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

А.Д. Королев в современной картине мира выделяет место виртуальной форме жизни. Он пишет, что виртуальная форма жизни не локализована в пространстве, не воспринимается, но определяет будущее организма. Она определяет цели экспансии, делает общение между организмами возможным, и сама актуализируется только при взаимодействии организмов друг с другом. Латентная форма жизни в отличие от виртуальной при достижении порога чувствительности потенциально доступна для восприятия. Она не определяет цель, а служит лишь для ее достижения. Восприятие копий не ведет к актуализации латентной формы жизни, поэтому особое внимание следует уделять непосредственному общению с природой и людьми. (201. 108) Виртуальная форма жизни опирается на такие активные «начала» как ферменты.

ФЕРМЕНТ. ЕГО ВИРТУАЛЬНОСТЬ КАК ПОСРЕДНИКА. Биохимики изучают ферменты – посредников в химических реакциях как биокатализаторов (белков с большими и сложными молекулами), ускоряющих химические реакции в организме. Иногда одна молекула фермента «способна» вызвать химические превращения тысяч молекул в секунду. Предполагают, что биологический катализатор действует как направляющая сила изменений. Живые клетки улавливают, сохраняют и передают энергию, заключенную в молекулах аденозантрафосфата (АТР), которые служат главным переносчиком химической энергии в клетках всех живых организмов. Клетка использует химическую энергию для процессов роста и биосинтеза своих компонентов, осматического переноса питательных веществ через мембрану клетки, а также механической работы сократительного и двигательного аппаратов. Биокатализ (ферментативный катализ) определяет жизнь на субклеточном (молекулярном) уровне.

Созидание и разрушение веществ в живой клетке протекают в строгой последовательности с помощью фермента, у которого активна не вся белковая молекула, а только центральный участок – коэнзим, ответственный за присоединение (связывание) субстрата и его превращения, а также регуляторные участки, расположенные по всей молекуле фермента и регулирующие его активность. Фермент «позволяет» атому в молекуле перейти из одного положения в другое и сразу готов проделать это с другой молекулой. Он имеет запас нужных ему атомов и возможность избавляться от ненужных атомов. В химической реакции фермент переносит атом водорода в своей ячейке («ящике»), высвобождает атом водорода в одной ячейке, а в другой связывает атомы. Фермент – белок, взаимодействующий с определенной молекулой клетки и «заставляющий» ее вступить в определенную химическую реакцию. Он влияет по очереди на множество молекул (расщепляя или соединяя 500 000 молекул в секунду). Фермент обслуживает сборку атомов внутри молекул. Он может ускорить реакцию в тысячи раз, и отдельная молекула фермента за секунду «обрабатывает» несколько тысяч молекул субстрата. Особенностью ферментов является организация ими «коллективных» действий. Ферментные комплексы напоминают завод, в каждом цехе которого протекают процессы, являющиеся частями единой технологии. Протеины перемещают химическое вещество в нужное место в нужное время. Каждый фермент регулирует определенную химическую реакцию благодаря определенной конфигурации своей молекулы и соответствия своего активного центра структуре субстрата. Он «распознает» только один определенный тип связи и ответственен за него.

