Московский государственный университет печати

Горбачев В.В.


         

Концепции современного естествознания. В 2 ч.

Учебное пособие


Горбачев В.В.
Концепции современного естествознания. В 2 ч.
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Часть I

Предисловие

1.1.

Введение

1.1.1.

Этапы развития и становления естествознания

1.1.2.

Общие проблемы естествознания на пути познания Мира

1.2.

Механика дискретных объектов

1.3.

Физика полей

1.4.

Теория относительности Эйнштейна - мост между механикой и электромагнетизмом

1.4.1.

Физические начала специальной теории относительности

1.4.2.

Общая теория относительности

1.5.

Основы квантовой механики и квантовой электродинамики

1.6.

Физика Вселенной

1.6.1.

Модели происхождения Вселенной

1.6.2.

Современные модели элементарных частиц как первоосновы строения материи Вселенной

1.6.3.

Фундаментальные взаимодействия и их мировые константы

1.6.4.

Модель единого физического поля и многомерность пространства-времени

1.6.5.

Устойчивость Вселенной и антропный принцип

1.6.6.

Ньютоновская модель развития Вселенной

1.6.7.

Антивещество во Вселенной и антигалактики

1.6.8.

Механизм образования и эволюции звезд

1.7.

Проблема «порядок-беспорядок» в природе и обществе

1.8.

Симметрия и асимметрия в их различных физических проявлениях

1.9.

Современная естественнонаучная картина мира с точки зрения физики

2.

Часть II. Физика живого

Введение

2.1.

От физики существующего к физике возникающего

2.1.1.

Термодинамические особенности живых систем

2.1.2.

Энергетический подход к описанию живого

2.1.3.

Уровни организации живых систем и системный подход к эволюции живого

2.1.4.

Физическая интерпретация биологических законов

2.1.5.

Пространство и время для живых организмов

2.1.6.

Энтропия и информация в живых системах

2.2.

Физические аспекты и принципы

2.2.1.

От атомов к протожизни

2.2.2.

Химические процессы и молекулярная самоорганизация

2.2.3.

Биохимические составляющие живого вещества

2.2.4.

Клетка как «элементарная частица» молекулярной биологии

2.2.5.

Роль асимметрии в возникновении живого

2.3.

Физические принципы воспроизводства и развития живых систем

2.3.1.

Информационные молекулы наследственности

2.3.2.

Воспроизводство и наследование признаков

2.3.3.

Процессы мутагенеза и передача наследственной информации

2.3.4.

Матричный принцип синтеза информационных макромолекул и молекулярная генетика

2.4.

Физическое понимание эволюционного и индивидуального развития организмов

2.4.1.

Онтогенез и филогенез. Онтогенетический и популяционный уровни организации жизни

2.4.2.

Физическое представление эволюции. Синтетическая теория эволюции

2.4.3.

Аксиомы биологии

2.4.4.

Признаки живого и определения жизни

2.4.5.

Физическая модель демографического развития С.П. Капицы

2.5.

Физические и информационные поля биологических структур

2.5.1.

Физические поля и излучения функционирующего организма человека

2.5.2.

Механизм взаимодействия излучений человека и окружающей среды и возможности медицинской диагностики и лечения

2.5.3.

Устройство памяти. Воспроизводство и передача информации в организме

2.6.

Физические аспекты биосферы и основы экологии

2.6.1.

Структурная организованность биосферы

2.6.2.

Биогеохимические принципы В.И. Вернадского и живое вещество

2.6.3.

Физические аспекты эволюции биосферы и переход к ноосфере

2.6.4.

Физические факторы влияния Космоса на земные процессы

2.6.5.

Физические основы экологии

2.6.6.

Принципы устойчивого развития

Контрольные вопросы

Литература

Темы курсовых работ, рефератов и докладов

Вопросы к зачету и экзамену

Словарь терминов

Указатели
690   именной указатель
3016   предметный указатель
58   указатель иллюстраций
Рис. 2.3.1. Репликация ДНК Рис. 2.3.2. Схема биосинтеза белков Рис. 2.3.3. Основные этапы процесса передачи генетической информации

Благодарение божественной натуре
за то, что она все нужное сделала не
трудным, а трудное - не нужным.

Эпикур


There more things in heaven and
earth, Horatio, than are dreamt of
your philosophy.

Shakespeare

Мы уже поняли из подразд. 2.2.4, что клетка представляет собой сложную и высокоупорядоченную структуру и является элементарной организованной частью живой материи. Она способна усваивать и преобразовывать энергию, и в ней происходят процессы, необходимые для возникновения, развития и существования живого вещества. Извне в клетку поступают органические вещества, которые служат «строительными материалами» для элементов Клеткаклетки и источником химической энергии. При расщеплении питательных веществ в клетке освобождается энергия для совершения различной работы по поддержанию ее жизнедеятельности. Для развития живых организмов необходимы три основных условия: возможности оплодотворения (слияние половых клеток) при половом размножении, деления клеток и воспроизводства в них определенных веществ и структур. Во всех этих процессах участвуют клетки как элементарные частицы живого и молекулы Нуклеиновая кислотануклеиновых кислот Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК и РНК, управляющие этими процессами.

