Перемещения в пространстве

Морфологический прогресс — относительно малоэффективный способ преодоления диффузионного барьера. Второй — высокоэффективный способ — активное перемещение в пространстве организмов или среды к организмам. Первым шагом на этом пути служит беспорядочное движение — простое перемешивание. Ненаправленное перемешивание приводит к увеличению сечения взаимодействия реагентов, к росту вероятности столкновения молекул, и, следовательно, к возрастанию скорости реакций. Эволюционный потенциал в этом направлении эволюции определяется возможностью векторизации перемещений в пространстве — выработки механизмов все более целеустремленного, все менее беспорядочного движения. «Геометрический образ» эволюционного процесса и в данном случае (как и в случае катализа или матричного воспроизведения)—переход от сферически симметричных траекторий к уникальной. Предел эволюции здесь физически определен весьма жестко. Скорость биохимических реакций лимитируется скоростью потока реагентов и продуктов, равной скорости свободного пробега молекул в среде, т. е. скорости звука. Эволюционный потенциал этого этапа соответствует возможному изменению скорости заполнения пространства веществом данного вида от скорости диффузии (Ю-2—Ю-3 см/сек) до скорости звука (105 см/сек), что составляет 7—8 порядков.
Вопрос о максимальной скорости биосинтеза живого вещества рассматривал много лет назад В. И. Вернадский. Он оценивал скорость заселения нашей планеты разными организмами при условии их беспрепятственного размножения. Максимальная скорость «передачи жизни» была найдена Вернадским для бактерий и оказалась равной 330 м/сек, т. е. скорости звука в воздухе. С такой средней скоростью распространялась бы по поверхности Земли пленка бактерий. Заселение Земли слонами происходило бы гораздо медленнее — со скоростью порядка 0,1 см/сек. Однако, если учесть различия в массах бактерий и слонов, то станет ясно, что по скорости прироста биомассы слоны не уступают бактериям. Замечательно, что Вернадский связывал скорость звука со скоростью биохимических процессов, а именно, с предельной скоростью дыхания. Он писал: «Получив для самых быстро размножающихся бактерий скорость размножения, равную по порядку скорости распространения звука в воздухе, я не счел это случайным совпадением, но принял за реальный факт тесно связанный с дыханием бактерий».
Движение, перемещение в пространстве посредством роста и размножения лишь конечный итог, результат активных перемещений организмов для обеспечения биосинтезов необходимыми веществами и освобождения от конечных продуктов метаболизма. Однако в некоторых случаях и движение вследствие роста и размножения является способом увеличения вероятности взаимодействия организма и источников пищи.
Попробуем придумать возможные механизмы перемещения в пространстве, исходя из эволюционных достижений предыдущих этапов. В результате этих достижений образовались клетки, содержащие необходимый комплект матричных макромолекул, белков-ферментов, липопротеидных структур — поверхностных мембран и внутриклеточных органелл.







Материалы

Яндекс.Метрика