В статье Патрика Фортера, которая мне в целом не понравилась, было утверждение, которое меня заинтересовало:
‘Недавно Адди Просс предложил общую теорию эволюции, расширив теорию Дарвина на неорганические вещества. Он рассмотрел как можно вывести принципы Дарвина из более фундаментальных химических принципов, которые управляют эволюцией сложных химических веществ посредством репликации с ошибками и кинетического отбора.’
Речь шла про статью: Адди Просс ‘На пути к общей теории эволюции: Расширение теории Дарвина на неорганические вещества‘. Я не смог пройти мимо и решил прочитать статью. Недавно я читал книгу Лима-де-Фариа, который после признания единства эволюции неорганического и животного мира отказался от естественного отбора. Поэтому меня заинтересовало, каким образом химик смог на этом пути найти естественный отбор среди молекул.
Вначале реферат статьи:
‘Несмотря на то, что теория Дарвина революционизировала понимании в биологии, ее фокус исключительно на биологии привел к расширению концептуальной пропасти между биологическими и физическими науками. В статье мы стремимся расширить и переформулировать теорию Дарвина в физико-химической терминологии, чтобы она смогла включить в себя как живые, так и неорганические системы, тем самым помогая преодолеть существующий научный разрыв. Расширенная формулировка основана на недавно сформулированном принципе динамической кинетической стабильности и данных из новой появляющейся области системной химии. Анализ позволяет нам заключить, что абиогенез и эволюция представляют из себя не две дискретные стадии в возникновении сложных форм жизни, а составляют единый физико-химический процесс. На основе предложенного объединения расширенная теория предлагает дополнительные понимание уникальных характеристик жизни, а также дополнительные средства для рассмотрения трех центральных вопросов биологии: что такое жизнь, как она возникла и как можно создать жизнь.’
Отмечу, что в мои времена на химфаке было немереное количество разных химий, однако системой химии тогда еще не было. Видно, что химики не стоят на месте.
Статья начинается с констатации существования нерешенной загадки. Биология успешно развивалась, но ответить на вопрос что такое жизнь ей оказалось явно не под силу. Причина по всей видимости лежит в ее отношении к физике и химии. Системная химия должна решить, что оказалось не под силу системной биологии. В статье я увидел чудный подбор цитат Дарвина, Геккеля и Докинза о происхождении жизни (см. ниже).
Объединение абиогенеза и эволюции начинается с рассмотрения естественного отбора на уровне химии (раздел 2.1.1). Как оказалось, многие химики развлекаются тем, что изучают реакции, когда молекулы реплицируются. На этом пути они сформулировали для реплицирующихся молекул принцип конкурентного исключения (competitive exclusion principle). Если одна молекула реплицируется лучше, чем другая, то вот, другой молекуле явно не повезло. Интересно отметить, что в книге Хиншелвуда при рассмотрении бактерий этот принцип также присутствует. Если в питательной среде присутствуют два вида бактерий, и один размножается быстрее, чем другой, то образованному человеку должно быть сразу понятен исход судьбы. Для исключения сомнений Хиншелвуд даже записал на этот счет соответствующие дифференциальные уравнения.
В следующих разделах (2.1.2 и 2.1.3) говорится о том, что при химической и биологической эволюции можно увидеть увеличение сложности. С точки зрения автора статьи этот принцип также сближает абиогенез и эволюцию. Интересно отметить, что многие видные биологи отрицают роль естественного отбора в увеличение сложности биологических организмом (см. первую цитату в заметке про сложность и эволюцию).
Построение общей теории эволюции начинается с раскрытия химических принципов дарвинизма (раздел 2.2.1). Здесь меня ждало первое разочарование. Адди Просс говорит, что недостаточно признать применимость концепций Дарвина к неорганической природе, поскольку с методологической точки зрения это было бы ошибкой. Редукционизм предполагает, что биологические процессы объясняются с точки зрения химии. Объяснение же химических процессов с точки зрения биологии вряд ли уместно. Я должен признаться, что я на этом месте окончательно запутался и просто переведу утверждение автора статьи:
‘Наблюдение поведения по Дарвину (Darwinian-like behavior) на химическом уровне крайне важно не потому, что это предполагает, что молекулы ведут себя подобно биологическим объектам, а потому, что это открывает возможность объяснения биологического поведения в терминах химии.’
В разделе 2.2.2 Адди Просс обращается к химической кинетике и показывает, что в рамках определенного механизма одни молекулы получаются, а другие исчезают. Такое поведение называется отбором на основе химической кинетики (chemical kinetic selection) и утверждается, что этот принцип может объяснить естественный отбор в биологии. Мое разочарование статьей только увеличилось, поскольку содержание такой формулировки является с моей точки зрения пустым: все сводится к тому, что получилось так, как получилось. При заданном химическом механизме действительно можно предсказать, какие молекулы выживут и какие нет. Однако я не вижу какой смысл имеет обобщение «отбор на основе химической кинетики». В такой глобальной формулировке принцип не позволяет что-либо предсказать на практике.
В следующих разделах 2.2.3 — 2.2.5 предлагается аналог приспособляемости. На эту роль выдвигается принцип динамической кинетической стабильности (dynamic kinetic stability). Говорится, что при репликации молекул достигается определенное стабильное состояние и соответственно это состояние можно считать достижением оптимальной приспособляемости. Формальное определение динамической кинетической стабильности остается в статье однако в подвешенном состоянии.
В разделе 2.2.6 приводится таблица в которой сопоставляются процессы на физико-химическом уровне и в биологии:
| Биологический термин | Нижележащий химический термин |
|---|---|
| Естественный отбор | Кинетический отбор |
| Приспособляемость | Динамическая кинетическая стабильность |
| Выживание наиболее приспособленных | Стремление к большей динамической кинетической стабильности |
На этом я сломался и только бегло просмотрел последующие рассуждения. Приведу только определение жизни, которое дал Адди Просс в рамках своей теории:
‘Самоподдерживающая кинетически стабильная система реакций, полученная на основе реакции репликации.’
Информация
Addy Pross, Toward a general theory of evolution: Extending Darwinian theory to inanimate matter, Journal of Systems Chemistry, 2011, 2:1, p. 1-14.
Про статью Патрика Фортера: Бактерии против Дарвина
Обсуждение
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/117966.html
23.02.2016 Дарвин, Геккель и Докинз о происхождении жизни
Дарвин: ‘… это просто глупо в настоящий момент рассуждать о происхождении жизни; можно было бы также рассуждать о происхождении материи’.
Геккель: ‘главный дефект теории Дарвина заключается в том, что она не проливает свет на происхождение примитивного организма — возможно простой клетки — из которой произошли все остальные. Когда Дарвин предполагает специальный акт создания для этого первого вида, он не последователен, и, я считаю, не совсем искренен …’.
Докинз: ‘… наше собственное существование, некогда представлявшееся Тайной Всех Тайн, более не Тайна. Дарвин и Уоллес раскрыли её для нас …’.