Что такое биология
Более того, весь процесс биологической эволюции от первичных матричных молекул до высоко совершенных животных и растений можно рассматривать как последовательное, поочередное действие различных физических и физико-химических критериев естественного отбора, т. е. последовательное «включение» различных факторов эволюции.
В настоящее время, конечно, нереально, руководствуясь только общими соображениями, проследить, например, посредством ЭВМ, точные траектории эволюционного процесса. Однако это пока и не нужно. Сейчас вполне достаточен термодинамический подход — выявление лишь начальных и конечных состояний в каждом направлении эволюции. Тогда оказываются ненужными детальные вычисления и становится возможной оценка предельных состояний. Так, если ведущим критерием естественного отбора (т. е. фактором эволюции) при становлении биохимических реакций служит их скорость, легко в принципе оценить, когда дальнейшее совершенствование ферментов станет бесполезным из-за медленности диффузионных потоков реагентов и продуктов. Ведущим критерием отбора, фактором эволюции станет интенсивность перемешивания, и предел возможностей биологической эволюции на данном этапе также можно будет оценить по предельно достижимой скорости перемещения организмов в пространстве. Применительно к биологии такой термодинамический подход выглядит как «принцип предельного совершенства» при анализе основных этапов эволюции.
Можно представить себе опасения, возникающие у читателя книги, озаглавленной «Физико-химические факторы биологической эволюции». Не сводит ли автор биологию только к физике и химии? В сущности, это опасение понятно. И чтобы рассеять его, нужно сначала определить, что такое собственно биология? Не служит ли установление физико-химических механизмов биологических явлений доказательством отсутствия биологической специфики? Нет. Не служит. Биологическая специфика состоит в эволюционном способе (в ходе естественного отбора) формирования всех механизмов и свойств биологических систем. Поэтому собственно биологической является именно теория эволюции. Однако сам ход, этапы, траектории эволюционного процесса вполне подлежат изучению с позиций математики, физики, физической химии.
Именно учитывая биологическую специфику, эволюционный способ возникновения всех «механизмов» в биологических системах, автор рассматривает физико-химические факторы эволюции, общие закономерности хода эволюционного процесса, матричного воспроизведения, ферментативного катализа, превращения энергии, образования дискретных организмов, возникновение ионной асимметрии, появления внутриклеточных структур, механизмы морфогенеза и перемещения в пространстве. Из общих соображений выведена необходимость многоклеточности, наличия рецепторов, нервной системы, мозга.
Естественно, что весь широкий круг вопросов нельзя рассмотреть с равной компетентностью. Я остро ощущаю свой дилетанизм в очень многих затронутых проблемах, но тем не менее, не могу преодолеть привлекательности попытки общего взгляда на современную биологию.
Эта книга сложилась в результате многократного чтения соответствующего курса лекций студентам-биофизикам физического факультета МГУ. Обычно лекции проходили на Беломорской биостанции МГУ. Часто на открытом воздухе, вблизи нового лабораторного корпуса, среди заросших лишайниками валунов, около моря, под шум сосен и крики чаек мы обсуждали общие проблемы биологии. Живая реакция слушателей стимулировала работу над текстом лекций и рукописи. Мне хочется с благодарностью отметить огромный труд директора Беломорской биостанции Н. А. Перцова по созданию этого уникального места для педагогической и научной работы.
Наконец, я должен выразить особую благодарность сотрудникам ОНТИ Института биофизики за неоценимую помощь в подготовке рукописи к изданию.
За прошедшее время некоторые предположения получили независимое развитие в работах других исследователей. То, что казалось экстравагантным, стало обычным. Одной из трудных проблем, возникших в связи с долгим изданием этой книги, оказалось составление списка литературы. Автор чувствовал себя в литературном море как моряк в дырявой лодке — новая литература течет в книгу «сквозь все щели». Дополнения списка литературы лишь отчасти решают эту проблему.