Хорошо известно, что в эволюции живых организмов на Земле важнейшую роль играют мутации. Одним из главных мутагенных факторов принято считать ионизирующие излучения. Сегодня многие исследователи приходят к выводу, что излучения радиоактивных веществ и космические лучи играют, может быть, определяющую роль в естественной эволюции жизненных форм³.

Эволюция генов происходит как в результате приобретения новых последовательностей, так и в результате перераспределения уже имеющихся. Новые последовательности могут быть введены с помощью векторов или появляться при мутировании существующих генов. Возникновение новых последовательностей возможно также в результате перестроек генетического материала. Такие перестройки могут изменить и функции имеющихся генов путем создания для них новых условий регуляции.

«Традиционная» эволюция генома связана с механизмами, которые хорошо известны в течение многих лет. У прокариот за осуществление генетических обменов ответственны внехромосомные элементы. Плазмиды способствуют конъюгации бактерий, в то время как фаги осуществляют инфекционный процесс. И те и другие иногда переносят вместе с автономным репликоном гены клетки-хозяина. У эукариот в каждой генерации происходит реципрокная рекомбинация между соответствующими сайтами на гомологичных хромосомах; очень редко она сопровождается дупликацией или перестройкой локусов. Такая реорганизация, по существу, представляет собой побочный эффект обычных механизмов, включаемых в генетическую рекомбинацию и (или) синтез ДНК (таких, как неравный кроссинговер или конверсия гена). Механизмы, ответственные за транслокацию между негомологичными хромосомами, остаются неизвестными. Потенциальная возможность для изменения прокарио-тических и эукариотических геномов обеспечивается способностью определенных последовательностей перемещаться из одного сайта в другой. Эти последовательности получили название транспозирующихся элементов, или транспозонов.

10. Как ведут себя макросистемы вдали от равновесия? Поясните понятие диссипативной структуры по И. Пригожину

Когда мы говорим о поведении сложных диссипативных макросистем, существующих вдали от равновесия (а таких систем – большинство в нашем мире, и мы сами – суть они) подчиняюшихся законам термодинамики – на прогноз будущего появляются серьёзнейшие ограничения – второе начало с неизбежностью обуславливает появление горизонта прогноза – такое удаление по параметру времени от начальных условий системы, с момента которого все наши прогнозы будут гаданием на кофейной гуще как бы ни полна была наша информация о начальных условиях.

Диссипативная структура, характеризуется нарушением симметрии, множественными выборами и корреляциями в макроскопических масштабах.

Для диссипативных систем можно ввести удобное фазовое пространство. Оно включает в себя ансамбль имеющихся переменных и поэтому становится бесконечномерным пространством в случае непрерывной среды, где различные характеристики являются пространственно распределенными величинами. Поэтому удобнее всего работать с фазовым пространством, когда оно содержит дискретное число переменных, и в особенности когда это число конечно и, желательно, невелико⁴.

По мнению И. Пригожина синергетический взгляд на мир ведет к революционным изменениям в нашем понимании случайности и необходимости, необратимости природных процессов, позволяет дать принципиально новое истолкование энтропии и радикально меняет наше представление о времени. Предисловие к английскому изданию книги «Порядок из хаоса» И. Пригожин публикует под заголовком «Новый диалог человека с природой».

Свое понимание феномена самоорганизации И. Пригожин связывает с понятием диссипативной структуры – структуры спонтанно возникающей в открытых неравновесных системах. Классическими примерами таких структур являются такие явления, как образование сотовой структуры в подогреваемой снизу жидкости (т.н. ячейки Бенара), «химические часы» (реакция Белоусова – Жаботинского), турбулентное движение и т.д.

В книге И. Пригожина и И. Стенгерс «Порядок из хаоса» процесс возникновения диссипативных структур объясняется следующим образом. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, ее элементы (например молекулы газа) ведут себя независимо друг от друга, как бы в состоянии гипнотического сна, и авторы работы условно называют их генами. В силу такой независимости к образованию упорядоченных структур такие элементы неспособны. Но если эта система под воздействием энергетических взаимодействий с окружающей средой переходит в неравновесное «возбужденное» состояние, ситуация меняется. Элементы такой системы «просыпаются от сна» и начинают действовать согласованно. Между ними возникают корреляции, когерентное взаимодействие. В результате и возникает то, что Пригожин называет диссипативной структурой. После своего возникновения такая структура не теряет резонансного возбуждения, которое ее и порождает, и одним из самых удивительных свойств такой структуры является ее повышенная «чувствительность» к внешним воздействиям. Изменения во внешней среде оказываются фактором генерации и фактором отбора различных структурных конфигураций. Материальная система такого типа включается в процесс структурогенеза или самоорганизации. Если предполагается, что именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как имманентное свойство неравновесных процессов. Схематическое описание возникновения диссипативных структур и связанного с ними процесса структурогенеза объясняет и название дисциплины. Термин «синергетика» образован от греческого «синергиа», которое означает содействие, сотрудничество. Именно «совместное действие» или когерентное поведение элементов диссипативных структур и является тем феноменом, который характеризует процессы самоорганизации⁵.

Список литературы

1. Блюменфельд Л.А. Информация, термодинамика и конструкция биологических систем // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. №6.

2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2001.

3. Чижевский А.Л., Шишина Ю.Г. В ритме солнечных бурь. М.: Наука, 1969.

4. Шебалин О.Д. Физические основы механики и акустики. М.: Высшая школа, 2005.

5. Эйген М., Винклер Р. Игра жизни. М.: Наука, 1979.

1 Шебалин О.Д. Физические основы механики и акустики. М.: Высшая школа, 1981. С. 111.

2 Блюменфельд Л.А. Информация, термодинамика и конструкция биологических систем // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. № 6. С. 12.

3 Чижевский А.Л., Шишина Ю.Г. В ритме солнечных бурь. М.: Наука, 1969. С. 29.

4 Эйген М., Винклер Р. Игра жизни. М.: Наука, 1979. С.121-130.

5 Блюменфельд Л.А. Информация, термодинамика и конструкция биологических систем // Соросовский Образовательный Журнал. 2001. № 6. С. 122.