На молекулярно-генетическом уровне организации живого элементарной единицей является ген. Этот термин ввел в биологический обиход в 1909 г. датский ученый Иогансен В.Л.В.Л. Иогансен как фактор Наследственностьнаследственности. На самом деле Ген ген - это участок молекулы ДНК и РНК со специфичным набором Нуклеотиднуклеотидов, в последовательности которых закодирована генетическая информация. Ген состоит из 450 нуклеотидов, объединенных в 150 Кодонкодонов, и длина его составляет около 150 нм, в то время как межатомные расстояния, например, в неорганических кристаллах составляют около 0,1-0,2 нм. Следовательно, генная структура содержит порядка 1000-1500 атомов. Это позволило Шредингер Э.Э. Шредингеру [ссылка на источники литературы] предположить, что такое число с точки зрения статистической физики слишком мало, чтобы обусловить упорядоченное и закономерное поведение. Живой же организм воспринимает воздействие только огромного числа атомов и молекул. Можно считать, что погрешность в выполнении физических и химических Законзаконов природы составляет <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где n - число молекул, участвующих в проявлении этих законов. Какими мы были бы чувствительными, если бы реагировали на воздействие отдельных атомов! Из этого можно сделать вывод, что поведение генов должно определяться вероятностным характером законов квантовой механики. Обычно в клетках растений и животных молекулы ДНК присутствуют в виде некоторых структур ядра клетки, которые называются Хромосомы хромосомами. Хромосомы состоят из большого числа Генгенов, которые расположены на ней в линейном порядке, а гены являются кусками молекулы ДНК. Гены, как правило, располагаются в ядрах клеток. Они имеются в каждой клетке, и их число может достигать многих миллиардов. Можно в шутку сказать, что по своей роли гены представляют собой «мозговой центр» клеток.

Собственно исходная генетическая информация заключена, стало быть, в последовательности аминокислот в различных пептидных целях. Поэтому можно считать, что элементарными единицами на молекулярно-генетическом уровне, несущими в себе Кодкоды генетической информации, являются молекулы ДНК. В клетке человека молекула ДНК содержит около 1 млрд. пар оснований, длина ее около 1 м. Как уже отмечалось (подразд. 2.2.5), если составить цепочку из ДНК всех клеток одного человека, то она может протянуться через всю Солнечную систему. Заметим, что в ДНК даже для простейшего организма содержится информация, объем которой эквивалентен информации во всех томах Российской государственной библиотеки.

В первой части нашего пособия мы уже говорили о научных результатах нобелевского ранга нашего соотечественника Гамов Г.А.Г.А. Гамова, одним из которых является вариант описания структуры Генетический кодгенетического кода. Он предположил, что для кодирования одной Аминокислотааминокислоты используется сочетание трех нуклеотидов, и такая элементарная единица получила название Кодон кодона. Последовательность кодонов в гене как раз и определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи Белокбелка, кодируемой этим геном. На основании такой модели были интерпретированы результаты рентгеноструктурного анализа молекул ДНК Крик Ф.Ф. Криком и Уотсон Дж.Дж. Уотсоном в 1953 г.

Любопытно, что в своей работе они использовали данные Фрэнклин Р.Розалинды Фрэнклин без ее ведома и согласия. Ссылок на нее не было ни в их знаменитой статье о том, каким образом молекула ДНК может воспроизводить сама себя, в 1953 г. в журнале «Nature», ни в последующих публикациях. А физики Крик Ф.Ф. Крик и Уотсон Дж.Дж. Уотсон совместно с биохимиком Уилкинзом (зав. лабораторией, где работала Р. Фрэнклин и который познакомил первых двух с ее результатами без ее согласия) получили в 1962 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Как справедливо писал Ичас М.М. Ичас: «Когда эта некрасивая (но, заметим, типичная!) история выплыла в свет, это произвело нехорошее впечатление, и не только на феминисток» [ссылка на источники литературы].

