Векторы эволюции

Ю.П. Фролов

Введение

Одно из наиболее удивительных явлений, с которым человек постоянно встречается, — жизнь. Хотя для нее не выявлены четкие признаки, абсолютно отсутствующие у неживой материи, отличить живое от неживого обычно труда не представляет. Принято считать, что жизнь присуща биологическим системам, встречающимся только на Земле. Поэтому современная биология — это наука о земной жизни (геобиология). Есть ли жизнь на других планетах Солнечной системы и существовала ли она в прошлом, неизвестно, равно как и возможные формы ее проявления. Поэтому жизнь рассматривается как уникальное явление, каким-то образом рожденное неживой природой и проявившееся в виде колоссального многообразия, казалось бы, никаким образом не связанных между собой форм. Тем не менее, путем кропотливой работы биологов были выявлены экологические связи между этими организмами, а также установлено, что все они происходят от одного корня, в своем многообразии представляют собой срез широко разросшегося генеалогического древа и имеют разный исторический возраст. Поскольку рост имеет направление, то есть является величиной векторной, то имеет смысл попытаться выяснить, по каким векторам происходила эволюция различных параметров биосистем.

Системообразующие факторы

Между элементами (подсистемами), входящими в состав системы, всегда существуют определенные связи, благодаря которым она образуется и существует. Системообразующие связи (факторы) имеют разную природу: как материальную, так и не поддающуюся количественной оценке — духовную. Достойным удивления является то обстоятельство, что системообразующие факторы при формировании системы не исчезают бесследно, уравновесив друг друга. Вместо них появляются новые системообразующие факторы, формирующие системы более высокого уровня сложности (надси- стемы). Возникновение новых системообразующих факторов является двигателем развития материи, раскрывающим все ее потенциальные, ’’дремлющие” в зародыше свойства. Неуничтожимость системообразующих факторов является, по-видимому, одним из имманентных свойств систем.

Иерархия систем

В известном нам материальном мире существует иерархия систем, непрерывно восходящая от более простого уровня к более сложному. Это восхождение происходит благодаря действию системообразующих факторов, которые для своей реализации требуют определенных условий. Так, в мире физических систем одним из таких условий является температура. При колоссальных температурах, имеющих место в начальные моменты Большого взрыва, существовали лишь элементарные частицы. По мере понижения температуры стало возможным формирование ядер, атомов, простых молекул, макромолекул, из которых затем образовались первые биологические системы. Для каждого из названных видов систем имеется значение энергии (температуры), превышение которой ведет к разрушению связей, удерживающих элементы системы в ее составе. В энергетическом ряду биологические системы занимают одно из последних мест (разное для каждого конкретного организма) в отношении возмущающих факторов, к числу которых относится и температура. Поэтому в эволюции нашей планеты биологические системы возникли одними из последних, после физических и химических систем, когда температура окружающей среды понизилась до значений, совместимых с существованием протоклеток.

Если целесообразность строения биосистем легко объяснима с позиции теории эволюции, то существование иерархии системообразующих факторов приходится воспринимать как данность, как внутренне присущее свойство систем, подобное, например, заряду элементарных частиц или массе тел.

Векторы биологической эволюции

Биологическая эволюция в современном понимании представляет собой необратимый процесс исторического изменения живого, то есть обладает свойствами вектора: направленностью во времени и скоростью изменения значений своих параметров. Обращает на себя внимание ряд параметров, характеризующих живое, которые связаны между собой и в процессе эволюции в целом изменяются в одном направлении. Речь идет о магистральном направлении эволюции, не учитывающем случаи локальной ’’турбулентности”, например, упрощение строения организмов при переходе их к паразитическому образу жизни. Рассмотрим основные векторы биологической эволюции.

Первый вектор направлен в сторону увеличения видового разнообразия организмов биосферы. Хотя и происходило вымирание различных видов, особенно при глобальных природных катастрофах, общее количество их непрерывно возрастало.

Второй вектор характеризует увеличение площади ареалов, занимаемых организмами. Территориальная экспансия перекинулась из водной среды на сушу и в воздушное пространство. Это обстоятельство в основном способствовало появлению первого вектора.

Третий вектор — увеличение размеров организмов от микроскопических прокариот до крупных млекопитающих.

Четвертый вектор — усложнение строения организмов, одной из предпосылок которого явилось увеличение их массы, а также необходимость приспосабливаться к менее благоприятным, чем водная среда, условиям существования.

Пятый вектор направлен в сторону увеличения сложности поведенческих реакций, обусловленного необходимостью приспосабливаться к резким сезонным изменениям, более разнообразным характером среды обитания и многообразием видов, с которыми приходится вступать в те или иные взаимоотношения.

Шестой вектор обусловлен существованием пяти названных выше векторов