Воздействия на вероятность событий

Выше отмечалось, что в мире Живого генетические системы запоминают и навязывают среде определённые процессы, делая их при прочих равных условиях более вероятными, чем сходные процессы в неживой материи. Это свойство обнаруживается, начиная от самых примитивных проявлений Жизни и всё более усиливается по ходу эволюции. Здесь мы сталкиваемся с очень важным свойством Живого, которому ранее не уделялось достаточное внимание – с его способностью воздействовать на вероятности событий, изменять эти вероятности в свою пользу [Барбараш, 2003].

Способность Живого воздействовать на вероятности событий ярко проявляется, в частности, в биохимических процессах, катализируемых биологическими ферментами. Активность ферментов, усовершенствованных естественным отбором и закреплённых в генетической памяти, на несколько порядков превышает активность минеральных катализаторов. Уже поэтому вероятности нужных организмам биохимических процессов намного выше вероятностей родственных им процессов в сфере неживой Природы.

Принципиально важно, что способность живой материи изменять в свою пользу вероятность событий является отнюдь не каким-то таинственным, мистическим свойством, а во всех своих проявлениях прямо или косвенно берёт начало в главном отличии живой материи – в её способности формировать сходные структуры, от молекулярного уровня, по информации, полученной от предков в виде информационных молекул. Это значит, что в каждом конкретном изменении живой материей вероятности событий в свою пользу могут быть найденыне менееконкретные биологические механизмы, с помощью которых реализовалась этаудивительнаяспособность. И наоборот, если у некоторого явления нет прямой или сложно опосредованной связи (через биологические механизмы) с главной особенностью живой материи, то, соответственно, в этом явлении бесполезно искать реализацию её способностей изменять вероятности событий в свою пользу. Другими словами, общей чертой рассматриваемых способностей является их биологическая механизменность.

Есть ферменты, привлекающие для проведения реакций дополнительную энергию аденозинтрифосфата (АТФ) и ферменты, не привлекающие энергию со стороны. В последнем случае ход реакции, в термодинамическом смысле, ничем не отличается от протекания такой же реакции без фермента, но скорость её (т.е. вероятность элементарного молекулярного события) возрастает под действием фермента в тысячи раз. Такой рост скорости (или вероятности) молекулярных событий в протоплазме клетки происходит благодаря особой, хорошо отработанной естественным отбором молекулярной структуре фермента. Фермент играет роль сложно организованной и очень эффективной молекулярной машины, упорядочивающей взаимодействие между реагирующими молекулами. Без способности живой материи формировать сходные структуры, от молекулярного уровня, по информации, полученной от предков в виде информационных молекул, т.е. без использования генетической памяти, создание высокоэффективных ферментов было бы невозможно.

Живая материя способна не только повышатьвероятности событий, но и понижать их. Уже сама интенсификация одних процессов снижает вероятности других (не нужных живой материи) процессов с теми же веществами. Поэтому с самого начала нужно говорить о способности Живого не только повышать, но вообще изменять вероятности событий. Принципиально важно, что любые изменения,будь то повышение или понижение вероятностей происходящего, живая материя направляет в свою пользу.

Следовательно, уже „формирование сходных структур, от молекулярного уровня, по информации, полученной от предков в виде информационных молекул”, т.е. использование генетической системы, обуславливает способность живой материи изменять вероятности событий в свою пользу. Эта способность реализуется не только во внутренней среде организмов, но, что очень важно, распространяется и на окружающий мир.

Способность живой материи изменять вероятности событий реализуется в рамках общих законов Природы, охватывающих также и мир неживой материи. Никаких нарушений законов физики, химии и т.д. не происходит. Но процессы, протекающие в живой материи, создают такие условия, так изменяют фон протекания других процессов, что маловероятные события, важные для живой материи, превращаются в высоко вероятные и наоборот. Хотя живая материя всегда направляет изменения вероятностей событий в выгодную ей сторону, она не во всех случаях достигает цели. Неподвластные данному организму факторы, вопреки всему, могут помешать достижению нужного результата.

Решающую роль в возвышении живой материи над неживой Природой сыграла способность Живого изменять вероятности событий в самом процессе формирования сходных структур.Едва только первая генетическая система стала навязывать Природе свои варианты действий, позволила сложным молекулярным структурам повторяться вновь и вновь, как эти образования стали опережать в своём развитии изменения в неживых структурах динамичной Природы. Они возникали в большем количестве экземпляров, распространялись в большем ареале. Из-за большей численности они интенсивнее подвергались отбору, а это вело к их дальнейшему совершенствованию и развитию.

