Физико-химические факторы биологической эволюции

Широко распространено убеждение в первенствующей роли биологии среди других наук во второй половине XX в. Мысль эта наиболее четко высказывалась физиками (Жолио Кюри, Бернал). Многие выдающиеся физики стали в той или иной форме заниматься биологией и многие внесли в биологию значительный непосредственный вклад (Гамов, Крик, Полинг, Сциллард, Дельбрюк и др.). В высказываниях физиков и в устремлении физиков в биологию проявилась связь наук — то, что наука о природе едина и лишь в человеческом сознании, в силу «невозможности объять необъятное», а также в результате стремления к последовательности и к систематизации знаний она разделена на математику, физику, биологию и др.
Однако дело не только в этом. Именно в физике в начале нашего века произошла общеизвестная революция — были созданы теория относительности и квантовая механика.
Бурный расцвет новой физики, когда принципиально важные открытия следовали одно за другим с драматической быстротой и приводили к важнейшим теоретическим и практическим результатам, документирован и описан в ряде книг.
Естественно, что именно физики, только недавно пережившие революцию в своей науке, знающие «как это делается», обратились к биологии, где все, как казалось, предвещало аналогичные события.
Их ожидания оправдались. В биологии в самом деле произошла революция, и она действительно явилась результатом прогресса физико-химического направления в биологических исследованиях.
Принято датировать начало революции в биологии 1953 г., когда была опубликована статья Уотсона и Крика о строении ДНК. За прошедшие 20—25 лет преобразились наши знания о молекулярных механизмах наследственности, изменчивости, превращениях энергии в клетке, о механизме биосинтеза основных компонентов протоплазмы — белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов.
Возникла новая наука — молекулярная биология. Но революция в биологии отнюдь не началась статьей Уотсона и Крика. Это было лишь закономерное продолжение открытий Дарвина, Менделя, Моргана, лишь закономерное развитие действительно фундаментальной и революционной идеи XX в. — идеи матричного механизма репликации молекул биополимеров, принадлежащей Н. К. Кольцову. Устремление физиков и физики в биологию действительно оказало большое влияние на темп революционных событий в биологии. Дело не только в проникновении в биологию методов физического и химического исследований. Физика влияет на биологию своим примером, стилем работы, методологией мышления. Именно в физике особо плодотворной оказалась теория. Теоретическая физика замечательна своим ярко выраженным дедуктивным характером, тем, что она является не столько обобщением фактов, сколько развитием исходных общих положений. Триумфы современной физики — это экспериментальное подтверждение предсказаний теории. Получение основных положений какой-либо науки из общих соображений — необходимая завершающая стадия развития мысли в данном направлении. И здесь теоретическая биология сильно отстает от теоретической физики.
Фундаментом современной теоретической биологии служит дарвинизм. Однако после упомянутых физико-химических, «молекулярных» потрясений, после создания «молекулярной биологии» стала ясной недостаточная развитость теоретической биологии. Необходима такая теория биологии, в которой соединены классический эволюционный и новый молекулярный подходы. Возможно по аналогии с физикой и разделение теоретической биологии на макро- и микротеории, однако истинная теория должна быть единой и всеобъемлющей.
Эта предлагаемая вниманию читателя книга — результат убеждения в том, что время для теоретического соединения молекулярной биологии и дарвинизма наступило. Необходимо пытаться получить основные закономерности биологии из общих соображений, построить теорию, позволяющую предсказывать как динамику и траектории эволюционного процесса, так и молекулярные механизмы, функционирующие в биологических системах. Весьма заманчиво получить такие предсказания, а потом посредством эксперимента или обобщения ранее найденных данных сопоставить предсказанное с действительностью. Так биология приблизится к физике в самом главном — в методе научного познания.
Пытаясь рассмотреть биологические закономерности с единых позиций, я прослеживаю далее физические и физико-химические условия начала биологической эволюции и основные критерии естественного отбора в системах полимерных молекул, для которых характерно матричное воспроизведение. При таком исследовании критериями отбора служат физические и физико-химические свойства макромолекул и их комплексов.







Материалы

Яндекс.Метрика