velikol.ru
1

САМООРГАНИЗАЦИЯ ЖИЗНИ

Соков, Л.А., г. Челябинск,

levsokov@yandex.ru

«Твари Земли являются созданием

сложного космического процесса»….

В.И. Вернадский

SELF-ORGANISATION OF LIFE

Sokov, L.A., Chelyabinsk


А. САМООРГАНИЗАЦИЯ ЖИВОГО. Водные растворы имеют одни и те же законы. Поэтому общие показатели океанической воды и плазмы крови: набор химических элементов, их растворимость и взаимодействие с органическими веществами, буферные системы, pH и т.п. … имеют качественно количественные черты сходства.

Существует большое количество схем происхождения жизни. Практически во всех схемах выделяются одни и те же стадии происхождения и эволюции живого.

Переход от самоорганизации «предбиотического первичного супа», до самосборки генетического кода и появления первой клетки (организма) по задумке исследователей находится между 2 и 3 стадией [Галимов, 2009, с.131, Рис. 3.9]. Самоорганизация в предбиотической стадии происходит как бы сама самой. В фазе хаоса. Однако, как показано ранее автором, протеиноиды (и белки плазмы крови) при своем появлении в водной среде уже имеют жесткую квантово-волновую организацию по главному n и суборбитальному l квантовым числам и записываются графически в виде периодической функции по Z. Взаимодействие химических элементов с органическими веществами океанической (любой) воды, как и с белками плазмы крови, можно ориентировочно по подгруппам периодической системы представить в виде ряда:

IA < IIA < d-, f-элементы, p-металлы > VIIA > VIIIA подгруппы.

Этот ряд, несомненно, определяет основные механизмы самоорганизации живого [Соков, 2009; 2010; 2012]. Основная масса протеиноидов связывается d-элементами 4-го периода, они более доступны, так как их на порядки больше создается в ядерных реакциях, чем d-элементов 5-7-го периодов. d-Элементы 4-го периода входят в состав большинства металлоферментов.

Оцифровка мононуклеотидов (цепочек нуклеотидов, фрагментов ДНК будущих геномов) в океанической воде происходит уже на первичной квантово-упорядоченной матрице протеиноидов [Соков, 2009]. Это взаимозависимые и взаимосвязанные процессы.

Это критическая точка предбиотической химической самоорганизации, во время которой из хаоса разнообразных химических соединений в водной среде возникает порядок. Хаос → порядок! = матрица протеиноидов.

С учетом открытия матрицы протеиноидов, первичной матрицы, с которой, собственно и начинается процесс самоорганизации живого, схема самоорганизации живого может выглядеть следующим образом:

  1. Самоорганизация, самосборка первичного барионного вещества: первичной неорганической и органической среды – предбиологических молекул, макромолекулярных систем: аминокислоты, протеиноиды, цепочки нуклеотидов, …, появление квантово-упорядоченного «предбиотического первичного супа» – матрицы протеиноидов;

  2. самоорганизация, оцифровка нуклеотидов будущих геномов на матрице протеиноидов – квантово-упорядоченном «предбиотическом первичном супе», возникновение генетического кода.

Химическая реакция – это квантовое событие, квантовый процесс. Химическая реакция определяется химическим соответствием, то есть информационные единицы (барионного вещества) всегда реагируют, взаимодействуют, в зависимости от условий, только определенным образом и с определенными информационными единицами или с ограниченным набором других информационных единиц. Это – базовый принцип матрицы. Барионное вещество снабжено функцией последовательного квантового матричного упорядочивания.

Это реальный квантовый механизм, который организует протеиноиды в водной среде по главному квантовому числу n и суборбитальному числу l. Протеиноиды самоорганизуются суперматрицей барионной материи, а нуклеотиды – матрицей протеиноидов.

Оцифровка нуклеотидов вторична и происходит на уже квантово-упорядоченной матрице протеиноидов, то есть совершается в фазе порядка. При этом сначала используется энергия химических связей, а с возникновением «стационарных систем необратимых связей» и потоки энергии через АТФ.