Впоследствии выяснилось, что Генетический кодгенетический код, связывающий последовательность Нуклеотиднуклеотидов в молекуле ДНК с последовательностью аминокислот в молекулах белка, должен быть триплетным. Образно говоря, кодоны как ключевые слова должны состоять из трех букв и их определенная комбинация и последовательность в Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК кодируется в необходимую генетическую информацию. Поскольку молекула ДНК содержит четыре азотистых Основаниеоснования, Аденинаденин (А), Цитонинцитонин (Ц), Гуанингуанин (Г) и Тиминтимин (Т), то подсчет возможных сочетаний из четырех этих букв А, Ц, Г и Т показывает, что сочетание по два обеспечивает лишь 16 возможностей, а по три - 4<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
4<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
4 = 64 кодона. Оказалось, что только сочетания из трех элементов обеспечит построение тех 20 аминокислот, которые необходимы для образования молекул белка. Поэтому «наименьшая длина» таких слов, определяющих аминокислоты, должна состоять из трех нуклеотидов.

Таким образом, ДНК можно представить как последовательность букв - Нуклеотиднуклеотидов, образующих текст из огромного числа знаков. В принципе любой живой организм - «розу, дельфина или человека» [ссылка на источники литературы] - можно закодировать длинным рядом этих букв. Расположение нуклеотидов не случайное и, например, первые два основания Кодонкодонов, определяющих какую-либо аминокислоту (или аминокислотный остаток), одинаковы, а третье может быть в разных кодонах разным.

Однако природа так придумала, что большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами. Имеется избыток и вариативность информации, чтобы сделать то, что нужно наверняка. Установлено, что молекул ДНК в ядрах клеток столько, что их хватило бы на образование в 10 раз большего числа генов. Это подобно вырождению в квантовых физических состояниях, когда разные волновые функции соответствуют одному и тому же значению собственной энергии. Такой код в Биология молекулярнаямолекулярной биологии также называется Код вырожденныйвырожденным в том смысле, что несколько разных триплетов передают один и тот же смысл, т.е. являются по существу синонимами. Эту аналогию можно продолжить и в языкознании. Наше письмо - тоже кодирование звуков. И Кодкод, в котором несколько букв читаются одинаково, будет также вырожденным.

Было также установлено, что сама структура Генетический кодгенетического кода для всего живого одинакова. Понятно, однако, что количество нуклеотидов, а значит по существу и молекул ДНК, разное и механизм реализации кода разный, отсюда различия в наборе синтезирующихся Белокбелков и в сложности строения различных организмов. Одинаковость кода для всех живых организмов указывает на единство происхождения всего живого. Чем ближе родство между организмами, тем больше похожи последовательности их молекул ДНК. Даже у растений, животных и Бактериябактерий можно обнаружить их частичное сходство. Сходство аминокислотного состава всех белков также свидетельствует о биохимическом единстве жизни и позволяет считать, что все живые организмы генетически родственны и происходят от общего предка.

Таким образом, признаки и свойства живых организмов, зафиксированные в молекулах ДНК, генах и Хромосомыхромосомах, хранятся и передаются химическим путем, комбинацией соответствующих органических молекул. Ген выступает как неделимая единица наследственности и в различных мутациях изменяется как целое. Его можно назвать квантом наследственности. Шредингер Э.Шредингер называл его атомом наследственности [ссылка на источники литературы]. В настоящее время считается установленным, что признаки передаются дискретным образом через эти дискретные образования - гены, что позволяет ввести в биохимическую Генетикагенетику квантово-механические представления физического микромира. Следовательно, наследственность по своей природе дискретна, и для изучения ее могут быть использованы математические и физические модели. Это отмечал еще Шредингер: «Уже сам принцип дискретности, прерывистости наследственности, лежащей в основе генетики, очень созвучен атомарной теории строения вещества» [ссылка на источники литературы].

В генетической системе обнаруживаются те же закономерности, что и в квантовом мире: атомизм, высокая упорядоченность дискретных единиц, возможность их комбинации и образование других порядков прерывистой наследственности, скачкообразность переходов из одних состояний в другие, а также вырождение состояний. Рапопорт И.А.И.А. Рапопорт [ссылка на источники литературы] установил некоторые аналогии между генными Нуклеотиднуклеотидами и кварками с барионами (три кварка в барионе (подразд. 1.6.2) и три нуклеотида в триплете), Подобиеподобие взаимодействий нуклеотидов и кварков, отсутствие тех и других в свободном состоянии и т.д.

Эти аналогии можно представить в виде следующей схемы.

Иерархия и сопоставление элементов в физическом и генетическом атомизме

Физический уровень Генетический уровень
1. Кварки 1. Нуклеотиды
2. Элементарные частицы 2. Триплеты
3. Атомные ядра 3. Интероны
4. Атомы 4. Гены
5. Молекулы 5. Хромосомы
6. Коллоидные частицы, полимеры 6. Геном

Аналогичное сопоставление можно провести и между биологическим и космическим уровнями.

