Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции - Лима-де-Фариа А.
ISBN 5-03-001929-4
Скачать (прямая ссылка):
Основой эволюции элементарных частиц является их соединение
Биологическое вещество образуется путем соединения молекул, которые в свою очередь представляют собой комбинации атомов. Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Процесс соединения прослеживается и дальше. Протоны и нейтроны, видимо, состоят из элементарных частиц, названных кварками. Протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего, а нейтрон — из одного верхнего кварка и двух нижних (Mulvey, 1979).
Считают, что взаимодействиями между лептонами и кварками определяется природа четырех видов сил: гравитацион-
ных, электромагнитных (связывающих ядра с электронами в атоме), сильных взаимодействий (ответственных за взаимодействие протонов и нейтронов в ядре) и слабых взаимодействий (при которых происходит распад ядер радиоактивных элементов). Считается, что слабые взаимодействия п электромагнитные силы имеют общую природу (Haber, Капе, 1986).
Принципы, лежащие в основе эволюции элементарных частиц
Исходя из современного состояния физики частиц, можно заключить, что эволюция элементарных компонентов материи подчинялась следующим принципам.
1. Элементарные частицы прошли свой эволюционный путь и имели своих предшественников.
2. Эволюция эта протекала в основном с чрезвычайно большой скоростью, взрывоподобно.
3. На эволюцию уже изначально были наложены строгие ограничения, которые канализировали процесс.
4. Более крупные частицы образовывались путем соединения элементарных частиц в пары или в группы.
5. В образовании новых частиц участвуют структуры и антиструктуры.
6. В эти процессы заложены принципы симметрии.
7. Изменчивость обусловливается в основном разным комбинированием частиц.
8. Изменения происходят скачкообразно.
9. Ограничения налагаются уже на первичные структуры: электроны могут находиться только на строго определенных орбитах, число видов нейтрино ограничено.
10. Среди элементарных частиц обнаруживается более высокая степень упорядоченности, чем ранее предполагалось.
Эти принципы крайне важны для понимания биологической эволюции, потому что они уже на изначальном уровне задают закономерности и характер канализации, направлявшей все последующее развитие.
Глава 5
Физический импринт
Данные, которые прежде считались имеющими отношение лишь к физиологии растений и животных,
теперь приобретают значение для понимания эволюции
Книги, посвященные вопросам эволюции, составляют внушительный список. Однако ни в одной из них, насколько я знаю, ни тяготение, ни магнетизм или электричество (если взять хотя бы только эти физические факторы) не рассматриваются в качестве основных механизмов, направляющих процесс развития. Полагают, что вся эволюция прокариот и эукариот направляется генами, а потому основные физические факторы упоминаются редко или вовсе не учитываются.
Вместе с тем в книгах по физиологии растений и животных такие явления, как действие гравитации на растения или влия* ние света на поведение животных, обсуждаются весьма подробно. Эти факторы, однако, исследователи рассматривают исключительно в рамках физиологии и не относят их к числу основных механизмов, направляющих эволюцию.
Каким образом явления, порождаемые на уровне элементарных частиц, направляли биологическую эволюцию
Мы часто забываем, что все физические явления суть результат взаимодействий на уровне элементарных частиц. Тяготение, магнетизм, свет, электричество, теплота порождаются взаимодействиями между частицами или атомами; первые два вида сил действуют между лептонами и кварками. Свет есть поток фотонов; электричество порождается потоком электронов; температура отражает скорость движения атомов. Покажем теперь, как эти процессы повлияли на биологическую эволюцию у самых ее истоков и наложили физический импринт на каждое биологическое явление.
Восприятие силы тяжести растительными клетками
Большинство растений ориентировано по направлению к центру Земли. Восприятие гравитации наиболее явно выражено у растений в виде так называемого геотропизма. Этим тер-
Т
Сила
тяжести
Рис. 5.1. Срезы растительных клеток в трех различных положениях, иллюстрирующие влияние силы тяжести (Hawker, 1932). В каждом случае ста-толиты (амилопласты) осаждаются в нижней части клетки.
мином обозначают стимулируемые гравитацией движения в ходе роста. Главная ось растения (стебель) направлена вдоль линии силы тяжести. Стебли растут вверх от центра Земли (отрицательный геотропизм), корни, напротив, в сторону ее центра (положительный геотропизм). Как отмечали Уоринг и Филлипс (Wareing, Phillips, 1978), «растения должны обладать механизмом, различающим направление гравитационных сил». Было обнаружено, что георецепция, с одной стороны, н вызванные гравитацией перемещения зерен крахмала в растительных клетках — с другой, обладают сходными кинетическими характеристиками. Эти зерна, седиментирующие в гравитационном поле, обычно являются амилопластами; их именуют статолитами (рис. 5.1). Считают, что их седиментация и в стеблях, и в корнях вызывает повышение давления на клеточные стенки, что влияет на активность гормона роста (на его синтез, выделение и транспорт).
