" сущность жизни – как эволюционное развитие, движение к совершенству. Для Ницше, как и для многих философов того времени, эволюция продолжалась, и продолжалась она в человеке, в его совершенствовании, стремлению к некоему идеалу – Сверхчеловеку.
Сегодня существуют не только философские представления по этим вопросам. Особенно плодотворны изыскания на базе теории диссипативных структур (структур, сохраняющих свою организацию за счет рассеивания энергии). Ссылки на теорию открытых систем сегодня считаются чуть ли не обязательными для научной работы, если эта работа касается организации сложных систем, в том числе и живых организмов. Приведу показательный отрывок из статьи А.В. Маркова "Эволюционный прогресс": "Самопроизвольное усложнение систем, как раньше считалось, противоречит второму началу термодинамики – закону роста энтропии (самопроизвольно должен нарастать только хаос, но не организованность). Однако химик И.Пригожин показал, что в определенных условиях, в открытых неравновесных системах с постоянным поступлением вещества и энергии извне, закономерно происходит самоорганизация - образование "порядка из хаоса", т.е., по-нашему, прогресс. Такие системы, способные к самопроизвольному усложнению, Пригожий назвал "диссипативными системами"…
Благодаря открытиям Пригожина прогрессивная эволюция перестала противоречить законам природы и основам материалистического мировоззрения".
Я не думаю, что были какие-либо противоречия законам природы и основам материалистического мировоззрения, но суть не в этом, а в том, что научная мысль развивается.
Итак, по вопросу жизни. Как уже отмечалось, живой организм в современном научном представлении есть ничто иное, как диссипативная структура, т.е., структура, которая существует за счет рассеивания энергии. Но чтобы рассеивать энергию, надо ее иметь. Вот почему живые организмы вынуждены питаться, в противном случае жизнь останавливается. Во время химической реакции может происходить превращение энергии из одного вида в другой. В живом организме постоянно происходят химические реакции, в результате которых происходит превращение энергии, причем часть энергии безвозвратно теряется. При этом поглощаемое живым организмом высокоэнергетическое вещество превращается в продукты, бедные энергией. В то же время некоторые катализаторы, например, АТФ, за счет потери собственной энергии обеспечивают повышение энергии своего субстрата, за счет чего делается возможной сложная цепочка превращений от первичного вещества до конечного продукта. Собственно говоря, превращение субстрата в конечный продукт не является целью живого организма, тем более, что этот конечный продукт является, по сути, отходом. Вне живого организма такие сложные преобразования химических веществ были до появления производственных предприятий маловероятны.
Именно такое свойство делает живой организм способным выдержать конкуренцию со случайными химическими процессами по снижению общей потенциальной энергии веществ.
Именно это свойство живого организма, реализующее естественное "желание" вещества расстаться со своей избыточной энергией, и обеспечило его существование и его необходимость. Живой организм от бактерии до человека по сути есть просто биологические механизмы по снижению потенциальной энергии веществ. Возможно, что эти механизмы, в частности, человек, снабжены душой, или наоборот, души находят способ проявляться в материальном мире с помощью этих механизмов – это отдельный вопрос.
Растения поглощают высокоэнергичный квант света, продуктом фотосинтеза является кислород, уже менее энергичный, чем квант света, но все же кислород является носителем достаточно большой энергии. Не случайно он поставляется к месту реакции в особой "упаковке": в основе гема, связывающего кислород, лежит молекула протопорфирина, которая лежит также в основе молекулы хлорофилла, поглощающей квант света. Организмы, вдыхающие кислород, выдыхают еще менее энергичный углекислый газ. Понижение потенциальной энергии молекул (некоторые авторы называют эту энергию "структурной") происходит в результате жизнедеятельности любого организма.
Таким образом, роль биосферы заключается в "успокоении" высокоэнергетического вещества и энергии света, путем превращения их в низкоэнергетическое вещество, в то время как Солнце является поставщиком световой энергии, а Земля являются поставщиком высокоэнергетического вещества.
Предприятие тоже, как и живой организм, является диссипативной структурой. Правда есть некоторое отличие, заключающееся в том, что сырье не всегда преобразуется в более низкоэнергетический продукт. Диссипация происходит в электрооборудовании, в топках, в организме работника. По сути, предприятие есть продолжение совершенствования диссипативных процессов выполняемых живыми существами, так же, как биологические процессы есть совершенствование химических процессов, поскольку оно осуществляет такие процессы по "усмирению" высокоэнергетических веществ, которые не могут выполнить живые существа. Например, ни один организм не может с такой эффективности сжигать кислород, как это делается в заводских печах, или не может преобразовывать потенциальную энергию падающей воды, как это делается на гидростанциях.