При переходе к макроуровню преимущества живой материи намного возрастают. Благодаря генетическому формированию структур организмов, они имеют неизмеримо больше шансов появиться на свет, чем такие же по сложности структуры неживой материи. Чем дальше продвигается биологическая эволюция, тем совершеннее становятся организмы, тем больше появляется у живой материи возможностей влиять на вероятности событий, изменять их в свою пользу. Изменения вероятностей событий – по сравнению с естественной вероятностью событий в неживой Природе – можно обнаружить буквально во всём, что происходит в живой материи.

Появление клеточной оболочки и обособление части водной среды в виде протоплазмы клетки повысило вероятность протекания в компактной зоне всей совокупностинеобходимых исвязанных между собой процессов. Формирование спор повышает вероятность сохранения клетки в неблагоприятных условиях. Перемещение клетки повышает вероятность её встречи с пищей или с половым партнёром и т.д.

Наглядные примеры изменения вероятности событий в свою пользу демонстрируют одноклеточные организмы. Представьте себе открытую бочку с дождевой водой и в ней две живые клетки. Велика ли вероятность того, что они окажутся на расстоянии 1 мм друг от друга? Если в бочке 100 литров воды, вероятность такого события составит очень низкую величину 2,6•10^–8. Точнее, такой была бы вероятность оказаться рядом для частиц неживой материи, например, для двух микроскопических пластмассовых шариков с удельным весом, равным удельному весу воды, которые, соответственно, не тонут и не всплывают.

А если мы учтём реальные свойства живых клеток? Если, скажем, у одной из клеток есть жгутик или реснички, и она совершает хаотические движения? Тогда вероятность их случайного сближения до 1 мм многократно возрастёт (приблизительно – в число пройденных миллиметров), хотя всё ещё будет низкой.

Уточним условия. Пусть одна из клеток представлена фотосинтезирующей зелёной бактерией, находящейся в верхнем, более освещённом слое воды. Другую клетку представляет инфузория туфелька луговая (Paramecium aurelia), пищей для которой служат бактерии. Благодаря наличию на теле инфузории множества колеблющихся ресничек, она энергично перемещается в воде.

Инфузория снабжена фоточувствительным глазком – стигмой – и благодаря этому обладает фототаксисом, т.е. тенденцией двигаться к свету. Фототаксис резко повышает вероятность встречи двух клеток, потому что, на фоне беспорядочных движений, заставляет инфузорию подниматься к свету, в верхние слои воды, где находится съедобная бактерия.

Оболочка инфузории снабжена множеством хеморецепторов, наделяющих клетку ещё и хемотаксисом – чувствительностью к „запаху” пищи и стремлением перемещаться к ней. В верхних слоях воды инфузория будет неотвратимо приближаться к жертве. В таких условиях вероятность встречи увеличится практически до единицы, т.е. встреча станет неизбежной.

Каждая из трёх сравнительно несложных структур клетки – реснички, стигма и хеморецепторы – повышает для инфузории вероятность встречи с пищей на два-три порядка. Если сравнить клетку без ресничек, стигмы и хеморецепторов с клеткой, оснащённой всеми этими приспособлениями, то окажется, что в первом случае клетка обречена на гибель, а во втором – обладает отличными шансами для процветания.

Интересно отметить, что в этих случаях коэффициенты повышения вероятности встречи двух клеток (нахождения пищи инфузорией) после появления ресничек, стигмы и хеморецепторов перемножаются, подобно тому, как перемножаются вероятности частных событий при вычислении вероятности их совпадения. (Хотя отсутствие ресничек сразу свело бы пользу от стигмы и хеморецепторов к нулю.)

Иначе говоря, несколько простых усовершенствований, каждое из которых не очень сильно повышает вероятность нужного события, в сочетании, позволяют живой материи противодействовать крайне неблагоприятным обстоятельствам, преодолевать исключительно низкие вероятности некоторых событий. Такая способность резко выделяет живую материю во Вселенной, наделяет её уникальными потенциями, позволяет интенсивно расширять ареал, бороться с враждебными факторами внешней среды, строить своё существование на, казалось бы, немыслимо редких событиях (таких, как отыскание единственной бактерии в бочке воды).

На более высоких уровнях развития эта способность превращается в умение разумных существ широко использовать исчезающе маловероятные возможности, превращается в навыки ставить и реализовывать, вроде бы, совершенно нереальные, фантастические задачи.