Эволюция биосферы

Во-вторых, повторно и независимо в различных ветвях животного мира наблюдается появление ряда биохимических признаков, например мочевой кислоты, гемоглобина, зрительного пигмента. Последний пример особенно интересен. Глаза членистоногих, моллюсков и позвоночных развились совершенно независимо. Анатомически и эмбриологически они существенно различны. Однако зрительный пигмент у них идентичен, представляя собой комбинацию специфического белка, опсина, с производным витамина А (ретиненом). Известный американский биохимик Дж. Уолд по этому поводу пишет: «Организмы, отдаленные по своим биологическим свойствам, будучи поставлены перед специфической, физиологической проблемой могут повторно развивать идентичные молекулярные структуры»[104], и далее «...организмы, под непрерывным давлением естественного отбора, не имеют иного выбора, кроме переоткрытия вновь и вновь, как и в нашем примере, той же самой молекулярной структуры»

[105].

В-третьих, независимо и повторно могут развиваться и достаточно сложные органы и структуры. Академик М. С. Гиляров приводит ряд интересных примеров[106]

. Так, липидосодержащая эпикутикула, защищающая тело от испарения, развилась независимо у представителей различных групп членистоногих (скорпионы, сальпуги, пауки, сколопендры, насекомые); трахейная система дыхания, представляющая собой пример оптимального решения снабжения внутренних тканей кислородом при наименьшей затрате воды, развилась независимо у разных групп паукообразных, многоножек, насекомых, наземных многощетинковых червей. При этом сходство простирается до деталей электронно-микроскопического строения.

Наконец, в-четвертых, основные направления, по которым идет приспособление организмов к среде, также не безграничны. Активное передвижение требует дифференциации переднего и заднего конца, двусторонней симметрии. На переднем конце концентрируются органы ориентировки и захвата пищи, что обусловливает формирование головного отдела, в принципе сходно построенного у представителей самых различных групп животных. Иначе говоря, «адаптация к условиям среды в пределах даже крупных таксонов способна идти ограниченным числом путей»[107].

Жизнь и второе начало термодинамики

В соответствии со вторым началом термодинамики в изолированных системах наблюдается тенденция к обесцениванию энергии, выражающаяся в росте энтропии. В организмах не происходит явного возрастания энтропии, наоборот, она скорее уменьшается. На эту особенность живых существ указывали физики и биологи, начиная с конца прошлого века. Многим казалось, что жизнедеятельность организмов явно противоречит принципу возрастания энтропии. В настоящее время стало очевидным, что в действительности никакого противоречия нет. Организмы — не изолированные системы. По мнению А. И. Опарина, «характерным для организмов является их непрерывное взаимодействие с окружающей внешней средой, в силу чего их нужно рассматривать как поточные или открытые системы. Свойственное им стационарное (а не статическое) состояние поддерживается постоянным не потому, что они приблизились к „максимальной энтропии“ или что их свободная энергия находится в минимуме (как это происходит при термодинамическом равновесии), а вследствие того, что открытые системы непрерывно получают свободную энергию из внешней среды в количестве, компенсирующем ее уменьшение в системе»[108]

.

Известный английский биолог-статистик, один из авторов генетической теории естественного отбора Р. Фишер в 1930 г. вывел основную теорему естественного отбора. Он обращает внимание на примечательное сходство этой теоремы с выражением второго начала термодинамики. Отличие заключается лишь в том, что на месте энтропии в теореме Фишера стоит степень соответствия условиям, степень приспособленности к условиям.

Согласно теореме Фишера, в ходе эволюции у живых организмов возрастает способность использовать жизненные ресурсы, что неизбежно выражается в росте организованности органического мира. С точки зрения И. И. Шмальгаузена, это происходит следующим образом: «Более активные особи, лучше использующие ресурсы внешней среды для роста, жизни и размножения, вытесняют в процессе смены поколений менее активных особей. Более устойчивые особи, т. е. лучше противостоящие различным вредным влияниям, также вытесняют путем преимущественного размножения менее устойчивых особей. В обоих случаях более упорядоченные формы организации с более низким уровнем энтропии вытесняют менее упорядоченные формы организации с более высоким уровнем энтропии»[109]. Одним словом, в процессе естественного отбора повышается информационное содержание органического мира, степень его организованности. Приспособленность представляет собой биологическую форму организации. Теорема Фишера говорит о росте организованности живой системы в итоге деятельности естественного отбора.