Клетка функционирует как химическая машина только благодаря ферментам – катализаторам, способных ускорять различные химические реакции без сколько-нибудь заметного «потребления» самих ферментов. При этом растущие клетки могут одновременно синтезировать тысячи разных молекул белков и нуклеиновых кислот в таких количествах, которые требуются в текущий момент. Катализируемые ферментами метаболические реакции точно отрегулированы и производят лишь столько простых молекул разных видов, сколько необходимо для сборки строго заданного числа молекул нуклеиновых кислот, белков, липидов, полисахаров нужного вида. Более того, живые клетки способны регулировать синтез собственных катализаторов – ферментов. РНК, оставаясь, прежде всего информационной молекулой, способной к репродукции, выступает в качестве катализатора. Некоторые ферменты постоянно помогают добавлять молекулы. Другие удаляют молекулы, посылают их по разным путям метаболизма. Они транспортируют молекулы через клеточные мембраны, перемещают их между разными отделами клетки. ДНК могут передавать наследственную информацию только при наличии целого комплекса конструктивных материалов и специфических белковых молекул – ферментов. Биологи подчеркивают, что каждый организм непрерывно обновляет в себе вещества. В процессах метаболизма ферменты приводят молекулы в возбужденное состояние. Только возбужденные молекулы могут вступать в те реакции, которые делают живое живым, способным к развитию и поведению. Сами ферменты и катализаторы после реакции остаются в «прежнем» виде. Они не входят в состав продуктов реакции, а после нее их количество остается прежним. В ходе реакции их структура может временно измениться ввиду образования промежуточных соединений с субстратом. Отмечают, что ферменты и катализаторы не являются инициаторами реакции. Они ускоряют только те реакции, которые могут протекать самопроизвольно, но медленно. Ферменты не сдвигают химическое равновесие в обратимых реакциях, но способствуют его более быстрому достижению.

Процесс обмена веществ (метаболизм – «кипение» в обменном котле при сравнительно низкой температуре около +37 градусов по Цельсию) осуществляется при участии ферментов – белков, способствующих протеканию биохимических реакций. В клетке растений идут четыре реакции:

ферментационная – с побочным эффектом выделения углекислого газа,

гексомонофосфатная – с выделением водорода и углекислого газа и метаболического расщепления воды в физиологическом процессе, дающем клетке необходимую ей энергию,

фотофосфорилирования – с непосредственным использованием солнечной энергии для выработки фосфатов (и пигментов – хлорофиллов),

фотосинтеза – с поглощением солнечного света для синтеза глюкозы и выделением побочного продукта – кислорода.

Фотосинтез – поглощение двуокиси углерода из воздуха и использование солнечной энергии для превращения в углероды (крахмалы, сахара) происходит при помощи хлорофилла. Схема фотосинтеза: 6 СО2 + 6 Н2О + 674 кал, солнечный свет > С6 Н 12 О2 + 6 О2.

Живые системы можно сравнить с хорошо налаженным фабричным производством многочисленных химических превращений. Они великолепные пространственно временные организации с весьма неравномерным распределением биохимического материала. В них одни химические реакции «плавно» протекают в слабо неравновесных условиях, другие происходят «бурно». В ферментативных реакциях, связанных с работой генетического аппарата, выявлена роль магния. Магний молекулы хлорофилла в фотосинтезе участвует в трансформации световой энергии в химический потенциал растительной клетки. Магнием активируемые ферменты обеспечивают транскрипцию, трансляцию и репликацию генетического кода. Магний стимулирует, поддерживает геометрическую структуру двойной спирали ДНК, третичной структуры Т-РНК, влияет на каталитическую реакцию активности белка. Железо в молекуле гемоглобина определяет каталитическую активность фермента при связывании кислорода. Магний и железо как части каталитической активности центра фермента поддерживают геометрическую форму центра и пространственную ориентацию молекулы субстрата по отношению к активному центру. Это определяется электронной структурой атома металла, входящего в активный центр и его связью с атомами центра своими электронными орбитами. Магний и железо воздействуют на молекулу субстрата, изменяя ее электронную структуру таким образом, что она легче вступает в ферментативную реакцию. Они связывают фермент и субстрат при образовании ими промежуточного соединения, и стабилизирует это промежуточное соединение. Металлы, «цементируя» топологию фермента, не участвуют в поглощении радиации пигментными молекулами. (272. 526, 527) Химики создают энерго стимулирующие лекарства. Они собирают наноконтейнеры – «умные» молекулы с 8 ионами магния. Молекулы переносят к сосудам сердечной мышцы весь 25 Mg, который активирует сердце, когда среда становится кислой. При норме состояния сердечной мышцы эти ионы магния «дремлют».