Во всех стадиях самоорганизации, происхождения жизни имеется четкая, жесткая физико-химическая организация – квантово-механическая матричная упорядоченность первичной среды на планете.

К первичному материалу самоорганизации живого на 1-2 стадиях относятся химические элементы, соли, обладающие определенными свойствами, принимающие участие в различных физических, физико-химических процессах:

  1. Молекула № 1 – вода, недавно обнаруженные квантово-механические свойства воды могут определять ее «поведение» в живых клетках [http://arxiv.org/abs/1101.4994; http://lenta.ru/news/2011/02/07/ water/];

  2. Вода, в которой в определенной пропорции растворены все изотопы химических элементов периодической системы;

  3. Вода и ее нерастворимые соли;

  4. Вода, взвеси, газообразные вещества;

  5. Количественное соотношение между химическими элементами океанической воды и электролитами плазмы крови биологических объектов сходно;

  6. Океаническая вода представляет собой раствор, ненасыщенный химическими элементами, как и плазма крови;

  7. Основными буферными системами океанической воды и плазмы крови являются карбонатная, фосфатная, органическая (белковая) и т.д. буферные системы;

  8. pH океанической воды близок к pH внутренних сред организма;

  9. Процентное соотношение между главными составляющими элементами морской воды всегда постоянно [http://www.naxodka.info/sea/salt.html], как и в животном организме;

  10. Представители IА подгруппы и VIIIА подгруппы (элементы s-, p-блоков) в океанической воде не связываются с органическим веществом (протеиноидами), как и в плазме крови не связываются белками;

  11. Химические элементы d-, f-блоков, p-блока металлов в океанической воде и плазме крови в значительной степени связаны белками и органическими (белковоподобными) веществами [Соков, 2009; 2010; 2012].

То есть это практически готовая внутренняя среда биологических объектов.

Третья стадия – самоорганизация и формирование, эволюционирование генетического кода, его непрерывное самосовершенствование, самоперепрограммирование, которое продолжается и сейчас.

Итак, найдено, формирование генетического кода (белковой нуклеотидной матрицы) происходит на уже упорядоченном «первичном бульоне», на матрице протеиноидов – в фазе порядка! На матрице протеиноидов возникает порядок (матрица) следующего уровня – геном (белково-нуклеотидная матрица). Самоорганизация живого завершена? Или продолжается?! Или дальше работает только естественный отбор и мутации? Или последующая эволюция (изменение) геномов, появление их разнообразия происходит, в том числе и с помощью законов самоорганизации?

Б. ЭВОЛЮЦИЯ (от лат. evolutio, развертывание) ЖИВОГО. Нужно различать два естественных разноуровневых механизма: самоорганизацию барионного вещества в виде макро- микрообъектов и отбор наиболее функционально приспособленных биологических объектов к условиям среды, социума. … Теория естественного отбора Ч. Дарвина и А. Уоллеса [Wallace, 1855; 1859; http://biogeografers. dvo.ru/pages/0253.htm], а также ее более совершенный вариант – синтетическая теория эволюции, являются теориями адаптации путем отбора наиболее приспособленного живого вещества к меняющимся условиям внешней среды и социума.

D.C. Dennet (1995) считает – дарвинизм это не только блестящая, но и опасная идея. За пределы этой «опасной идеи» естествоиспытатели не могут выйти уже более 150 лет.

Э.М. Галимов пишет: «Для меня, как для ученого, исходной позицией является научная теория эволюции. Однако предлагаемое современным дарвинизмом объяснение эволюции посредством естественного отбора не вызывает удовлетворения. Теория естественного отбора не помогает понять, как возникла жизнь. … Мутация, т.е. случайное повреждение ДНК, рассматривается дарвинизмом в качестве единственной предпосылки эволюционных изменений» [Галимов, 2009, с.5, 22].

А.П. Акинфьев (1995) считает «ни размеры генома, ни молекулярная его структура не находятся под контролем естественного отбора, и поэтому их изменения в эволюции неподвластны дарвинистским интерпретациям».

