Ранее [1] с позиции триалектики и энергетического подхода (эргодинамика [2]) дано введение в проблему «Что такое жизнь?» Феномен жизни рассматривается как гармоническое разрешение противоположности рассеяние-концентрирование энергии. Таким разрешением является сопряжение процессов – жизнь как концентрирование энергии на фоне ее рассеяния. Возникает вопрос, не удастся ли на основе триалектики наметить возможные пути решения сложнейшей проблемы происхождения жизни (биогенеза)? Цель статьи: предложить гипотезу происхождения жизни, опираясь на триалектику.

Биогенез включает в себя следующие последовательные этапы: 1) синтез биологически значимых молекул; 2) их концентрирование; 3) структурная самоорганизация в системы, обладающими признаками живых; 4) их самосохранение и эволюция в разнообразные системы жизни.

Первый этап достаточно легко обосновывается. Выполнены многочисленные эксперименты по превращению простейших молекул (СН₄, NН₃, Н₂О и др.) в более сложные соединения (цианистый водород, аминокислоты и другие органические соединения), на основе которых образуются биополимеры – строительный материал жизни. Такие превращения осуществляются при воздействии на простые смеси электрических разрядов, ионизирующего излучения, высоких температур и т.п.

Указанные исходные вещества для синтеза являются составными частями газов, выделяющихся при извержениях вулканов (куда входят Н₂ , СО , СО₂ , СН₄ , Н₂О , NН₃ , Н₂S, SO₂ и др.). Интервал температур при вулканических извержениях также велик (от температуры окружающей среды до 1000⁰ С). Поэтому вполне вероятным является синтез сложных органических молекул, причем спектр возможных продуктов синтеза, по- видимому, более широк, чем в модельных экспериментах.

Можно констатировать, что вероятные пути синтеза биологически значимых молекул на Земле в далеком прошлом во многом ясны. Эти соединения могли образоваться под воздействием электрических разрядов и ультрафиолетового излучения солнца на газы первичной атмосферы Земли, при вулканических процессах, в термальных источниках.

Вторая проблема биогенеза – концентрирование биологически значимых органических молекул, пространственная локализация возможных химических реакций между ними. Ибо концентрация синтезированных на первичной Земле органических молекул не могли быть большими, а главное, они не могли поддерживаться высокими в течение длительного времени (из-за диффузии, конвекции, разложения и др.), необходимого для их концентрирования.

Один из способов концентрирования мог реализоваться на подвижном геохимическом барьере. При этом именно эта система обладает рядом существенных свойств, характерных для биологических объектов [1-3]. Растворимые органические вещества, которые могли синтезироваться в подводных вулканах, выносились водами термальных источников. В зонах подвижных геохимических барьеров (при снижении в потоке температуры растворов, изменении кислотности и т.п.) организовывались предбиологические системы, аналогичные системам минерало- и рудообразования на таких же барьерах [2,3], но образованные из органических соединений.

Естественно, эти системы еще далеки от живых. Тем не менее, они обладают рядом существенных признаков, сближающих их с биологическими системами. В их числе [2,3]: сопряжение процессов, самопроизвольное движение к внутреннему равновесию, динамическое неравновесие систем относительно окружающей среды, функционирование за счет непрерывного обмена веществом и энергией с окружающей средой, конечное время «жизни» индивидов, постоянное самообновление составных частей систем.

При этом разрешается важная проблем предбиологической эволюции: концентрирование органических молекул в локальном объеме. Однако важнейшая проблема – организация сложной структуры клетки, возникновение механизма ее функционирования – остается до сих пор нерешенной.

Выскажем ряд гипотетических соображений по последней проблеме. Чтобы совершить работу по образованию структуры (объекта), необходим «план» ее построения. Он дается внешней экзогенной информацией, вносимой при сборке структуры. Являясь мысленным образом («тенью») структуры, информация выступает как инструмент сборки структуры из исходных веществ. Она содержит сведения о работе, необходимой для сборки структуры. Эта работа соотносится нами со структурной энергией объекта [1-3]. Структурная энергия, таким образом, сопряжена с экзогенной информацией.

