Main results‎ > ‎Epi Genes Evo‎ > ‎

qeg701 rus

Хотя на сайте http://ddarwin.narod.ru/index.html было написано буквально следующее:

"И опять: статья <Что такое ген?> в одном из главных генетических журналов мира. \cite{qeg701} Все время возвращаемся к проблеме, решенной в <Демоне>: Наследование без организмов - попытка определения".

не дает покоя вопрос, если проблема уже была решена, то почему весь мир возвращается к ней вновь и вновь? Ох, надо прочесть, как и какая проблема была решена (читайте вместе и пытайтесь понять)???

Наследование без организмов - попытка определения.

Попытаемся дать определение наследуемых единиц, не обращаясь к понятию ``организм''. Сейчас нас занесет на высокогорья абстракции с их разреженным воздухом, но, как видно, деваться некуда. Традиционен такой зигзаг пути понимания: вопрос - ответ - уточнение вопроса (еще раз рекомендуем умную книгу И. Лакатоса [59]). Применительно к проблеме наследования этот путь таков: начальное представление о наследовании - объяснение - выяснение того, что же, собственно, объяснено и что нуждалось в объяснении.

То определение наследования, которое мы сейчас сконструируем, относится к биологическим системам, но не использует их разбиения на отдельные организмы. Такое разбиение обычно может быть проведено более или менее однозначно, но наша цель здесь - избавиться в этом месте от ``более или менее''.

Рассматриваемые биологические системы могут относиться к разным уровням от популяции или биоценоза до биосферы в целом. Важное содержательное условие состоит в их биологической изолированности. Напомним, что есть физическая изолированность - отсутствие физических взаимодействий с окружающим миром (малость сил взаимодействия), химическая изолированность (закрытость) - отсутствие обмена веществом с окружением (энергией можно, а веществом - нет). Биологическая изоляция в конечном итоге означает отсутствие обмена наследуемыми единицами. Здесь надо бы поставить знак опасного поворота: понятие ``наследуемая единица'' появляется до своего определения и используется в определении изолированности, которое затем будет применено при ``официальном'' введении наследования.

Теперь воспользуемся уже знакомым приемом: введем множество всех возможных состояний биологических систем. обозначим его $Z$(вспомните : $X$ - множество всех возможных генотипов).

Воспользуемся таким, на первых порах смутным, пониманием: наследуемая единица - то, чего если нет в начале, то не будет и потом. В соответствии с этим каждому множеству наследуемых единиц должно соответствовать множество всех тех состояний биологических систем, находясь в которых система несет хотя бы одну наследуемую единицу из данного множества. Такие множества состояний обладают так называемым свойством ``отрицательной инвариантности'': множество состояний называется отрицательно инвариантным, если оно недоступно извне - находясь в начальный момент вне его, состояние системы не может попасть в него и позднее. Здесь речь идет, конечно, о биологически изолированных системах.

Стоп, мы снова вошли в опасный поворот - изолированность предполагает невозможность обмена наследуемыми единицами с окружением, а мы как раз и выясняем, как определеить наследование. Но этот поворот все же не так опасен, как кажется. Реальные критерии изолированности не оперируют понятием ``наследуемая единица''. В знаменитых опытах Л. Пастера, показавшего в частности, невозможность самозарождения живых существ на малых временах, изолированной считалась колба, соединенная с атмосферой такой трубкой, что пыль не оппадала внутрь.

Отрицательная инвариантность трактуется как наличие некоторых наследуемых единиц. они не могут самозародиться - это и означает отрицательную инвариантность, недоступность извне, из тех состояний, где нет этих наследуемых единиц.

конечно, речь не об отдельной биологической системе, находящейся в строго фиксированных внешних условиях, а об ансамбле сходных систем в некотором достаточно широком диапазоне условий. Именно: не одна система, а ансамбль с общим пространством состояний. Это важно. Рассмотрение ведется не на бесконечной оси времени, а на некотором заданном интервале.

Где же определение? Да оно уже фактически дано. Множество наследуемых единиц - это то, чем одно отрицательно инвариантное множество состояний отличается от другого. Если бы мы были уверены в дискретности пространства наследуемых единиц, то сказали бы по-другому. Наследуемая единица - это минимальное отличие между отрицательно инвариантными множествами.