Сопоставление биологического и космического уровней

Биологический уровень Космический уровень
1. Клетки 1. Звезды
2. Ткани 2. Звездные скопления
3. Организмы 3. Галактики
4. Популяции 4. Метагалактики
5. Биогеоценозы 5. Вселенная (Космос)
6. Биосфера 6. Космические струны

В этих сравнительных данных можно усмотреть структурное единство живой и неживой природы и возможность описания материального мира физическими Методметодами. На это указывал еще В. Гейзенберг: «Изучение атомистической структуры биологической материи может сыграть важную роль в понимании дискретных закономерностей, а биологические понятия могут дать дополнение и расширение квантовой механики» [ссылка на источники литературы].

Воспроизводство себе подобных и наследование признаков осуществляются с помощью наследственной информации, материальным носителем которой являются молекулы Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК. Основой воспроизводства является синтез Белокбелков, который происходит в Клеткаклетках организма по программе, заложенной в ДНК и реализуемой через РНК. Необходимость такого синтеза обусловлена тем, что большинство компонентов живого находится в динамическом состоянии и постоянно обновляется. БелокБелки все время распадаются и их необходимо замещать вновь синтезируемыми молекулами, а для этого нужна генетическая информация о том, как это надо сделать.

Поэтому нужна такая система воспроизведения, которая должна содержать в закодированном виде, как мы уже убедились, полную информацию, необходимую для построения из запасенного клеткой органического материала нужного в данный момент белка, и механизм извлечения и передачи этой программной информации. Механизм передачи наследственных признаков можно рассмотреть в классическом варианте Генетикагенетики и более углубленно с позиций Биология молекулярнаямолекулярной биологии.

В основу генетики были положены закономерности дискретной Наследственностьнаследственности, открытые в 1865 г. Менделем и продолженные и дополненные впоследствии Вейсман А.А. Вейсманом, Иогансен В.Л.В. Иогансеном, Морган Т.Т. Морганом, Вавилов Н.И.Н.И. Вавиловым, Кольцов Н.К.Н.К. Кольцовым, Четвериков С.С.С.С. Четвериковым и другими учеными. Надо отметить, что работы этих и других ученых-генетиков на новом уровне развили дальше описательные представления Дарвин Ч.Ч. Дарвина о наследственности, Изменчивостьизменчивости и Естественный отборестественном отборе. Сам термин «генетика» был введен в 1905 г. английским биологом Бэтсон У.У. Бэтсоном и означает науку о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Идея Мендель Г.Г. Менделя как раз и состояла в предположении, что наследственные признаки передаются дискретными единицами - наследственными факторами, или Генгенами, как мы их теперь называем. Каждый ген отвечает за синтез определенного Белокбелка. Контролируя образование белков, гены управляют всеми химическими реакциями организма и определяют тем самым его признаки. Уникальными свойствами гена являются его высокая устойчивость (неизменяемость в ряду поколений - в этом суть самой наследственности!) и способность к наследуемости изменений в результате Мутациямутаций. Совокупность всех генов одного организма называется Генотипгенотипом. А совокупность всех признаков организма определяется как Фенотипфенотип. Фенотип, таким образом, представляет результат взаимодействия генотипа и Окружающая средаокружающей среды. Можно сказать, что, оставляя те или иные живые организмы с их генотипом, естественный отбор сохраняет способы интеграции внешней информации в виде конкретных фенотипов.

Как отмечал наш известный генетик Дубинин Н.П.Н.П. Дубинин, «фенотип - это явление, а генотип - его сущность». Это означает, что генотип проявляется в фенотипе, поэтому фенотип как результат взаимодействия генотипа и среды всегда шире и разнообразней генотипа. Естественный отборЕстественный отбор действует на фенотип, а не непосредственно на генотип, который лишь определяет реакции развивающегося организма на внешнюю среду. Заметим, что генетическая информация становится биологически осмысленной только в том случае, когда она «расшифровывается» в результате контакта с окружающей средой. В известном смысле фенотип включает в себя биологические задатки, природную и социальную среду, деятельность Индивидиндивидуума, его сознание и все возможные когерентные взаимодействия между этими признаками.

Если отдельные гены определяют возможность развития одного элементарного признака или одной белковой молекулы, то распределение их в Хромосомыхромосомах и последующее распределение хромосом по дочерним клеткам при клеточном делении обеспечивают передачу совокупности наследственных свойств всего организма от поколения к поколению. Хромосомы как структурные образования клеточного ядра имеют специфичную форму и размер около 1 мкм.

Число их для каждого вида остается постоянным, однако для разных видов оно неодинаково. Так, у человека их 46 (а у обезьян, согласно последним исследованиям, их может быть и 48), у плодовой мушки дрозофилы (любимого объекта исследований генетиков) - 8, у некоторых видов растений - до 100. Во всех клетках хромосомы парные, и такой набор хромосом называется Диплоидный диплоидным, т.е. двойным. Его кодовый номер 2n, где n - число пар, или Гаплоидгаплоидное число (от греческого слова «гаплос» - половина). Для диплоидных организмов, к которым принадлежит и человек, каждому признаку соответствуют два гена. Они могут быть представлены на двух парных хромосомах разными вариантами (их называют аллелями).