Сложным для биологов пока является вопрос, каким образом происходит онтогенез, т.е., развитие зародыша от оплодотворенной клетки до взрослой особи. Наиболее простое решение предлагаются наличием некоего морфологического поля, которое якобы управляет развитием организма. Эта простота понятна, но не убедительна, поскольку просто уводит проблему в другую область, нематериальную. Существуют и материалистические разработки теории онтогенеза. Интересное решение предлагает ученый А.Н. Барбараш. По его теории каждая клетка организма имеет проекцию всего организма посредством химических внутриклеточных волн на ядро клетки, и, проходя через ядерную мембрану эта проекция активизирует различные участки ДНК, тем самым запуская синтез различных белков, что, в свою очередь, и вызывает дифференцировку клеток, т.е., разные клетки принимают разную структуру и разную функциональность, в результате чего формируются различные органы организма.
Менее интересные, но не менее значимые решения предлагают и другие авторы. Медленно, но верно в решении этой проблемы двигается, например, российский ученый Л.В. Белоусов ("Биология, Индивидуальное развитие организма (
онтогенез)"). В работе В.М. Глазера "Запрограммированные перестройки генетического материала в онтогенезе" исследуются процессы изменения генетического материала дочерних клеток при делении материнской клетки. А.В. Марков в статье "Тайные мысли вслух" приводит модель одноклеточного существа, которое после мутации при делении образует многоклеточное существо, причем клетки при делении получаются с разными свойствами. И еще немало теорий и гипотез. В общем, есть надежда, что проблема онтогенеза будет решена в ближайшем будущем.
А теперь о движущей силе эволюции Возможно, что такой силы, как это видится многим выдающимся философам еще с древних времен, и нет. Некоторые считали и считают сейчас, что целью этой силы являлось сотворение человека.
Сегодня существует множество теорий, посвященных вопросу о наличии движущей силы эволюции, в том числе и теория эволюции Дарвина, или ее современный вариант – синтетическая теория эволюции. В ней нет понятия движущей силы эволюции, а есть описание инструмента эволюции:
мутации, наследственность и естественный отбор, дополненные формообразующим фактором
внешней среды. А что же заставляет организмы усложняться в следующих поколениях?
Сначала отметим очевидное:
наследственность – инструмент сохранения того, что уже есть. Даже если наследуются при половом способе размножения частично свойства одного родителя, и частично другого.
Естественный отбор тоже не в состоянии обеспечить появление нового свойства.
Некоторые авторы считают такой силой
внешнюю среду. Давайте представим себе, что сейчас на Земле исчезнут хищники. В результате образуются пустые места, ниши в биосфере, или, по-другому, лицензии на занятие некоторого места. На эту нишу могут претендовать, например, грызуны, при условии, что они еще не утратили потенциальных способностей генерировать в своих потомствах свойства хищника. И чем богаче потенциальные способности, тем более богатый мир хищников получится через миллионы лет. А может быть, потенциальные возможности и ни к чему: случайные мутации в генетическом материале восполнят отсутствие потенции, опять же – при условии, что такие мутации могут случаться.
Поскольку весь живой мир имеет взаимосвязи в том смысле, что одни организмы либо выделяют продукты, необходимые другим (например, растения выделяют кислород, необходимый животным), либо являются для них пищей, либо и то и другое, то заполнение пустого пространства может происходить в определенной последовательности. Этот путь не единый, но видимо он требует быстрого заполнения пустот, чтобы получилась устойчивая биосфера. Таким образом, внешняя среда Земли является образующей, т.е., если одним и тем же земным условиям могут соответствовать разные биосферы как возможные варианты развития, то в разных земных условиях могут формироваться разные с необходимостью биосферы.
Видимо, по этим причинам случился взрыв таксономического разнообразия биосферы примерно 500 млн. лет назад, когда происходили резкие климатические изменения в на Земле. Сегодня мы не наблюдаем эволюции биосферы. Вероятно по причине отсутствия смены внешних условий, или по причине отсутствия лицензий, или по причине исчерпания лимита в потенциальных возможностях ДНК, или по какой-то еще причине.
И хотя сегодня подвергается критике способность
мутаций давать новые свойства организму, мне кажется, что на заре эволюции возможности мутаций были гораздо шире, чем сегодня, когда была не столь совершенна защита генетического материала от разрушения и не было еще механизмов его восстановления. Думаю, что те 99% геномной "пустыни" некогда были материалом для мутаций. А эволюция шла этапами, на начальных этапах накапливался геномный материал, с последующим отбором наиболее устойчивых организмов. И во время этого отбора (отбор не только устойчивых к внешнему воздействию, но и к внутреннему) излишний геномный материал становился вредным, превращался в "пустынные" зоны посредством мутаций, разрушающих по своей сути.