ХЛОРОФИЛЛ И ГЕМОГЛОБИН – ПОСРЕДНИКИ. Хлорофилл (сложные эфирдискарбиновые кислоты) по химическому составу содержат С, О, Н, N, S, Fe, Cu, Z и др. Запись структурной формулы хлорофилла занимает целую страницу и предстает головастиком с плоской квадратной головой (хлорофилли) и длиннющим хвостом. В центре головы, словно глаз циклопа или алмаз в царской короне красуется атом магния. (Если в нем атом железа, то зеленый цвет растения меняется на красный цвет.) К. Тимирязев называл хлорофилл посредником между Солнцем и жизнью на нашей планете. Зеленое зерно хлорофилла – фокус, точка в мировом пространстве, в которую с одного конца втекает энергия Солнца, а с другого конца берут начало все проявления растительной жизни на Земле. Б.М. Козр – Поляновский в 20-е годы XX века вообще предложил считать хлорофилл отдельной жизнью, состоящей в симбиозе с растениями. Хлорофилл своими пластидами врастает в клетку, причем пластиды размножаются самостоятельно, а не от клетки. Хлорофилл – незаменимый первичный преобразователь самой низкоэнтропийной в природе энергии (силы взаимодействия) красных волн Солнца в полноценную (для животных и человека) растительную пищу. Он – антенна для уловления квантов света, который влияет на все биохимические процессы в организме человека. Химическая формула гемоглобина – красного пигмента крови и переносчика кислорода – практически аналогична формуле хлорофилла. (Еще один показатель близости растений и животных.) Этим тождеством природа показывает свое единство и необходимость человеку употреблять зеленые растения (содержащие хлорофилл) для укрепления здоровья. Клетки, которые «научились» фотосинтезу, стали превращаться в растения. Клетки, оказавшиеся неспособными к фотосинтезу, стали поедать растения и превратились в клетки животных. Между двумя «царствами» – растений и животных возникали переходные звенья, обладающее свойствами обоих. Например, эвглена зеленая двигается как животное, а питается как растение. Росянка – растение, а питается насекомыми. Предполагается, что в ходе эволюции существовали многие промежуточные переходные формы живых организмов. Они в основном утрачены, а сохранившиеся недостаточно изучены. Тайна воздействия промежуточных форм на возникновение новых форм остается не раскрытой, как и их виртуальность.

БИОСФЕРНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ. Возникновение жизни – скачок в эволюции материи, естественный этап ее развития, и Землю нельзя считать единственным космическим телом, на котором зародилась жизнь. Биосфера Земли – естественный результат биохимических изменений и включает «живое вещество» организмов. Их материальные и энергические составляющие находятся в непрерывном изменении. В состав биосферы входит косное неживое вещество (вода, атмосферные газы, горные породы), живые организмы, различающееся по своему генезису и строению. Третьим элементом биосферы являются косно – живые структуры (почвы, илы, поверхностные воды). Возникает подвижное равновесие взаимообмена и взаимовоздействия всех составляющих биосферы.

Биосферная эволюция неразрывно связана с планетарными процессами на Земле. Эпигенетическая теория эволюции исходит из возможности генетической ассимиляции модификаций, вызванных изменениями среды. Жизнь клеток формировала окружающую среду и самих себя, – писал В.И. Вернадский. Анаэробы способствовали появлению первых одноклеточных организмов фотосинтезирующих сине-зеленых водорослей, благодаря метаболизму которых в атмосфере возник свободный кислород. Присутствие свободного кислорода в атмосфере сделало возможным использование его в качестве высоко эффективного акцептора электронов в аэробном метаболизме и помогало развитию сложных зукариотических организмов – аэробов. Они были вынуждены уйти в ниши, где свободный кислород отсутствует. Эта особенность последовательной организации материи фиксирует время и направление преобразований. Жизнь на нашей планете зародилась 3,7 миллиарда лет тому назад. 800 млн. т.н. возникли одноклеточные организмы. Позднее появились многоклеточные. 550 млн. лет тому назад у организмов возникли твердый покров и скелет. 300 млн. лет появились рыбы. 65 млн. лет тому назад вымерли динозавры. 8 млн. т.н. появился общий предок человека и шимпанзе. Существовали промежуточные виды организмов в «переходах» от растений к животным. Полипы – промежуточные существа между растениями и животными. Грибы имеют свойства растения и животного. Переходные звенья имеются внутри отдельных видов животных и растений.