Таким образом, Аллель аллели - это формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках парных хромосом, которые определяют варианты развития одного и того же признака. Понятия «генотип», Фенотип«фенотип» и «аллель» были ведены также Иогансен В.Л.В. Иогансеном. В Генетикагенетике существуют определения генома и Генофондгенофонда. Геном Геном - это совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом определенной животной или растительной клетки. А генофонд определяет качественный состав и относительную численность разных аллелей различных генов в Популяцияпопуляциях того или иного организма. Это видовой. а не индивидуальный признак.

Мендель Г.Г. Мендель, проводя свои опыты по скрещиванию разновидностей (или линий) гороха, установил в 1850 г. закономерности. которые считаются основными для классической Генетикагенетики. Для контраста он выбирал разновидности с резко различными признаками, а затем их скрещивал. Растения одной линии были высокими, а другой - низкими. Свои результаты он обобщил в виде трех законов.

Первый закон - при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (или высокие, или низкие), отличающихся друг от друга парой возможных признаков, все первое поколение Гибридгибридов окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей. От каждого из родителей потомок получает по одному гену, характеризующему признак. Выбор этого признака определяется тем, какой из генов является более сильным (доминирующим), а какой - более слабым (Рецессивныйрецессивным - подавляемым). Таким образом, образуется несколько аллелей одного гена и тем самым несколько вариантов одного признака. Это относится к Гомозиготностьгомозиготным организмам, т.е. имеющим однородную наследственную основу от родителей, сходных по какому-то наследственному признаку.

Второй закон относится к скрещиванию двух гетерозиготных особей как двух потомков первого поколения - признаки расщепляются в определенном соотношении - по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1. Под Гетерозиготность гетерозиготностью здесь понимается присущее всякому гибридному организму состояние, при котором его гомологичные (подобные по строению и развитию) хромосомы несут разные формы одного и того же гена.

И наконец, третий закон определяет, что при скрещивании двух Гомозиготностьгомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам возможных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всевозможных сочетаниях. Этот последний закон указывает на статистический, вероятностный характер наследственности и дает возможность применить физические представления статистической физики.

Теперь становятся хотя бы отчасти понятными для обычных людей шуточки генетиков на «их языке»: «Рецессивный Аллельаллель влияет на Фенотипфенотип, только если генотип гомозиген». Американский биолог Морган Т.Т. Морган (между прочим, иностранный член-корреспондент Российской академии наук с 1923 г. и почетный член АН СССР с 1932 г.) в 1910 г. обосновал хромосомную теорию наследственности и установил закономерности расположения генов в Хромосомыхромосомах. Исходя из того что у любого организма признаков много, а число хромосом невелико и, следовательно, в хромосоме много генов, Морган выявил закономерности наследования признаков, гены которых находятся в одной хромосоме, - они наследуются совместно. Это называется законом Моргана для сцепления генов.

Хромосомы могут перемещаться и при клеточном делении распределяться поровну между дочерними клетками в полном соответствии с выводами Мендель Г.Менделя о передаче наследственных факторов. Деление клетки начинается с ядра, содержимое уплотняется в хромосомы, область, занятая Ядро клеткиядром, становится вытянутой и половинки каждой хромосомы направляются в разные концы этой области, образуя две одноядерные клетки, каждая из которых содержит по одному полному Диплоидныйдиплоидному набору хромосом. Такой способ клеточного деления называется Митоз митозом и характерен для клеток тела. Таким образом, в митозе хромосомы удваиваются путем их продольного расщепления и равномерного распределения между дочерними клетками.

Все клетки, полученные в результате митоза, генетически идентичны, так как в каждой паре клеток Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК каждой хромосомы является точной копией ДНК соответствующей хромосомы другой клетки. Все потомство одной клетки, размножившееся способом митоза, называется Клон клоном. Все клетки, образовавшиеся этим путем, представляют собой один клон, и поэтому-то вся содержащаяся в них генетическая информация одинакова (понятно теперь, как появилась клонированная овечка Долли?).

