Реферат: Виды материи, их эволюция и масштабные соотношения
Возраст Солнечной системы составляет 4550 млн. лет и возраст биологической материи 4000 млн. лет, в то время как со времени образования первых звездных систем до зарождения Солнечной системы прошло 8000 млн. лет. Из высокой вероятности наличия условий зарождения биологической материи во Вселенной [3] и временного масштаба эволюции следует, что на многих планетах возможна эволюция жизни до ее высших, разумных форм. В этом случае биологический прогресс должен привести к появлению следов деятельности внеземных цивилизаций. Но такие следы не обнаружены, хотя в этом направлении предпринимались целенаправленные исследования.
Солнечная система движется по орбите вокруг центра галактики со скоростью, отличающейся от скорости большинства других звездных систем. Поэтому она “достаточно долго” не подвергалась воздействию факторов, которым часто подвергаются системы, находящиеся в рукавах нашей спиральной Галактики. Именно это обстоятельство способствовало сохранению относительно стабильных физических условий существования и эволюции биологической материи. Но даже в этих аномальных для подавляющего большинства звездных систем условиях наблюдаются кризисные периоды (245 и 65 млн. лет до н.в.), связанные, скорее всего, с космическими факторами и характеризующиеся большими потерями генофонда и массы биологической материи.
Эти обстоятельства свидетельствуют о том, что биологический прогресс, вероятно, не приводит к экспансии разумной материи на масштабы преобразования энергии и вещества, превышающие геофизические. Следовательно, имеются механизмы деградации разумной и биологической материи, связанные с эволюцией их внутренних параметров или с катастрофическими воздействиями косной материи.
Условия для возникновения жизни на Земле сформировались 4 миллиарда лет назад. Отбор генов при их репликации и обменом с внешней средой на ранних стадиях, приведшие к возникновению живых организмов во всем их многообразии, оставим здесь без обсуждения ввиду скудности достоверной информации о механизмах этого процесса. Хотя спектр генного состава исходного живого вещества очень важно знать, так как для появления первых рептилий, имеющих нервную систему, потребовалось 3700 млн. лет эволюции. В этот период, очевидно, произошло основное накопление разнообразия генного состава биосферы, дальнейшая эволюция продолжалась на этом фундаменте. И с этого момента количество перешло в качество, темп эволюции резко увеличился. После катастрофы конца Пермского периода для расцвета сухопутных рептилий потребовалось всего 70 млн. лет. Для их эволюции до катастрофического исчезновения природа отвела период в 170 млн. лет, то есть примерно столько же, сколько потребовалось теплокровным животным для эволюции до разумной формы материи. Что помешало нейронной системе рептилий развиться до разумных форм? Или отсутствовали внешние условия для развития в этом направлении, или были ограничения, связанные с особенностями анатомии и морфологии их организмов? Существует гипотеза Дейла Рассела о том, что один из видов рептилий – стенонихозавры – развился до разумных форм за 12 млн. лет, но доказать эту увлекательную гипотезу едва ли будет возможно.
Процесс энцефализации – ускоренного развития головного мозга и психики у предков человека – начался всего навсего около 500 тыс. лет назад. Значительный отрезок времени этого процесса занял последний Ледниковый период, который обусловил колебания климатических условий в сравнительно широких пределах. Каковы были предпосылки внутривидового отбора, обусловившие развитие головного мозга от состояния приматов до его нынешних параметров у человека? В работе [5] отмечаются два из них. Во первых, предки человека – так же, как и современный человек, - были глубоко социальными животными, поэтому доминирование вожака в группе и доминирование группы в сообществе были важными параметрами выживания. Это создавало необходимость создания коалиций, приводило к формированию так называемого “макеавелианского” мышления с элементами Гоббсовской агрессии, то есть к развитию способности интригами и другими аналогичными действиями сплачивать группу вокруг лидера, а сообщество вокруг лидирующей группы. Это стимулировало развитие коммуникационных механизмов, основной из которых – вербализация информации, речь. Второе обстоятельство – колебания климатических условий. Для передачи потомству способов поведения, способствующих выживанию в этих условиях, потребовалось развитие функции обучения, теснейшим образом связанной с формированием структур мозга. Этот же процесс еще более усиливал требования к ускоренному развитию функций вербализации информации и к выработке “чувства причинности”, то есть созданию синтетических моделей элементов окружающей среды, развитию явления инсайта [7]. Качественный скачек в этом процессе – децентрация, понимание отдельности организма человека от других элементов природы, его смертности. Индикатором наличия этого явления может считаться появление первых погребений. В терминах философии это явление означает появление субъект – объектных отношений, в терминах теософских концепций – это изгнание из Рая. Поэтому у многих людей мысли о возврате к слиянию с природой или богом вызывают в структурах мозга биохимический процесс, приводящий к выделению эндогенных опиатов. Это генерирует близкое к наркотическому состояние, соответствующее религиозному экстазу, что, в свою очередь, способствует созданию на этой основе очень устойчивых мифологических представлений. Вот такой рудимент.