Эволюцию растений можно представить в виде движения реки, разделившейся на многочисленные протоки, то быстрые и стремительные, то медленные, суживающиеся и исчезающие или оставляющие старицы. При этом подобно тому, как в протоках и разветвлениях настоящей реки постоянно изменяются и количество уносимой воды, и быстрота ее движения, так изменялись и формы растений великой реки жизни: одни изменялись быстро, другие, надолго оставаясь почти без изменений. Возникновению новых типов и классов животных предшествовало появление новых классов высших растений, то есть в растительном царстве происходила как бы подготовка к жизнеобеспечению нового типа животных. Или иначе: изменение растительного мира «вело» к изменениям животного мира. Биологическая эволюция связана с изменением среды обитания вида. Изменение среды в наши дни на планете происходит настолько быстро, что исчезают многие виды. Геологические и палеонтологические исследования выявили, что отдельные виды растений и животных появлялись внезапно, сохраняли свои первоначальные структуры миллионы лет и исчезали, не перейдя в «следующий» вид. Причиной их исчезновения выступали резкие изменения среды существования (вулканическая деятельность на дне океанов и на суше, оледенение, землетрясения, засухи, эпидемии и т.д.). «Исчезновение» видов происходило с сокращением интервалов времени: 650 млн., 440 млн., 380 млн., 251 млн., 210 млн., 65 млн., 35 млн. и 10 тысяч лет тому назад. Английские и американские ученые пришли к выводу, что самая масштабная катастрофа на Земле произошла 251 млн. лет назад и привела к исчезновению 90% видов животных и растений. Катастрофа поставила точку в существовании одних видов и открыла путь для жизни других. Но до сих пор на Земле существуют стабильные формы, сохранившиеся без изменений многие миллионы лет, а некоторым микроорганизмам уже 2 млрд. лет. Приходится учитывать и тот факт, что 99,9 % ранее существовавших видов вымерло, и причины имеющегося разнообразия существующих видов определяются случайностью сложных взаимодействий. Есть основания полагать, что массовая смена видов могла произойти независимо от катастроф, которые как бы совпадают со временем, когда подготовлены все стимулы для скачка эволюции. «Знаете, как бывает: очень долго вызревает революционная ситуация, складывается по внутренним причинам потребность в изменении. А потом какой-то, пусть и незначительный, факт запускает механизм преобразования. Одни вымирают, но на их место приходят другие», – считает доктор биологических наук А. Пономаренко.

Проблема возникновения жизни остается не решенной. Живой организм существует по своим биологически законам, выступает структурой, осваивающей внешний мир, вступает в разнообразные взаимодействия с ним и другими организмами. Процесс органической эволюции предстает как: а) синтез органических соединений, б) синтез полимеров, в) развитие каталических функций у прабелковых и белковых молекул, г) самосборка микромолекул и образование мембран, д) организация и функционирование прокариотов, е) развитие эукариотов, ж) функционирование многоклеточных организмов, з) эволюция функций животных, и) антропосоциогенез. Жизнь определяют как прохождение моментов изменения состояний организмов: рождение, созревание, размножение, смерть. Выделяют внутренние свойства, качественные отличия (обмен веществ, идущих на физическом, химическом, механическом основании), выявляют генетические свойства наследственности (сохранение и передача сообщений, записанных в хромосомах «химическим алфавитом»).

ЧТО ОПРЕДЕЛЯЛО ХОД ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ?

К 1859 году с появлением книги Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» идеи эволюции оказались в центре внимания ученых и общественности. Дарвин рассматривал влияние окружающей среды на изменения организма, считал, что в основе биологического развития лежат случайные наследуемые вариации, постоянно проявляющиеся у отдельных особей и выступающие источником изменения вида. В книгах Дарвина нет гипотезы возникновения флоры и фауны на планете Земля, нет анализа эволюционных изменений организмов.