Другой способ распределения наследственных признаков реализуется в процессе деления половых клеток - гамет (название происходит от греческого слова gamete - жена) - и называется Мейоз мейозом. Гамета Гаметы - репродуктивные клетки животных или растений, обеспечивающие при их слиянии развитие новой особи. При оплодотворении в половом размножении гаметы сливаются и образуют одну клетку - Зигота зиготу (от греческого zygotes - соединенный вместе), которая содержит 2n хромосом. При мейозе гаметы (женские - яйцеклетки, мужские - сперматозоиды) образуются из Диплоидныйдиплоидных клеток. ХромосомыХромосомы делятся один раз, а сама клетка - дважды, т.е. исходные хромосомы дают 2n <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
2 = 4n хромосом, а исходные клетки - 1<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
2<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
2 = 4 клетки.

Таким образом, мейоз - это способ деления клеточного ядра, в результате которого образуются четыре дочерних ядра, каждое из которых содержит вдвое меньше хромосом, чем исходное материнское ядро. Такой способ, когда происходит уменьшение числа хромосом в два раза и одна Диплоидныйдиплоидная клетка, содержащая два набора хромосом, дает после двух быстро следующих друг за другом делений начало четырем клеткам (содержащим уже по одному набору хромосом), называется также редукционным делением. Заметим, что попадание хромосом в Гаметагамету также носит случайный характер.

Биохимическая Генетикагенетика позволяет объяснить половые различия человека и животных. Из общего числа хромосом человека (23 пары) 22 пары одинаковы для женского и мужского организмов, а одна пара - нет. У женщин - это так называемые две одинаковые X-хромосомы, а у мужчин - это X-хромосома и Y-хромосома в этой 23-й паре. Было установлено, что половое различие определяется именно Y-хромосомой. Если яйцеклетка оплодотворяется X -хромосомой мужской пары, то развивается женский организм, если Y-хромосомой, то образуется мужской организм.

Как установлено, X- и Y-хромосомы появились более 250 млн. лет назад, вскоре после отделения млекопитающих от рептилий. Формирование и Эволюцияэволюция новых видов прежде всего сказывались на половых хромосомах. Недавно американские биохимики Мэрфи и О'Брайен сравнили половые хромосомы человека, кошки и мыши и с удивлением обнаружили, что люди и кошки имеют тот же самый порядок генов на X- и Y-хромосомах, в то же время он сильно отличается от мышиного. Ими также был обнаружен блок генов, который почти не изменился в процессе эволюции. Предполагается, что эти гены играют основную роль в формировании функций размножения особей мужского рода и людей, и котов. Отсюда был сделан вывод, что Y-хромосома каким-то необычным способом «законсервирована» у определенных видов млекопитающих. А семейство кошек может оказаться подходящей моделью для исследования половой функции человека, в частности мужское сексуальное поведение можно рассматривать на примере котов.

Когда человек не понимает проблему,
он пишет много формул, а когда
наконец поймет в чем дело, остается в
лучшем случае две формулы.

А. Пуанкаре


Не печалься и не горюй, жизнь
решит самые сложные проблемы,
если ей предоставить на это
достаточно времени.

П. Капица

В Клеткаклетках, готовящихся к делению, происходит синтез новых копий Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК. А в процессе этого копирования могут возникать ошибки, сбои. Они изменяют смысл генетических инструкций, и тогда образуются изменения в передаче наследственной информации. На физическом языке это называется рекомбинацией, в результате которой происходит Перестройкаперестройка Генгенов и Хромосомыхромосом. Частота рекомбинации зависит от расстояния между генами и обычно составляет в среднем 50%. Изменение состояний происходит скачкообразно, дискретным образом. Такие скачки основатель квантовой теории Биологиябиологии Фриз Х. (де)де Фриз назвал мутациями. Мутация Мутация - это любое изменение в нуклеотидной последовательности определенного гена. Наиболее часто происходят точечные мутации, связанные с изменениями одного азотистого Основаниеоснования, что ведет к изменению типа аминокислотного остатка в одном из положений полипептидной цепи. Другие мутации приводят к вставкам или удалению одного или более аминокислотных остатков. Особым типом мутации является удвоение гена, в результате чего появляются две копии одного и того же гена. Знание Генетический кодгенетического кода позволяет объяснить эффект некоторых мутаций.

Естественно, что эти изменения - мутации - могут передаваться по наследству и тем самым лежат в основе дискретной Изменчивостьизменчивости: новые виды возникают в результате мутаций. Понятие мутации в биологии аналогично понятию Флуктуацияфлуктуации в физике и Синергетикасинергетике. По своей сути мутации - это такие частичные изменения структуры Генгенов, приводящие к изменению свойств Белокбелков, которые кодируются уже мутантными генами. Появляющиеся новые признаки вследствие мутаций не исчезают, а накапливаются. Такие изменения служат единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Мутации вызываются радиацией, изменениями температуры, действием химических соединений, любыми другими физическими воздействиями на гены. Понятно, что такие воздействия происходят совершенно случайным образом. МутагенезМутагенез, таким образом, является случайным процессом возникновения наследственных изменений - мутаций, появляющихся спонтанно в результате действия различных физических и химических факторов - Мутагенмутагенов.

