Библиотека

Рубрика: Биология

вернуться в список »

История Земли и жизни на ней

Страница: [...][28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38][...]

            Говоря об усложнении системы, необходимо упомянуть выводы еще одного основоположника кибернетики, Дж. фон Неймана (1960), решавшего проблему самовоспроизведения автоматов.  Оказалось, способность к самовоспроизведению принципиально зависит от сложности организации.  На низшем уровне сложность является вырождающейся, т.е. каждый автомат способен воспроизводит лишь менее сложные автоматы.  Существует, однако, вполне определенный критический уровень сложности, начиная с которого эта склонность к вырождению перестает быть всеобщей: "Сложность, точно так же, как и структура организмов,  ниже некого минимального уровня является вырождающейся, а выше этого уровня становится самоподдерживающейся или даже может расти".

            Итак, Эйгену "всего-навсего" осталось найти реальный класс химических реакций, компоненты которых вели бы себя подобно дарвиновским видам, т.е. обладали бы способностью "отбираться"  и, соответственно, эволюционировать в сторону увеличения сложности организации.  Именно такими свойствами, как выяснилось, и обладают нелинейные автокаталитические цепи, названные им гиперциклами.  Здесь необходимо дать некоторые пояснения.

            Простейшим случаем каталитической реакции является превращение исходного вещества (субстрат - S) в конечное (продукт - P) при участии единственного фермента (E); уже этот механизм требует по меньшей мере трехчленного цикла, который называется реакционным (рисунок  14, а).  Существуют, однако, и гораздо более сложные реакционные циклы.  Таков, например, цикл Кребса - 12-членный цикл, лежащий в основе клеточного дыхания: он катализирует превращение молекулы двухатомной уксусной кислоты (в форме ацетил-кофермента a - CH₃CO K_oa) в 2 молекулы CO₂ и 8 атомов H (рисунок 14, б).  Другой пример - углеродный цикл Бете-Вайцзекера, обеспечивающий светимость Солнца за счет превращения четырех атомов водорода ¹H в атом гелия ⁴He (рисунок 14, в).  Несмотря на серьезнейшие различия между этими реакциями (первая является химической, а вторая - ядерной), они обладают фундаментальным сходством: в обеих высокоэнергетическое вещество превращается в продукты, бедные энергией, при сохранении - т.е. циклическом воспроизведении - промежуточных компонентов (интермедиатов).

 

РИСУНОК 14. Реакционные циклы (абстрактный трехчленный цикл, цикл Кребса и  цикл Бете-Вайцзекера); каталитический цикл; гиперцикл.

 

            Следующий за реакционным циклом уровень организации представляет собой каталитический цикл, в котором некоторые - или все - интермедиаты сами являются катализаторами для одной из последующих реакций.  Каждый из них (E_i+1) образуется из высокоэнергетического субстрата (S) при каталитической поддержке от предыдущего интермедиата (E_i) (рисунок 14, г).  Таким образом, каталитический цикл как целое эквивалентен автокатализатору.

Еськов К.Ю.