Изменение видов зависит от воздействия изменяющейся среды обитания на организмы и им, чтобы выжить приходится приспосабливаться к новым условиям. Ныне обнаружено, что приспособляемость видов эволюционирует. Происходит эволюция всей экосистемы, но не раскрыты причины и ход процесса возникновения нового, не бывшего ранее вида. Не выявлена созидающая сила вида, который обращает себе на пользу изменившиеся внешние обстоятельства существования.

МУТАЦИИ. Акт мутации – случайные изменения в ДНК, разрыв фрагментов хромосомы под воздействием неизвестных факторов. Возможно, в число таких факторов входит влияние неизвестного вида излучения, рассеянных пучков энергии в Галактике, вспышек сверхновых или подземного радиоционного всплеска. Мутация – разрушение какой-либо генной «линии» вида. С самого начала эволюции белков цистин в хороводах замен аминокислот накапливался, а пролин терялся. Аминокислоты, появившиеся в генетическом коде первыми, сейчас теряются, а те, которые появились позднее, сохраняются.

Некоторые исследователи считают, что материалом естественного отбора служит наследственная изменчивость, а ее «спутник» – мутация (неопределенная изменчивость, когда незначительные изменения в первом поколении усиливаются в последующих, наследуются в генетическом материале половых клеток). Мутации вида приводят к возникновению «новичков», которые выживают, превращаясь в доминирующий тип не на старой, а на новой территории, куда их вытесняют особи прежде доминирующего вида. (Новый вариант вида закрепляется в изменившейся среде.) Изменение сложных систем не протекает по сценарию непрерывного линейного нарастания. Периоды интенсивного развития закономерно сменяются замедлением и попятным движением с частичной деградацией. Чем интенсивнее развитие, тем менее устойчивы его «продукты». Чем сложнее система, тем больше у нее неустойчивых мест – точек бифуркации, в которых возможна ее перестройка и переход к новой устойчивости. С.Д. Хайтун считает, что вектор универсальной эволюции образует мутовки, проходящие: 1. Поэтапное возрастание сложности. 2. Интенсификацию метаболизмов (новых способов потребления вещества, энергии, информации). 3. Интенсификацию круговоротов взаимодействий. 4. Рост целостности (системности) структур. 5. Рост связности «всего со всем» и открытости систем. 6. Поэтапное возрастание разнообразия форм. 7. Возрастание степени фрактальности эволюционных систем и Вселенной в целом. 8. Нарастание степени негауссовских распределений. (465. 47) Он полагает, что на очередной «этаж» эволюции прорываются ветви мутовок, обеспечивающие наиболее интенсивные метаболизмы.

Другая группа биогенетиков полагает, что мутация и генетическая изменчивость – вовсе не причина эволюции, а ее результат. Постоянство вида может нарушаться мутациями, но никогда не ведет к их эволюции. Мутации не прокладывают новые пути развития, а лишь закрепляют достигнутое и каждому последующему поколению не приходится начинать все сначала. «Сдвиги» генных частот происходят за счет включения и выключения различных генов, не ведут к созданию новых генов. Современный дарвинизм исходит из гипотезы генетической неопределенной изменчивости, выражающейся в возникновении спектра возможных состояний фенотипа и предаптации. Согласно системно-генетическому принципу эволюции сначала формируется жизненное пространство, экологическая ниша, предполагающая появление некоторой новой экзистенциальной нормы. В нем идет эволюция динамики живого, преобразование его функций и морфологической перестройки. В предельно обобщенной форме суть современного понимания эволюционного процесса может быть выражена тремя основными положениями. 1. Эволюция жизни шла как адаптогенез – непрерывный процесс приспособления живых организмов к изменяющимся условиям внешней среды. 2. Изменением частот генов в популяциях (преобразованием генетической структуры популяций). 3. Механизм эволюции содержал отбор организмов – носителей различных генов и генных комплексов, усложнение организмов, проявление особых закономерностей, присущих только живым существам. Живое выступает как система со структурой, осваивающей внешний мир. Самовоспроизведение, биологическое упорядочение направляется информацией. Передача информации в «неустойчивых» условиях ведет к ошибкам ее «приема», ведет к мутациям. Номогенез (греч. nomos – закон) протекает по внутренним закономерностям, не сводимым к воздействиям внешней среды. Уже в 1922 г. Л.С. Берг полагал, что наследственная изменчивость закономерна и упорядочена (гомологическими рядами), а естественный отбор не движет эволюцию, но лишь «сохраняет норму», что всему живому присущи реакции на воздействие внешней среды, направленные на усложнение организации ради самосохранения. Молекулярная биология не нашла причин, по которым современные виды можно считать произошедшими из прежде существовавших видов. На молекулярном уровне существующие виды сохраняют ту же самую структуру, что имели когда-то. В «естественной классификации» видов значимой оказалась монофилия – общность происхождения.