«Биосфера представляет собой генный океан. В этом океане преобладающей формой существования генов являются короткие цепочки нуклеотидов, цепочки ДНК, вирусы, бактерии. Ничтожное по объему место в этом океане занимают сложные геномы. Генный океан является тем резервуаром, в обмене с которым совершается эволюция сложных геномов» [Галимов, 2009, с. 133].

«Имеются сообщения, что фрагменты ДНК погибших бактерий, растворенные в морской воде, могут встраиваться в чужеродный геном (Chiura, 1997; Paul et al., 1993). Концентрация вирусов в морской воде имеет порядок 1010 в одном кубическом метре (Bergh et al., 1989). Даже если возникновение нового генома этим путем крайне редко, с вероятностью 10-20, то и тогда, как отмечает Дж. Фурман, при объеме населенного организмами моря 3,6∙107 км3 и при частоте смены поколений приблизительно в один день, вероятность эволюционного события составит около миллиона ежедневно (Fuhrman, 1999). В последнее время в литературе появляются предположения, что эволюция может осуществляться путем комбинирования отдельных генов, их блоков и последовательностей еще более высокого уровня (Marcotle et al., 1999; Overbeek et al., 1999; Bork et al., 1998)» [Галимов, 2009, с. 136-137].

Существует два основных вида размножения: бесполое и половое. Перенос информации в живом может осуществляться простым делением родительских клеток на дочерние клетки. В этом случае генетическая информация у дочерних клеток остается практически без изменения и не отличается от генетической информации родительских клеток. При половом, вертикальном переносе генов информация переходит к детям от обоих родителей почти в равной степени. В том и другом случае возможны дополнительные разнообразные способы горизонтального переноса «чужих» генов.

В океане гены могут передаваться от одной бактерии к другой с помощью частиц – агентов переноса генов: gene transfer agents, GTA [http://eco.rain.ru/info/20101001/281052144.html; http://www.popmech.ru/article/7902 -gennaya-pochta/; http://novinkor.novo-sbirsk.ru/archivve_new. php?id=38]. Горизонтальный перенос генов может происходить при прямом контакте клеток с помощью плазмид, бактериофагов [http://novinkor.novo-sbirsk.ru/archivve_new. php?id=38].

Основные механизмы горизонтального переноса генов [Марков, 2008А]:

  1. Конъюгация (целенаправленная передача ДНК одним организмом другому).

  2. Трансформация (захват клеткой «чужой» ДНК из внешней среды).

  3. Трансдукция, перенос в составе вирусов, плазмид, МГЭ.

  4. Перенос в симбиотических и т.п. системах при физическом контакте клеток.

  5. «Случайное» включение чужих генов в ходе репарации разрывов ДНК, особенно при нарушении целостности мембраны.

  6. Половой процесс (слияние гамет + редукционное деление, кроссинговер).

Процесс наращивания, усложнения и усовершенствования генома сформировался у протоклеточных, функционирует сейчас и будет функционировать в будущем. Процесс симбиогенеза может осуществляться, в том числе и с помощью ретровирусов, во временных рамках геологических эпох.

В настоящее время найдены различные механизмы самосборки и самоперепрограммирования, функционирования генома:

  1. Формирование простейших форм геномов на первичной матрице протеиноидов [Соков, 2012].

  2. Встраивание цепочек, фрагментов ДНК, отдельных генов и геномов в существующий геном:

a) Перенос (поток) генов (англ. gene flow, gene migration) – перенос аллелей генов из одной популяции в другую;

B) Перенос отдельных генов, их блоков, последовательностей, геномов между геномами может осуществляться вирусами, плазмидами, бактериофагами, … gene transfer agents, GTA и т.п.

  1. Дрейф генов (англ. genetic drift [Райт, 1931]) или генетико-автоматические процессы в популяциях [Дубинин, Ромашов, 1932].

  2. Нейтральная теория молекулярной эволюции – случайный дрейф мутантных генов, которые нейтральны или почти нейтральны [Kimura, 1968].

  3. Симбиогенез геномов.

  4. Кооперация геномов и, очевидно, другие механизмы….