В последние 50 лет в связи с химическим и радиационным загрязнением среды особенно возросла роль мутаций, обусловленных этими причинами. Работами Меллер Г.Дж.Меллера, Фриз Х. (де)де Фриза, Тимофеев-Ресовский Н.В.Н.В. Тимофеева-Ресовского, Дельбрюк М.М. Дельбрюка и многих других была создана Радиобиологиярадиобиология. Обобщая результаты радиобиологических исследований, проведенных Тимофеевым-Ресовским, Циммерман В.Циммерманом и Дельбрюк М.Дельбрюком, Шредингер Э.Шредингер отмечал квантовую природу радиационного мутагенеза. Были установлены некоторые закономерности, связанные с радиацией, - частота мутаций прямо пропорциональна дозе облучения, и если изменяется длина волны излучения, но суммарная доза остается неизменной, то коэффициент этой пропорциональности остается постоянным. Таким образом, количество мутаций оказывается прямо зависящим от накопленной дозы.

Мутации вызывают нарушения в Комплементарныйкомплементарном пристраивании друг к другу не известных нам четырех нуклеотидов и могут значительно изменить или даже создать желаемую генетическую программу. Тем самым возникает возможность, управляя мутациями в ДНК методами Генная инженериягенной инженерии, создавать новые искусственные образования органических молекул и значительно изменять строение и облик образованных живых организмов в нужном человеку направлении. Так, с помощью генной инженерии были получены Инсулининсулин, Интерферонинтерферон и Гормоны ростагормон роста, выведены свиньи с меньшим содержанием жира и коровы, молоко которых не скисает так быстро, и т.д. В связи с отрицательным действием радиации заметим, что разные люди являются и разными «мутантами» и поэтому на них по-разному действует облучение.

Американский исследователь Эйхлер И.И. Эйхлер и его коллеги при изучении особенностей генома приматов пришли к выводу, что гены человека и его ближайших родственников - высших обезьян - весьма склонны к мутациям. Именно эта «фамильная черта», возможно, стала одной из причин появления человека. Для быстрых эволюционных изменений нужен текучий, изменчивый геном. Такая гибкость биохимической конструкции характерна не для всех видов организмов. Так, многие черви и моллюски очень мало изменились за миллионы лет. Можно в шутку сказать, что Хромосомыхромосомы приматов отличает скорее «творческое начало», чем консерватизм. Они более способствуют мутациям содержащихся в них генов и тем самым усиливают генетические изменения.

Был также обнаружен повторяющийся элемент Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК, названный ими CAGGG, который позволяет судить о возрасте генетических изменений. Любопытно, что приматы, такие, например, как бабуины (обезьяны рода павианов), содержат значительно меньше повторов CAGGG, чем люди. Это означает, что число повторов этого элемента ДНК у человека увеличивалось в процессе эволюции.

С возникновением мутаций связана и проблема старения организма. Информационные молекулы Наследственностьнаследственности ДНК, которые содержат информацию для построения других биомакромолекул, в результате действия мутаций повреждаются. В настоящее время установлено, что именно вследствие потери части информации, хранящейся в ДНК, и происходит старение. Старение - это накопление дефектов в ДНК. Продолжительность жизни определяется способностью сепаративных (восстанавливающих) Ферментыферментов «ремонтировать» поврежденные участки ДНК и тем самым сохранять информацию.

Жизнедеятельность организма определяется способностью его клеток возобновляться, что и происходит при делении половых клеток - образуются новые клетки. Однако в человеческом организме есть Клетка соматическаясоматические клетки, которые не способны делиться и сохраняются до конца жизни. Это незаменимые клетки мозга - Нейроннейроны и Клетка мышечнаямышечные клетки. Число их в процессе жизнедеятельности может только уменьшиться. Существуют также заменимые клетки, которые не способны к самовоспроизведению путем деления, но постоянно образуются из других клеток особого типа. Такими клетками являются клетки крови - Эритроцитыэритроциты, клетки кишечного Эпителийэпителия и поверхностного слоя кожи. Если же в организме не происходит постоянного обновления клеток, то он становится нежизнеспособным и в конце концов гибнет.

Поскольку Мутациямутации происходят и в неделящихся соматических клетках, то мутации будут определять максимальную продолжительность жизни. Поэтому образно можно сказать и так - пока есть мутации, есть и жизнь, хотя в большинстве случаев мутации вредны, так как многие из них приводят просто к гибели клеток или вносят серьезные нарушения в сбалансированную систему биохимических реакций в организме.