Звуковые атомы речи - фонемы определяются как минимальные смыслоразделяющие элементы: ``бяка'' отличается от ``бука'' фонемой. Вот и с наследуемыми единицами в принципе так же.

Самое логически слабое место - порочный круг, связанный с использованием изолированности в определении наследования и наследования в определении изолированности. Тут есть близкая аналогия с такой хорошо разработанной и в высшей степени формальной наукой, как механика Ньютона. Если при выборе систем отсчета, в которых справедливы законы механики, не обращаться к конкретным физическим телам, например, к неподвижным звездам, как, по сути, делал Ньютон, и пытаться, тем не менее, дать конструктивный критерий выбора таких систем, то обязательно возникают сложности, вызванные отсутствием общего и однозначного критерия изолированности тела от воздействия других тел.

В рассматриваемой биологической ситуации изолированность в конечном итоге означает, что материальные носители наследственности не могут проникать извне. Что это за носители и какими они могут быть - на этот вопрос не существует общего ответа. Детально изучая механизм осуществления интересующего нас свойства, с одной стороны, и накапливая знания о возможных носителях наследственности - с другой, человек приближается к пониманию того, какие системы при изучении данного свойства можно считать изолированными, изолированность каких сомнительна, а какие заведомо не изолированы.

Сейчас этот круг вопросов кажется, скорее, академическим. Но есть все же и интересные проблемы. Является ли биосфера Земли биологически изолированной системой? Странный на первый взгляд вопрос - откуда же взяться вносимым извне наследуемым единицам? Но некоторые серьезные исследователи, разуверившись в возможности объяснения возникновения Жизни на Земле, предполагают, что она была занесена извне. Гипотезу эту связывают обычно с именем известного химика С. Аррениуса, высказавшего мысль о возможности переноса частиц живого в межзвездном пространстве под действием светового излучения. Но сама идея о заражении Земли Жизнью высказывалась и за сто лет до С. Аррениуса. Приведем список основных ее сторонников, следуя В. И. Вернадскому ([21], c. 131): 1802 г. - фон Маршаль, 1819 г. - Грунтгуйден (гипотеза о переносе жизни метеоритами), 1865 г. - Г. Э. Рихтер, 1871 г. - знаменитый У. Томпсон (лорд Кельвин), примерно в то же время - Г. Гельмгольц, не менее знаменитый, 1872 г. - известный ботаник Ф. Кон. В настоящее время эту гипотезу поддерживает, например, известный астроном Ф. Хойл. Его коллега и сторонник Чандра Викрамасингхе пишет: ``...наиболее слабым звеном в неодарвинистском понимании развития жизни, пожалуй, является слишком высокая сложность микроорганизмов. Можно утверждать, что, когда были созданы (или завершены, или сформированы) бактерии, 99,99% биохимии высших форм жизни было открыто. Известно, что примерно 2000 ферментов играют важнейшую роль в довольно широком диапазоне жизни, начиная с простых микроорганизмов и кончая человеком.

Скорее ураган, проносящийся по кладбищу старых самолетов, соберет новехонький суперлайнер из кусков лома, чем в результате случайных процессов возникнет из своих компонентов жизнь'' [23].

С этой точкой зрения можно спорить, но пока не решена проблема происхождения Жизни, окончательно отвергнуть ее невозможно. Главная слабость гипотезы привнесения Жизни из космоса, делающая эту гипотезу неприемлемой для нас, состоит в том, что она есть не решение проблемы, а скорее, отказ от попытки ее решить. Где-то Жизнь все же возникла в результате химической эволюции. Предположение о том, что она возникла не на Земле ничего не объясняет, а только увеличивает игровое поле, на котором разыгрывалась добиологическая эволюция.

21. Вернадский В. И. Живое вещество. - М.: Наука, 1975.

23. Викрамасингхе Ч. Размышления астронома о биологии // Курьер Юнеско. - 1982. - Июнь. - С. 36-38.

59. Лакатос И. Доказательство и опровержения. - М.: Наука, 1967.

Comments