Кинетическое совершенство

Для того чтобы пояснить смысл понятия кинетического совершенства, продолжим аналогию между размножением и борьбой за существование живых организмов и кристаллов.
Представим себе, что некая «жидкость» может с одинаковой вероятностью кристаллизоваться в различных кристаллических модификациях, т. е. имеется система, способная к полиморфной кристаллизации.
В нашем абстрактном случае любая возможная кристаллическая форма имеет одну и ту же вероятность появиться в данных условиях. Отсюда следует, что в этих условиях термодинамическая «выгодность» любой формы одинакова.
В достаточно большом, хотя и ограниченном пространстве, судьба системы, вид, форма кристаллов, заполняющих это пространство, определяется, следовательно, не термодинамическими, а кинетическими особенностями разных кристаллических форм: пространство сначала заполнится формой, которая образуется по случайно возникшей затравке быстрее, чем остальные. Затем по прошествии достаточно долгого времени исследуемое пространство окажется занятым всеми кристаллическими формами в равной доле (поскольку термодинамические характеристики всех форм одинаковы). Представим себе теперь, что более «быстрая», т. е. быстрее заполняющая пространство форма, менее стабильна. И в этом случае такая форма некоторое время может «господствовать» в системе, заполняя большую часть ее объема. Теперь допустим (что вполне реально), что у более быстрой, или в общем случае, у какой-то одной из кристаллических форм расположение молекулярных групп на гранях, сторонах кристалла обусловливает их каталитические свойства, которые позволяют кристаллам данной формы ускорять некую химическую реакцию, сопровождающуюся выделением энергии и способствующую процессу кристаллизации
Тогда эта кинетически более совершенная, хотя термодинамически и нестабильная форма за счет свободной энергии, выделяющейся из сопряженно катализируемой реакции, будет все более заметно преобладать над другими формами. Теперь сделаем следующий важный шаг — допустим, что наша система, способная к полиморфной кристаллизации, находится в потоке излучения или каких-то иных внешних воздействий, которые могут стимулировать образование новых вариантов кристаллов, увеличивать разнообразие реализованных форм.
Среди таких измененных, мутантных форм могут оказаться и кинетически более совершенные, т. е, способные к более быстрой кристаллизации и (или) к катализу экзэргонических сопряженных реакций. Ясно, что такие мутантные формы имеют «шансы» заполнить большую часть объема. При этом новом условии — изменчивости — наша система будет развиваться в направлении отбора кинетически все более совершенных форм.
Из изложенных выше соображений следует, что при возможности полиморфной кристаллизации, при наличии разных кинетических (в том числе каталитических) свойств у разных кристаллических форм, при возможности изменчивости кристаллических форм в результате тепловых флуктуации ИЛИ ИНЫХ причин (мутации), осуществляется естественный (!) отбор форм, способных ко все более быстрому размножению, т. е. к кристаллизации по затравке данного вида.
В результате происходит развитие, смена форм в направлении все большего кинетического совершенства. Эти все более совершенные формы могут (и должны быть) термодинамически все менее вероятными и все более сложными.
Я все время подчеркиваю определяющую роль кинетических факторов в процессе эволюции. Ясно, однако, что любая изолированная система будет следовать термодинамическим законам. И арена эволюции данной системы, ее ареал будет заполнен в конце концов не наиболее совершенными кинетически, а наиболее вероятными, и, следовательно, наиболее термодинамически устойчивыми формами.
Однако в открытой системе при наличии внешнего источника свободной энергии процесс образования и роста матриц может осуществляться сопряженно, т. е. за счет свободной энергии поступающей извне, например, в результате сопряженных химических экзэргонических реакций. В таком случаев понятие кинетическое совершенство входит и эффективность сопряжения процесса возникновения и роста матриц (кристаллов) с экзэргоническими реакциями и само «качество» этих реакций. В подобных условиях направление процесса эволюции будут определять не термодинамические, а кинетические свойства кристаллов. Мало того, поскольку отбор будет идти по признаку кинетического совершенства (самого по себе мало вероятного), побеждать в нем будут все менее вероятные формы, будет осуществляться выбор удачных флуктуации, мутаций. Каждый шаг такой эволюции может быть достаточно вероятным, итог многих последовательных шагов, если забыть об истории, о способе достижения данного этапа, будет казаться совершенно невероятным. Многие исследователи оценивали вероятность возникновения определенной последовательности, например, нуклеотидов в ДНК, и получали величину порядка 10-500. Однако такие внеэволюционные оценки нисколько не противоречат высокой вероятности эволюционного возникновения сложных форм жизни.







Материалы

Яндекс.Метрика