[Kimura, 1968; King, Jukes, 1969; Kimura, Ohta, 1971, цит. Галимов, 2009, с. 28; Марков, и др., 2005; Марков, 2008; 2008А; Хлебович, 2006; Савинов, 2006; 2007; http://eco.rain.ru/info/20101001/281052144.html ; http://www.popmech.ru/article/7902-gennaya-pochta/; http://novinkor.novo-sbirsk.ru/archivve_new. php?id=38].

Геномы сами самоорганизуются и сами самоперепрограммируются мобильными генетическими элементами. Это физический информационный процесс, протекающий на фоне физической эволюции барионной материи. Генофонд планеты – это сетевая структура информационных взаимодействий.

Филогенетическая модель это многомерное пространство, в котором «геномы организмов черпают генетический материал из общего генетического пула планеты» [Галимов, 2009, с. 140]. То есть существуют механизмы биосферного (и космического?) взаимопроникновения генов в геномы (в доменах между эукариотами, бактериями, археями), которые участвуют и определяют формирование филогенетической модели живого на планете и космосе. Видообразование происходит, в основном, с помощью механизмов самоорганизации геномов, а адаптация к внешней среде, в значительной мере, с помощью механизмов естественного отбора геномов.

Исходя из изложенного, можно считать, что происхождение и эволюция живого происходит, в том числе, с помощью первичных постоянных процессов самоорганизации, которые синтетическая теория эволюции не учитывает.

Филогенетическая самоорганизация генома и видообразование происходит по стреле времени, и определяется двумя разнохарактерными, синергетическими группами процессов:

  1. Физико-химическими автоматическими механизмами, определяющими самоорганизацию жизни, в последующем процессами самоперепрограммирования и усовершенствования живых систем с помощью цепочек нуклеотидов ↔ ген ↔ геном → клетки, организмы, высшие организмы → цивилизация,… с использованием геномов и фрагментов геномов из общего генетического (космического?) океанического и наземного пула планеты, при формировании сложных геномов, с помощью вертикального и/или горизонтального переноса или дрейфа генов, а также в дальнейшем эпигенетическими механизмами, симбиогенезом…;

  2. Факторами, препятствующими этим процессам. Физической (радиационной естественной и искусственной) эволюцией изотопного химического элементарного состава. Резким изменением качественно количественных характеристик космических полей, потоков космических частиц. Космическими, геологическими, биосферными катастрофами, климатическими и экологическими факторами, нарушением экосистемных, популяционных, социальных взаимодействий, изменяющими взаимоотношения между доменами (наполнением и направлением пищевых потоков) научно-техническим прогрессом цивилизации.… Войнами, охотой, пандемиями, которые могут изменить или уничтожить вид, род, семейство, отряд и т.п. Все это, так или иначе, влияет и определяет интенсивность процессов мутагенеза и естественный отбор.

Итак, не дарвинизм во всех его вариантах является основным механизмом эволюции живой материи, а независимый, запущенный в результате Большого взрыва… процесс самоорганизации, самосборки информационных самопрограммирующихся структур. Шведский биолог А.Лима-де-Фария (1991) предложил теорию «автоэволюции физического мира» и термин «автоэволюция». Автоэволюция – эволюция без отбора, по мнению этого автора, состоит из трех эволюционирующих процессов: эволюции элементарных частиц, химических элементов, минералов, предшествующих биологической эволюции и канализировавших ее. Несомненно, барионная материя Вселенной физически эволюционирует. Можно расширить предложенные идеи и говорить о многоуровневой синергетической эволюции и самоорганизации множества объектов, возникших из космической сингулярности.

Самоорганизация обязательный квантовый механизм упорядоченности, направленный по стреле времени. Самоорганизация барионной материи происходит с помощью 2-х уровневого мультиматричного механизма планеты. Самоорганизация – сложный мульти-мультиматричный механизм, состоящий из иерархии множества разноуровневых макро- и микропроцессов, первичных обязательных и вторичных, частных, местных (Соков, 2012).

