ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 84, № 7, с. 618-628
ТОЧКА ^^^^^^^^^^^^^^^^ ЗРЕНИЯ
Б01: 10.7868/80869587314070160
Наука знает немало примеров, когда идеи, казавшиеся наивными и представляющими интерес лишь для историков, получали новое прочтение и становились актуальными в свете ранее неизвестных фактов. Более 2.5 тыс. лет назад древнегреческий натурфилософ Фалес в поисках первоначала — элемента, лежащего в основе всех веществ, — обобщил свои знания об окружающем мире и сделал вывод: "Всё из воды". Сегодня известно, что материя имеет сложнейший состав, а вода представляет собой соединение, появившееся на достаточно позднем этапе развития Вселенной, но тезис Фа-леса приобретает новый смысл при рассмотрении эволюции вещества на нашей планете. О важной роли воды в процессе возникновения органического вещества писал ещё А.И. Опарин, но автор публикуемой статьи идёт дальше и показывает: данные, которыми располагают геология, геохимия, геофизика и другие смежные дисциплины, позволяют заключить, что вода является ключевым элементом механизма усложнения вещества, а значит, исследование свойств воды и водных сред углубляет наше понимание глобальной эволюции и, главное, способствует формированию такой её модели, в которой различные этапы не жёстко противопоставляются один другому, описываясь как принципиально отличные, но выступают составляющими непрерывного и последовательного процесса возникновения сложных соединений в водных растворах различного состава.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ СЛОЖНОСТИ? С.Л. Шварцев
С древних времён исследователи природы делят её на три царства: животное, растительное и минеральное. В 1800 г. Ж.Б. Ламарк в одной из своих вступительных лекций к курсу зоологии предложил объединить вещества животного и растительного происхождения в одну группу и отнёс их к организованным живым телам или сложным веществам (matières composés). Немногим позднее в своей книге "Гидрогеология", изданной в Париже в 1802 г., Ламарк развил теорию, согласно которой основное направление деятельности природы заключается в непрерывном разрушении сложных веществ вплоть до получения простых, далее неразложимых элементов. Такое понимание характера природных процессов поставило учёного перед проблемой объяснения того, почему сложные соединения вообще возникают и
как это происходит. Анализируя эту проблему, Ламарк пришёл к выводу, что в природе, кроме тенденции к дезинтеграции, существует противоположная тенденция, проявляющаяся в формировании сложных веществ и обусловленная действием неизвестной науке силы. По мысли французского естествоиспытателя, указанная сила присутствует только в живых телах (растениях и животных), поэтому он назвал её властью жизни (pouvoir de la vie) и рассматривал в качестве демаркационного фактора, разделяющего природу на живую и неживую. Появление сложных веществ в минеральном царстве Ламарк объясняет тем, что они являются продуктами живой материи.
Так более двух столетий назад был поставлен вопрос о механизмах формирования сложностей, остающийся по сей день одним из ключевых в науке [1]. Современное учение о сложности опирается на законы синергетики и представляет собой теорию возникновения у целого таких свойств, которыми не обладают его части. В соответствии с положениями синергетики в мире существует большой класс диссипативных структур. Развиваясь в сильно неравновесных условиях и активно взаимодействуя с внешней средой с поглощением энергии, эти структуры при определённых обстоятельствах могут переходить в более сложные, динамические состояния, совершать скачок от хаоса к порядку. Для диссипативных структур характерны нелинейное развитие, необратимость эволюции, рост устойчивости, способность к по-
ШВАРЦЕВ Степан Львович -доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Тро-фимука СО РАН, профессор Национального исследовательского Томского политехнического университета. gige_ignd@mail.ru
следовательной смене упорядоченных состояний и их непрерывному усложнению при условии получения из внешней среды большей энергии по сравнению с той, что требовалась для поддержания предыдущего состояния [1—3].
Благодаря успехам синергетики освещение получили те аспекты эволюции окружающего мира, которые в рамках классической науки игнорировались или признавались незначительными. Слабые возмущения и флуктуации, ранее казавшиеся исключениями из обычного порядка вещей, результатом действия случайностей, попали в разряд фундаментальных явлений и факторов, определяющих ход эволюции. Представления об её механизмах и содержании, естественно, также подверглись существенной корректировке. Если, начиная с Ламарка, эволюция рассматривалась как направленный процесс изменения какой-либо системы, включая циклические обращения, то после работ И. Пригожина и его соратников она стала восприниматься как процесс прогрессивного развития, возникновения всё более сложных и высокоорганизованных структур.
