Г.И. Тронина - Сущность виртуальности. От конструкта к онтологическому статусу (Виртуальность мира и миры виртуальных реальностей)

В эволюционной химии изучаются молекулярные ансамбли, высокоорганизованные надмолекулярные структуры со способностью молекулярного распознавания химической информации, селективным связыванием, взаимодействием рецепт – субстрат, молекулярным катализом, трансмембранным переносом. Это приводит их к самоорганизации, программированию самосборки в ходе становления биологических объектов. Примером этого являются ключевые для жизни белковые структуры.

ПРЕВРАЩЕНИЕ НЕЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В ЖИВОЕ СУЩЕСТВО. Теория биохимической эволюции строится на идее возникновения органического вещества из неорганического вещества и усложнении его самоорганизации в переходе в живой организм. «Живые системы не являются живыми ниже молекулярного уровня» (Н. Винер) По В.И. Вернадскому появление жизни – результат целостного эволюционного процесса физических, геохимических, биологических изменений в ходе космической эволюции. Жизнь – это вечная смена. Этим она отличается от всего неживого. Но и в неживом веществе – вечная смена, но с иным ритмом, масштабом, временем изменений и последствий.

Проблема процесса оживления косной материи не решена. К ее решению приближает гипотеза предбиологической эволюции соединений на углеродной основе, заложенной в структуре атомов. Многообразие молекул (состоящих из атомов) восходят к одной общей для них форме. Степень различия между двумя молекулами показывает их «удаление» от своего общего «предка» в процессе эволюции. Английский биолог и химик Руперт Шелдрейк в книге «Новая наука жизни» (1986 г.) высказал убеждение, что жизнь не может быть сведена к химическим реакциям сложных молекул, а живые организмы – это не просто сложные биологические машины. Формы, развитие и поведение организмов определяются «морфологическими полями», которые в настоящее время не могут быть обнаружены на Земле – слишком изменились на ней условия физические, химические и прабиологические.

КАТАЛИЗАТОР – ПОСРЕДНИК. Катализ играл большую роль в переходе химических систем в биологические, «поддерживая» поступление новых и удаление использованных химических реагентов при самоорганизации открытых систем. Катализатор обладает созидательным потенциалом. (Некоторые вещества могут быть и замедлителем, тормозом изменения.) М.И. Штеренберг разделяет гипотезу саморазвития катализаторов в неживой природе. Он полагает, что свойства, считающиеся спецификой жизни, существуют в неживой природе, такие как матрицирование через образование спиралей подобных ДНК, неорганических катализаторов и коротких пептидов – аминокислотных цепочек, способных к матрицированию пептидно – нуклеатидных комплексов. Эти состояния – моменты перехода неживого к живому. На основе катализа дается теоретическое обоснование самым общим представлениям об условиях, возможности, направленности и причинах химической добиологической эволюции. (512. 28) Теория эволюционного катализа описывает саморазвитие открытых каталических систем и приводит к выводу, что возникновение жизни является естественным результатом и продуктом химической эволюции каталических систем. Каталические реакции – это важнейшие процессы химии живого. В современных клетках они управляют ферментами, но на ранних стадиях эволюции сложных молекул еще не существовало. Их появление привело к быстрому росту молекулярной сложности, поскольку они служат связующим звеном, посредником между разными реакциями, образуя химические цепи. В них вступают в силу законы нелинейной динамики. Каталические реакции значительно увеличили число случайных событий, что привело к развертыванию полномасштабной дарвинской конкуренции за выживание, постоянно подталкивающей протоклетки к увеличению сложности, удалению от равновесия и, в конце концов, к переходу к жизни.

Этапы эволюции биохимических систем А.В. Рыжков связывает с катализом:

1. на ранних стадиях катализ отсутствует. Высокие температуры и радиация дают энергию, необходимую для активизации химических взаимодействий;

2. при температуре менее 5000 К происходят первые проявления катализа. Далее роль катализаторов возрастает по мере того, как природные условия становились все менее экстремальными. Но общее значение катализа вплоть до образования достаточно сложных органических молекул еще не может быть высоким;

3. после достижения некоторого набора неорганических и органических соединений, роль катализа начинает резко возрастать. Набор активных соединений происходит в природе из тех продуктов, которые получились с относительно большим числом химических путей и обладали широким каталистическим спектром;

4. в ходе дальнейшей эволюции сохранялись структуры, способствующие резкому повышению активности и селективности действия каталистических групп;

5. следующим моментом, описывающим химические и биологические линии эволюции, является развитие полимерных структур типа РНК и ДНК, каталических матриц, на которых осуществляется воспроизведение себе подобных структур. (372. 21)

БЕЛКИ. При определенных условиях на планете жизнь возникала «оживлением» добелковых, допротеиновых форм химического вещества. Химический процесс самосовершенствующихся в самоорганизующихся «оживающих» аминокислот привел к появлению органических веществ, а вслед за этим к превращению неживого белкового вещества в живой организм. Тепловой фон, создаваемый под воздействием красного и инфракрасного излучения Солнца, воздействовал на химические процессы усложнения – возникновения живых белков – «первоначал» и основ жизни. Прямые и обратные связи белков со средой обеспечивали эволюционные сдвиги в их структуре. «Жизнь – способ существования белковых тел». (Ф. Энгельс)

Молекула белка состоит из сотни аминокислотных «остатков» в виде 10 в 130 степени различных последовательностей 20 типов аминокислот. Простым (цельным, не составным) считается то, что неразложимо на части, на элементы. Но имеется ли в природе что-то простое, и так ли «просты» самые простейшие? Такой (простейший) организм как кишечная палочка (вид бактерии) через каждые 20 минут «разделяется» надвое и производит белок со скоростью 1000 молекул в секунду. Молекула белка состоит приблизительно из 1000 аминокислот, определенным образом располагающихся в пространстве молекулярной конструкции. Бактерия перерабатывает не менее 1000 битов информации в секунду, «берет» нужный ей строительный материал из окружающей среды.

Диапазон физико – географических сред, в которых могли появиться на Земле первые живые организмы, достаточно велик – от наземных условий с восстановительной или нейтральной атмосферой через прибрежную, приливно – отливную зону с ее теплыми водами «первичных» океанов до относительно глубоководных горячих гидро терм. Биологи – эволюционисты исходят из идеи самопроизвольного возникновения «живого» химического вещества на первобытной Земле. Они предполагают, что истоки жизни возникали в неустойчивом, сложном по химическому составу, киселеобразном растворе («бульоне») разнородного неорганического материала, где образуются сложные углеводородные молекулы, из которых в ходе их преобразования возникают простейшие организмы. (Следов, «остатков» первичного «бульона» не обнаружено.) В наше время на дне океана, в районе разломов, где из недр планеты выбрасывается раскаленная магма, на глубине тысяч метров обнаружены микроорганизмы. Выясняется влияние магмы Земли на появление химических веществ, склонных к цепным реакциям, прямым и обратным связям.