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 и характеризуется повышением в процессе эволюции надежности (жизнестойкости) биосферы.
Седьмой вектор характеризует непрерывное увеличение информационной емкости организмов вначале за счет совокупного генофонда биосферы, к которому присоединилась информация, накапливаемая головным мозгом. Количества информации, содержащейся в генетическом материале и мозге организмов, сравнялись при информационной емкости в несколько миллиардов бит несколько сот миллионов лет назад в каменноугольном периоде. Это была примитивная рептилия, у которой впервые имелось информации в мозге больше, чем в генах. С тех пор увеличение информации в головном мозге происходило опережающими темпами [1].
Восьмой вектор, имеющий принципиальное значение, характеризует эволюцию как антиэнтропийный процесс. В связи с усложнением строения и поведения организмов, увеличением их информационного содержания и видового многообразия биосферы происходило непрерывное увеличение в ней негэнтропии (уменьшение энтропии). Живые организмы выполняют роль своего рода антиэнтропийных насосов, выбрасывающих из себя в окружающее пространство энтропию.
В качестве девятого вектора можно отметить ускорение темпов биологической эволюции, а в качестве десятого — повышение степени независимости жизненной активности организмов от условий внешней среды. Однонаправленность взаимосвязанных векторов биологической эволюции свидетельствует о том, что она представляет собой вполне упорядоченный процесс, а возникновение человека разумного является закономерным процессом.
Бифуркация живой материи
Биологическая эволюция по Дарвину с помощью трех своих ”китов” (изменчивость, наследственность, естественный отбор) подвела живую материю к точке бифуркации, в которой от нее ’отпочковался” вид Homo sapiens. Этому виду биологическая эволюция в животную ’оболочку” вложила три новых, собственно человеческих качества: способность мыслить, трудиться и общаться с помощью языка, благодаря которым он практически вышел из-под действия естественного отбора и свое дальнейшее развитие осуществлял на основе этой триады свойств.
В биосфере параллельно стали существовать две взаимодействующие ветви живого (два ”бифурканта”), каждая из которых развивалась по своим законам: одна по Дарвину, другая — по законам человеческого разума. С переходом от собирательства и охоты к оседлому образу жизни у полезных растений и животных человек заменил естественный отбор на искусственный, а из материала неживой природы начал создавать техносферу. Эволюция последней происходила по тому же принципу, что и биологическая — от простого к сложному, от использования механических процессов через физические и химические к биологическим, реализуемым в биотехнологии и биологической нанотехнологии (БНТ). Техносфера оказала серьезное влияние на образ жизни человека, даже на его облик и физические возможности. Еще в большей мере обещает изменить природу человека БНТ.
С живой природой человечество вынуждено сосуществовать, чтобы удовлетворять ряд своих животных потребностей, без чего его собственно человеческая сущность не может себя проявить. Своей генетической принадлежности к животному миру, особенно четко осознанной после того, как Ч. Дарвин заявил о родстве человека с обезьяной, люди стали стыдиться больше, чем богатый горожанин своего малообразованного сельского родственника, забывая почему-то о том, что последний обеспечивает его пищей. Людей больше устраивала религиозная версия, согласно которой человек создан по образу и подобию Бога. Они стали предпринимать всевозможные меры, чтобы как можно тщательнее замаскировать свое родство с животными, оказывая при этом все большее давление на живую природу, внося серьезные помехи в слаженный механизм ее существования.
В процессе исторического развития люди создавали все более сложные, высокоструктурированные социальные системы, причем обычно это происходило в условиях острых конфликтов, кровавых и бескровных революций. Кроме того, они продолжили территориальную экспансию, которая после освоения районов с тяжелыми условиями проживания (Арктика, Антарктида, пустыни) распространилась на такие среды, где жизнь вообще невозможна без использования комплексных революционных технологий. Освоение глубин Мирового океана и земных недр, космического пространства под силу только разумным существам, вооруженным глубокими знаниями и соответствующей техникой. Если переход животных из водной среды на сушу потребовал коренной перестройки их анатомического строения и занял длительный период времени, то никакие изменения организма человека не в состоянии обеспечить его проживание в космическом пространстве. Даже при выходе на околоземные орбиты пришлось столкнуться с такими неприемлемыми для человека факторами, как жесткая космическая радиация, отсутствие атмосферы, невесомость и др. Еще более серьезные трудности ждут человека при организации межпланетных путешествий, освоении планет. Для этого придется создавать искусственные биосферы, способные длительное время обеспечивать естественные потребности экипажей космических кораблей. С помощью такого живого ”кокона” человек сможет совершать космические полеты, обживать небесные тела с разнообразными, непригодными для жизни условиями, защищая от них техническими средствами себя и искусственную биосферу.