Теория информации и эволюция [Джон Эвери] (pdf) читать постранично, страница - 2

как А. И. Опарин, Гарольд Юри, Стэнли Миллер,
Мелвин Калвин, Сидней Фокс, Лесли Оргел, Карл Саган, Манфред Эйген,
Кристиан де Дувэ, Эрвин Шредингер, Клод Шеннон и Стюарт Кауфман.
Из работ этих исследователей следует, что изначально в земной атмосфере молекулярный кислород почти полностью отсутствовал. Энергетические источники — такие как морские гидротермальные течения, ультрафиолетовые лучи, вулканическая деятельность, радиоактивный распад,
вспышки молний, метеоритные дожди — превращали молекулы первозданного океана и атмосферы Земли в аминокислоты, нуклеотиды и другие
строительные блоки живых организмов. Были образованы также высокоэнергетические молекулы, такие как H2 S, FeS, H2 , фосфатные эфиры, пирофосфаты, серофосфаты и HCN. Поскольку не существовало живых организмов и в атмосфере отсутствовал молекулярный кислород, высокоэнергетические молекулы сразу не распадались и в умеренной концентрации были
представлены в первозданном океане.
Далее можно представить наступление эры «химического дарвинизма», когда автокаталитические системы соревновались за получение высокоэнергетических молекул. Эти автокаталитические системы (то есть системы молекул, которые катализируют синтез самих себя) можно считать
предшественниками жизни. Они не только «питались» высокоэнергетическими молекулами, представленными в раннем океане, но, кроме того, были
способны к воспроизводству, они конкурировали друг с другом в полном
соответствии с дарвиновским законом: отбирались и распространялись те
случайные изменения, которые вели к большей эффективности.
Крайне интересным аспектом обсуждаемой картины является особая
роль высокоэнергетических молекул. Они играют особую роль, так как на
первый взгляд процесс молекулярного дарвинизма нарушает второй закон
термодинамики — создает порядок из беспорядка, в то время как согласно
второму закону беспорядок должен непрерывно увеличиваться. Если продолжить эту мысль, все формы жизни на первый взгляд создают порядок
из беспорядка, нарушая этот закон.
Живые организмы способны это делать по той причине, что они не
являются замкнутыми системами. Если мы обратимся к сути второго закона термодинамики, то он гласит, что энтропия (или беспорядок) Вселенной
всегда возрастает — и, безусловно, это так. Живые организмы производят
порядок внутри себя и в своем непосредственном окружении, создавая беспорядок во Вселенной в целом. Превращение пищи в отходы фактически
является процессом, благодаря которому жизнь создает локальный порядок

ПРЕДИСЛОВИЕ

9

ценой глобального беспорядка. Жизнь демонстрирует пример поразительного локального порядка, в то время как беспорядок большей системы возрастает. Большая система включает Солнце, Землю и холодные пылевые
облака межзвездного пространства.
В гипотетической картине зарождения жизни, представленной выше,
молекулы, служащие «пищей», разрушаются автокатализаторами в процессе молекулярной эволюции, создающей порядок. В главе 4 представленной
книги мы рассмотрим энтропийные соотношения данного процесса. Статистической механике Максвелла, Больцмана и Гиббса будет сопоставлена
теория информации, разработанная Клодом Шенноном и др. Будет показано,
что гиббсовская свободная энергия имеет смысл информации и что «термодинамическая информация», получаемая посредством автокаталитического
процесса из молекул с большой свободной энергией в первозданном океане,
была источником порядка, нарастающего в процессе химической эволюции.
Сегодня величайший источник термодинамической информации на
Земле — это поток свободной энергии, прибывающий к нам с Солнца в виде
фотонов. В главе 4 будут выведены численные соотношения, связывающие
энергию поглощаемых фотонов и содержащуюся в них информацию. Читатели, желающие пропустить математические выкладки главы 4, могут это
сделать без потери нити изложения при условии, что они готовы принять
на веру главный результат: гиббсовская свободная энергия содержит в себе
термодинамическую форму информации.
Кажется правдоподобным, что термодинамическая информация, будучи производной от свободной энергии, была направляющей силой, стоящей за возникновением жизни. Сегодня эта сила стоит за всеми формами
жизни — за локальным порядком, который способна произвести жизнь. Это
и есть тот «общий закон», который, как полагал Дарвин, может когда-нибудь
обнаружиться в основе принципа жизни. Вся информация, содержащаяся
в сложных, прекрасных и статистически различных структурах, характерных для живых организмов, может рассматриваться как преобразование
огромного потока термодинамической информации, достигающей Земли
в виде солнечного света.
Как вписывается человек в эту картину? Подобно всем остальным формам жизни, человек проносит информацию от поколения к поколению, закодированную в базовых последовательностях его ДНК.