Новый подход к пониманию эволюционных процессов позволяет смягчить традиционно жёсткое противопоставление живой и неживой материи и открывает путь к более плодотворному поиску механизмов возникновения жизни и её дальнейшей эволюции. По Пригожину, сложность имеет место не только в биологических, но и в физических, механических, химических, геологических и других системах. В противовес идеям Ламарка в синергетике утверждается, что сложности в биологии возникают не в результате действия таинственной силы, а являются следствием длительной самоорганизации физико-химических систем путём непрерывного усложнения, накопления получаемой из внешней среды энергии и, как следствие, приобретения дополнительной информации. Делается заключение, согласно которому "вероятнее всего, переходы, опосредованные химическими веществами и приводящие к нарушению симметрии, являются одним из ключевых свойств жизни" [1, с. 47], а значит, добавлю, и других возникающих сложностей.
Биологи, в свою очередь, показывают, что органические соединения могут формироваться из неорганических. В соответствии с положениями разработанной теории абиогенеза, живое возникло из неживого в ходе долгой, потребовавшей миллионы лет эволюции, связывавшей мёртвую материю и живую клетку, в дальнейшем усложнившуюся вплоть до появления высокоорганизованных многоклеточных организмов. Сегодня уже даже установлено, что из трёх классов сложных соединений органического мира первой возникла рибонуклеиновая кислота (РНК) — главная молекула жизни, затем дезоксирибонуклеиновая
кислота (ДНК) и, наконец, белки. Все эти образования являются исключительно сложными не только по своему строению, но и задачам, которые они призваны решать в процессе жизнедеятельности организма. Так, ДНК выполняет функцию хранения наследственной информации, белки осуществляют функции самоподдержания и размножения, а также получения необходимой для нормальной жизнедеятельности энергии, РНК служит посредником между ДНК и белками, обеспечивая считывание наследственной информации [4, 5].
Казалось бы, наука, установив основные механизмы возникновения живого, определила и те процессы, которые ответственны за порождение сложности, и создала тем самым предпосылки для более глубокого понимания того, каким образом развивался окружающий мир в целом, понимания механизмов, используя метафору Р. До-кинза, "самого грандиозного шоу на Земле" — глобальной эволюции. Однако в действительности остаётся ещё достаточно много загадок, препятствующих построению теории, охватывающей и объясняющей ход эволюционных процессов на всех уровнях развития вещества.
Одной из главных загадок остаётся вопрос о том, какие силы направляют эволюцию в сторону непрерывного усложнения. Другими словами, мы по-прежнему не знаем, как создаются сложности. Отвергнув идею жизненной силы Ламарка, Ч. Дарвин предложил в качестве движущего фактора эволюции естественный отбор, который Р. Докинз считает единственным из известных нам способов получения сложного из простого. Докинзу можно возразить, что естественный отбор так же, как жизненная сила Ламарка, оставляет не прояснёнными механизмы, лежащие в основе процесса усложнения вещества: каковы фундаментальные законы естественного отбора, неясно до сих пор. Теория естественного отбора опирается на представление о случайности (случайные мутации), но, когда речь идёт о таком масштабном, в высшей степени устойчивом, многоплановом и разнообразном явлении, как эволюция, трудно поверить, что оно развивается не по каким-то законам, а обязано своим появлением и продолжительным существованием исключительно действию случайных факторов.
Дарвинизм не даёт также ответа на вопрос о времени начала эволюционного процесса, а его возникновение описывается как разовое и случайное событие. Докинз, один из наиболее активных пропагандистов учения Ч. Дарвина, пишет по этому поводу: "Свидетельств относительно момента начала эволюции на планете у нас нет. Это могло быть событие невероятной редкости: ведь произойти оно должно было лишь однажды, и, насколько мы знаем, так это и есть. Более того,
возможно, оно произошло единственный раз во Вселенной (курсив мой. — С.Ш.)" [5, с. 429].
Указанные затруднения, с которыми сталкивается теория Дарвина (хотя и пытается их обходить), обуславливают тот факт, что у дарвинизма и сегодня много как сторонников, так и противников [6]. Одни считают, что современная наука полностью подтверждает это учение [4, 5, 7], другие отмечают, что открытия последних лет ему противоречат [8], третьи ищут новые подходы к объяснению эволюции [9—14].
На мой взгляд, немаловажная причина сложившегося в области исследования эволюции положения заключается в недооценке роли воды в процессе развития земного вещества [1, 4, 9, 15], тогда как именно вода определила механизмы глобальной эволюции [13, 16]. Глобальная эволюция началась в минеральном царстве в результате взаимодействия воды с горными породами, поскольку эта система обладает всеми свойствами диссипативных структур, способных к непрерывной эволюции [17]. Эволюция системы вода-порода п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.