Самоорганизация живого вещества

Живое вещество образовалось в период истощения энергетических ресурсов мирового субстрата, после завершения «строительства» субатомных организаций и неживых мультиагрегатов. Живое вещество развилось на базе неорганических мультиагрегатов и располагается на границе литосферы, гидросферы и атмосферы Земли. Живое вещество построено из тех же химических элементов (предпочтительно из углеводородов), что и неживое. Основой жизни являются белки – самые нестабильные молекулы.

Неживое вещество также потребляет энергию субстрата, но как бы незаметно. Науке предстоит изучить эти процессы. Но живые мультиагрегаты за год пропускают через себя и преобразуют количество химических элементов, соизмеримое с массой земной коры. Интенсивность обмена веществ усиливается способностью живого активно искать ресурсы (питание). Растения тянутся к свету, воздуху, к воде.

Независимость от ресурсов достигается в случае, если источник неисчерпаем и доступ к нему неорганичен. Поэтому поисковую активность, которая в зачаточном состоянии усматривается в неживом, животные сделали главной функцией.

Необходимость в энергии связана с тем, что живое вещество является неравновесной организацией с лабильными связями. Поэтому для сохранения организации приходится постоянно совершать работу. В клетке нет постоянных мест расположения органелл. Они могут передвигаться в протоплазме, но функции свои при этом выполняют. В животных все органы связаны эластичными тяжами, гибкими сосудами и нервами. Чем сложнее форма жизни, тем в большей степени «жесткие» связи заменяются информационными (колония бактерий, нервы, муравейник, улей, толпа людей).

Для сохранения функций лабильной организации требуются затраты ресурсов на постоянную регенерацию элементов и связей. Организация как бы многократно воспроизводит себя по частям, в этом и состоит механизм гомеостаза. Размножение – это разновидность регенерации, осуществляется не только для «ремонта», но и для экспансии.

Клетка периодически заменяет белки (ферменты). Организмы восстанавливают органы, хвосты, когти, кожу, волосы, стенки желудка. Человек полностью обновляется в течение нескольких месяцев.

Регенерация частей является атрибутивным свойством любого вещества. Даже протовещество должно постоянно «перематывать» (обновлять) нити сетевого субстрата.

Процессы регенерации эволюционировали в следующей последовательности.

1. Постоянное восполнение рассеянной энергии протовеществом и субатомными структурами.

2. Регенерация отдельных частей, приводящая к регенерации всей организации (мультиагрегаты).

3. Матричное и вариативное размножение с экспансией (кристаллы, организмы).

Следует заметить, эволюция не устраняет древние механизмы самоорганизации, но на каждом новом ярусе добавляет новые механизмы самоорганизации.

Поисковая активность в живом, вызванная необходимостью потреблять ресурсы, усилилась способностью к размножению. Размножение клетки делением является экспансией. Новые особи обладают автономной подвижностью, что облегчает поиск богатых ресурсами регионов.

Неживые мультиагрегаты, существующие, как и организмы, за счет потребления энергии, также имеют функции роста и размножения. Рост и экспансия инвариантно наблюдается на всех этапах развития Вселенной. Расширяется Вселенная, растут агрегаты вещества, увеличивается разнообразие их форм. Растут планеты, притягивая вещество из окружающего космического пространства.

Лабильность, необходимость искать ресурсы и защищаться от разрушения в живом веществе требует вариативности поведения. Известно, что ответные реакции существуют в любых объектах природы.

Однако живые существа реагируют ситуационно, набор реакций разнообразнее. При опасности могут убежать, напасть, замереть. Высшие формы жизни приобрели способность к упреждающим реакциям. Но, чем проще форма жизни, тем менее разнообразны реакции.

Размножение и самоликвидация (смерть) также являются адаптивными реакциями. Потомки появляются при дееспособных родителях. Период стагнации ещё не наступил, но организм «знает» о его приближении и упреждает события воспроизводством себе подобных.

В отличие от любых других организаций в живом известен процесс самоликвидации. Всё живое рождается и умирает, причём, смерть происходит не в результате износа элементов (они способны к регенерации), а программируется системной памятью (генами). Воспроизводство предшествует самоликвидации, поэтому является вариантом поисковой активности с упреждением, средством профилактики возможных кризисов путём вариативного воспроизводства потомков.

На рисунке обобщены взаимосвязанные функции поддержки жизнедеятельности. Лабильность связей потребовала создания системы постоянной регенерации. Для этого требуются ресурсы, и осуществляется их активный поиск. Высшие формы жизни выработали упреждающие реакции на ожидаемые угрозы среды обитания.

Казалось бы, в живом веществе процессы регенерации должны обеспечивать бессмертие клеток, но даже разнообразные механизмы адаптации не могут предусмотреть всех проблемных ситуаций. Живые организации способны адаптироваться в достаточно узком диапазоне условий. Заботясь о собственной целостности и о собственном «благополучии», живое обязательно включает в свои функции смерть и рождение, как поиск вариантов адаптации, осуществляется перетасовка защитных программ «системной памяти».

Рис. Система самосохранения живого.

Самоорганизация, вариативность ответных реакций зависит от разнообразия элементов организации, специализации их функций. Количество специализированных белков в клетке на порядки превышает число атомов в сложной молекуле. Число типов клеток в человеческом организме превышает две сотни. Сформировались специализированные органы управления.

Специализация, дифференциация функций наблюдается в любых организациях. Например, ядро атома и электроны исполняют разные функции. Каждый электрон занимает различные орбиты. В молекулах разнообразие и дифференциация функций ещё выше, чем в атомах. В живых мультиагрегатах разнообразие достигло допустимого предела.

Неизбежное ограничение на количество и разнообразие элементов в организации возникает по причине дефицита ресурсов. Если элементы не потребляют энергию, то их количество может быть очень велико, например, атомы в кристаллах и минералах по численности превышают живые организмы. Оптимизация организации заключается в сохранении устойчивости при минимуме затрат энергии, поэтому лишние потребители ресурсов снижают эффективность организации.

Заключение

Учёные ведут дискуссии о возможной потере устойчивости биосферы в связи с вымиранием и исчезновением некоторых видов животных и растений. В связи с тем, что никому не известен оптимум разнообразия биосферы, рассуждения о пределе устойчивости биосистемы носят спекулятивный характер. Следует принимать во внимание, что биосфера не исчезнет, она уже выдержала несколько катастроф за 4 млрд. лет. Биосфера может стать или непригодной для существования человечества, или адаптироваться к экспансии человечества. Человек – это часть биосферы, поэтому все изменения в биосфере являются следствием коэволюции биосферы и человечества.