Природа экзогенной информации не ясна. Можно высказать гипотезу, что она содержится в энергии, на потоках которой организуются биосистемы. Действительно, имеются представления о разных типах энергии: физической, биологической, социальной, умственной и т.п. А это значит, что в каждой из них аккумулирована своя специфическая для данного типа энергии информация.

Тогда можно предположить, что автотрофы (фотосинтетики) образовались на потоках солнечной энергии, «абсорбировав» информацию, содержащуюся в солнечном свете. Наоборот, гетеротрофы образовались на потоках эндогенной энергии Земли, также «абсорбировав» содержащуюся в ней информацию. При этом экзогенная информация переходит в эндогенную, заключенную в структуре объекта и содержащую сведения о «плане» его построения [4].

Автор отдает себе отчет, насколько слаба его аргументация. Но он не видит другой возможности объяснения биогенеза. Что касается эволюции (сохранения и усложнения) первичных биосистем, то при решении этого вопроса принципиальных затруднений не возникает [2-4].

Общим принципом предбиологической и биологической эволюции предлагается считать саморегулирование систем за счет механизма обратной связи с окружающей средой, благодаря которому система таким образом реагирует на изменения во внешней среде, чтобы изменения в самой системе были минимальными. Это - «принципом самосохранения» (расширенный принцип подвижного химического равновесия Ле-Шателье). По существу, принцип самосохранения является следствием пройденного пути эволюции, на котором предбиологические и биологические системы должны были быть устойчивыми к изменению физико-химических условий внешней среды.

В то же время изменение условий внешней среды является движущей силой эволюции открытых систем. Их реакция на изменения внешних условий привела к появлению многих специфических функций живых организмов, направленных на его сохранение и функционирование в многократно изменяющихся на протяжении геологической истории условиях среды жизнеобитания. Функция деления (размножения) по существу является крайним выражением принципа самосохранения систем.

Эволюция фотосинтетиков происходила в результате изменения концентрации углекислого газа («пищи» растений) в атмосфере – как за счет геологических процессов, так и внутренних факторов [3-5]. Для эволюции животного мира, по-видимому, важное значение имели переход на использование нового (пищевого) ресурса. Коренное отличие человека от остального живого мира - производство и использование различных видов энергии. Отсюда не далеко и до вывода: свет костра зажег в человеке свет разума.

В заключение обсудим возможное соотношение между энергией и информацией. Станем рассматривать их как противоположность, представив ее следующей схемой.

Рис.1. Схема разрешения противоположности энергия – информация

C позиций триалектики эта противоположность разрешается феноменом - структурная энергия (рис.1). Сопряжение энергии с информацией рождает эволюционирующие объекты, обладающие структурной энергией. Гармония (максимальный прогресс) отвечает оптимальному соотношению структурной энергии и эндогенной (аккумулированной) информации. Превышение энергии над информацией (верхняя линия) ведет к регрессу (пример, динозавры), также как и превышение информации над энергией (нижняя линия). Полное превращение энергии в информацию означает смерть объекта. При этом структурная энергия уничтожается. Зато сохраняется эндогенная информация объекта: частично (разлагающаяся структура умершего объекта) и путем перехода в экзогенную информацию (в случае человека, память о нем окружающих). В дальнейшем эта информация рассеивается, уменьшаясь или вообще исчезая.

Таким образом, проблема биогенеза имеет вещественно- энерго-информационное содержание. Для возникновения жизни необходимо сопряжение процессов переноса и концентрирования вещества, энергии и информации. Такое сопряжение могло реализоваться в термальных источниках на подвижных геохимических барьерах.

Литература

1. Голубев В.С. Что такое жизнь (с позиций триалектики)? Академия Тринитаризма, М., Эл. № 77-6567, публ. 24845, 12.10.2018.

2. Бушуев В.В., Голубев В.С. Основы эргодинамики. М.. ЛЕНАНД, 2012.

3. Голубев В.С. Модель эволюции геосфер. М., Наука, 1990.

4. Бушуев В.В., Голубев В.С. Эргодинамика – экоразвитие – социогуманизм. М., ЛЕНАНД, 2010.

5. Голубев В.С. Введение в синтетическую эволюционную экологию. М., Папирус Про, 2001.