Физическая эволюция барионной материи, самоорганизация живого и естественный отбор – взаимосвязанные процессы, составляющие единый механизм дифференциации (дивергенции и диссипации) первичной материи. Самосборка живого вещества происходила, происходит (и будет происходить) фрагментами нуклеотидов, блоками, генами, геномами по принципу конструктора Лего. Естественный отбор + мутации – «случайные процессы», определяются внешними причинами и являются в большей степени механизмами адаптации. Процессы самоорганизации вещества и состояние внешней среды взаимозависимы и координируются между собой механизмом обратной связи.

Самоорганизация – это сквозной процесс эволюции костного и живого вещества, является основополагающим законом, на котором нанизаны остальные базовые законы естествознания, в том числе и естественный отбор.

Литература

  1. Акинфьев, А.П. Острова в океане, или парадоксы эволюции генома / А.П. Акинфьев // Знание-сила, 1995. № 8, http://www.arbuz.uz/genom.html

  2. Галимов, Э.М. Феномен жизни: Между равновесием и нелинейностью. Происхождение и принципы эволюции : монография / Э.М. Галимов. Изд. 3, стереот. . – М. : URSS, (2001; 2008) 2009. – 256 с.

  3. Лима-де-Фариа А. Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции: пер. с англ. – М. : Мир, 1991. – 455 с.

  4. Марков, А., Ванюшин, Б., Костинский, А. Геном человека и эпигенетика. Программы: Время: Мир. Ведущая Лагутина И. – Режим доступа : http://www.svoboda.org/ programs/tw/2005/tw.031105

  5. Марков, А.В. От Ламарка к Дарвину…и обратно / А.В. Марков // Экология и жизнь, №1, 2008. – Режим доступа : http://elementy.ru/lib/430567?context=3034127

  6. Марков, А.В. Горизонтальный перенос генов и эволюция / А.В. Марков // Доклад в Институте Общей Генетики, 13 ноября 2008 г, 2008А; http://www.evolbiol.ru/lgt2008/lgt2008.htm

  7. Соков, Л.А. Самоорганизация и последующая эволюция живого вещества во Вселенной одно из свойств барионной материи / Л.А. Соков // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем : сб. статей VI Международной научно-технической конференции (май 2009). – Тольятти : Изд-во ПВГУС, 2009. – (С. 6-20) 154 с.

  8. Соков, Л.А. Матрица! / Л.А. Соков // Синергетика природных, технических и социально-экономических систем : сб. статей VIII Международной научной конференции. – Тольятти : Изд-во ПВГУС, 2010. – (С. 7-19) 284 с.

  9. Соков, Л.А. Происхождение жизни. Мультиматрица (from stardust to men) : монография. – Изд. 2-е / Л. А. Соков. – Челябинск : Изд-во «Челябинская государственная медицинская академия», 2012. – 412 с.

  10. Савинов, А.Б. Биосистемология (системные основы теории эволюции и экологии) / А.Б. Савинов. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2006. – 205 с.

  11. Савинов, А.Б. Проблема новой эволюционной парадигмы (философский, системный и общебиологический аспекты) / А.Б. Савинов // XXI Любищенские чтения. Современные проблемы эволюции. – Ульяновск : Ульяновск. Гос. Пед. Ун-т, 2007. – С. 60-72.

  12. Хлебович, В.В. Новое окно в эпигенетику / В.В. Хлебович // Природа. – 2006. - № 7. – С. 4-15.

  13. Dennet, D.C. Darvin's Dangerous Idea. Evolution and the Meanings of Life. Touchstone Book. Publ. by Simon& Schuster, N. Y. 1995. – 587 p.

Резюме. Протеиноиды самоорганизуются суперматрицей барионной материи, а нуклеотиды – матрицей протеиноидов. Самоорганизация – это сквозной процесс эволюции материи, является основополагающим законом, на котором нанизаны остальные базовые законы естествознания.

Summary. Proteinoids self-assemble supermatrices baryonic matter, and nucleotides - proteinoids matrix. Self-organization - through a process of evolution of matter is the fundamental law on which are strung the rest of the basic laws of science.