Рассмотрим два аспекта процесса энцефализации, в которых в последние годы и десятилетия наука получила наиболее интересные результаты. Первый – нейрофизиологический в его связи с генетическими механизмами формирования структур мозга. Второй – психологический, с анализом пределов наследования поведенческих параметров в процессе геном – средовых взаимодействий, в конечном счете, связанный с динамикой как физических так и социальных процессов на уровне разумной материи.
Общепринятой теории зарождения репликаторов и их эволюции до нынешнего состава генофонда биосферы Земли, как отмечалось выше, не существует, интересующиеся могут найти такое описание, например, в работе Р.Докинза [11]. В ней сформулирован оригинальный подход к теории биологической эволюции: предлагается рассматривать конкуренцию и отбор генов, а не конкуренцию признаков их “носителей”. То есть биологические организмы рассматриваются как “машины выживания генов”.
Отметим очень важный для наших рассуждений и удивительный сам по себе факт: геном человека на 30% совпадает с геномом вирусов и на 50% совпадает с геномом мухи дрозофилы [3]. Так что вопрос сводится больше к исследованию эволюции не самих генов, а их функций как “машин” для создания и сохранения своей среды обитания, то есть биологических организмов.
Рассмотрим более подробно роль генных механизмов в формировании структур мозга и нейронной системы, что теснейшим образом связано с проблемами обучения и наследования поведенческих параметров, а это в свою очередь, через спектры психофизиологических параметров популяций, определяет макроскопическое структурирование социальных систем. Необходимо рассматривать “не просто физиологические механизмы возбуждения и торможения отдельных нейронов, областей и структур мозга, а специфические системные процессы и функциональные системы, осуществляющие взаимодействие целого организма с предметной средой в контексте структуры видового и индивидуального опыта” [6]. Для этого привлекаются данные нейроанатомии, эмбриологии, эволюционной биологии и молекулярной генетики.
При анализе нужно принимать во внимание следующие данные психофизиологии [6].
Специфичность каждой из клеток организма определяется составом белков, синтезируемых за счет активности генов в составе ДНК, содержащейся в геноме организма. Синтез белка посредством считывания информации с гена и ее трансляции в белковую молекулу называется экспрессией гена. Около половины генов человеческого генома имеет мозгоспецифическую экспрессию, в частности, за счет альтернативного сплайсинга – экспрессия генов в разных клетках дает различные белки за счет разной комбинации функциональных блоков одного и того же гена. 50% генетических заболеваний человека связаны с нарушением функций нервной системы. То есть роль и место нервной системы в эволюционной истории организмов в настоящее время недооценивается.
С точки зрения генетических механизмов эволюции, на первом плане исследований должно быть не морфологические и анатомические структуры организмов, а изменения в строении и функциях белков, ферментов, гормонов, рецепторов, детальных связей между клетками. “Каждая сохраненная отбором модификация строения и функций гена, каждое появление в клетке или органе нового стабильно экспрессирующего гена, свидетельствуют об отдельном эволюционном событии, общая сумма которых и отражает процесс проходившей эволюции”. Из расчета количества экспрессирующих в органах генов получается, что эволюция генома млекопитающих выполняла в основном задачу обеспечения организации и функций мозга!! Вопрос: эволюция генома определяла нейроэволюцию млекопитающих или наоборот??
В построении структур мозга млекопитающих участвуют гены, функции которых на более ранних стадиях не были связаны с нервной системой. Это явление эволюционного консерватизма генов, принципы вовлечения генов в процесс энцефалогенеза.
Отдельные группы генов контролируют развитие органов, в том числе мозга. “Селекторные” гены регулируют развитие, “реализаторные” обеспечивают построение структур органов. Первые гены кодируют “транскрипционные факторы” – белки, регулирующие экспрессию других генов. Например, исследования выявили группу “гомеобоксных генов”, участок около 180 аминокислот, которая кодирует транскрипционные факторы, выполняющие разнообразные функции на всех этапах эволюции. “Демонстрируя молекулярное взаимопроникновение механизмов развития и эволюции, они (исследования, В.С.С.) поднимают критический вопрос о принципах приемственности и смены функций генов в условиях эволюционно усложняющейся морфологической организации”.