В эволюции живого длительные периоды «спокойного» существования прерываются кратковременным «взрывным» образованием крупных таксонов, масштабных отрядов или классов. С.Д. Хайтунг выдвигает идею «эффекта перетряхивания» эволюционизирующей системы, когда изменяется ее структура и это зависит от среды. Л. Берг в работе «Номогенез» писал, что эволюция не случайный, а закономерный процесс. С. Мейен не соглашался с постулатами Дарвина и отмечал, что формы живого – не произвольная коллекция результатов множества случайных и независимых процессов, а единый ансамбль, выстроенный по единому плану – закону, который сводится к свойствам основных «кирпичиков» (биологических молекул), составляющих живое. Жизнедеятельность каждого организма включает не только уравновешивание его отношений со средой и с падающим на него потоком стимулирующих воздействий, но и активное преодоление среды, определяемое моделью «потребного ему будущего». «Внутренний» напор жизни растений различен и определяет их жизненную стратегию. Виоленты – растения силовики – очень активно захватывают жизненно важные ресурсы и держат их под контролем. Патиенты – терпеливцы – могут произрастать в условиях постоянной нехватки ресурса (влаги, солнца, тепла, минералов и т.п.) Эксплеренты – заполняющие – характеризуются высокой скоростью роста, способны быстро занять освобождающееся пространство, но не могут долго его удержать, вытесняются более сильными конкурентами.

Современные генетики выявляют взаимодействие мутирования, генетического дрейфа и естественного отбора. Последний или способствует сохранению гена, или устранению его в популяции. Случайный характер мутаций вызывается тем, что природа «не знает» своих конечных состояний, мутирует «наугад». Э. Бриттен и Э. Дэвидсон выдвинули идею о зависимости макро и всей прогрессивной эволюционной мутации регуляторных генов в противовес микроэволюции, вызываемой изменчивостью структурных генов. Эволюционные генетики ищут механизмы эволюции на уровне организации генов в процессе онтогенеза. Наследственность закрепляет и поддерживает новые типы сложившегося разнообразия, прошедшие своего рода «селектор» – естественный отбор. Возникновение новых органов, типов организации, таксонов, видов (на основе прерывного равновесия и скачкобразного развития) происходит при «суммировании» мелких мутаций. Частота спонтанных мутаций зависит от многих причин и в первую очередь от работы ДНК. В механизме мутаций большое место принадлежит молекулярным процессам самоорганизации и случайным процессам, таким как дрейф генов.

В 1969 году (повторно в 1979 г.) вышла книга трех авторов – Н.В. Тимофеева – Ресовского, Н.Н. Воронцова и А.В. Яблокова «Краткий очерк теории эволюции» с изложением синтетической теории эволюции, объединяющей дарвинизм и генетику 60–х годов. Носителями мутаций биологических форм движения выступают ДНК и РНК. Обнаружение процесса их возникновения привело бы к раскрытию «тайны» происхождения жизни. Клетка, проявляя самоактивность, «считывает» свои генетические тексты, переводит их в тексты РНК, создает аминокислотные последовательности, используя физико-химические взаимодействия. В ближайшие годы будет создана копия простейшей бактериальной клетки, у которой всего 343 гена. Очень простой организм будет изготовлен чисто химическим методом, – считает Н.В. Артюхов. (ФН, № 1, 2010, с.88). Человеческий код ДНК несет информацию о 80 тысяч разных белков. Гены в клетках организма взаимодействуют друг с другом посредством своих продуктов – белков.