Значительная часть мутаций Рецессивностьрецессивна и не проявляется у Гетерозиготностьгетерозигот, что очень важно для существования вида. Обладатели же вредных Мутация доминантнаядоминантных мутаций часто оказываются нежизнеспособными и погибают на ранних стадиях жизни. В целом же благодаря мутационному процессу возникают новые различные варианты генов, которые составляют резерв наследственной Изменчивостьизменчивости. И если происходит изменение условий внешней среды, то мутации, обеспечивающие этот резерв, будучи даже вредными в старой среде, могут оказаться полезными в новой. Тогда организмы - носители таких мутаций - получают преимущество при Естественный отборестественном отборе. Поэтому в Популяцияпопуляции фиксируются наиболее выгодные мутации, которые и дают организму необходимое преимущество при выживании.

Отметим, что понятия дискретных единиц (Генгенов) и дискретности переходов (Мутациямутаций) позволяют применять представления квантовой механики в Биология молекулярнаямолекулярной биологии. Поэтому механизм наследственности может быть объяснен квантовой теорией. Переходы в микродискретных состояниях являются квантовыми переходами. Квантованным состояниям сопоставляются соответствующие энергетические уровни, и, следовательно, изменения энергии происходят квантованно. Сама мутация может рассматриваться как квантовый переход, и описание биологических структур клеток и генов можно вести на энергетическом языке квантовой системы.

Таким образом, мутации являются главными поставщиками эволюционного материала, однако мутационные изменения являются принципиально случайными процессами и подчиняются статистическим законам. Вероятностные закономерности - закон Менделя комбинирования генов при скрещивании и закон Моргана совместного наследования сцепления генов - имеют фундаментальный характер в молекулярной Генетикагенетике и биологии. Картина мутаций подчиняется закону Гомологическийгомологических рядов Вавилов Н.И.Н.И. Вавилова, также имеющих вероятностный характер. Поэтому мутации не могут являться определяющим фактором эволюционного процесса. Тем не менее, генетика позволяет подвести научную базу под дарвиновскую теорию происхождения и эволюцию видов, объяснив ее как отбор случайных изменений генетических программ, обусловленных мутациями и закрепленными в них полезными признаками.

Одинокая молекула ДНК, породившая
некогда на берегу первобытного океана
всю остальную жизнь, выглядит, пожалуй,
еще менее правдоподобно, чем Адам и
Ева в райском саду.

Дж. Бернал


Природа всегда действует
простейшим образом.

И. Бернулли

@@@Как мы уже понимаем теперь, носителями информации являются молекулы ДНК и Рибонуклеиновая кислотаРНК. Они выполняют три основные функции - самовоспроизведение, хранение информации и реализацию этой информации в процессе роста новых клеток. Сама генетическая информация в ДНК закодирована химическим способом в виде определенной последовательности тех Нуклеотиднуклеотидов, о которых мы говорили. Молекулы ДНК и РНК, принадлежащие к одному классу Нуклеиновая кислотануклеиновых кислот, состоят из одних и тех же нуклеотидов. Однако есть и различия: в одном из азотистых Основаниеоснований вместо Тиминтимина у молекулы ДНК в состав РНК входит урацил, а в сахарах - вместо дезоксирибозы у ДНК в молекулах РНК находится рибоза. Кроме того, молекула РНК одноцепочечная, в то время как ДНК - двухцепочечная. Каким образом эта информация, заключенная в молекулах ДНК, участвует в производстве Белокбелка? Здесь проявляется принцип Комплементарныйкомплементарного достраивания друг к другу четырех нуклеотидов ДНК в Автокатализавтокатализе, и при этом последовательность Основаниеоснований в одной цепи ДНК в точности предопределяет последовательность оснований в другой, причем первая цепь выполняет роль матрицы для второй.

Первый этап механизма передачи наследственной информации называется Репликация ДНК репликацией и состоит в удвоении цепочек молекул ДНК (рис. Рис. 2.3.1. Репликация ДНК). Практически вдоль каждой цепи появляется еще одна аналогичная цепь. Это и есть процесс Автокатализ автокатализа - производства идентичных копий, как в процессе печатания фотографий.

При размножении две спирали материнской молекулы ДНК расходятся и каждая становится матрицей для воспроизводства новых цепей. Каждая из двух образовавшихся цепей молекулы ДНК включает таким образом одну старую полинуклеотидную цепь и одну новую. Процесс репликации идет с большой точностью и большой скоростью. На Самосборкасамосборку молекулы ДНК из 40 тыс. нуклеотидов требуется всего 100 с. Процесс репликации идет при наличии особого фермента - ДНК-полимеразы. Поскольку молекула ДНК является носителем Генетический кодгенетического кода, то в том, что новая молекула ДНК идентична старой, природой заложен глубокий смысл. Нарушение структуры молекул ДНК приводит к нарушению генетического кода, а это делает невозможным сохранение и передачу необходимой генетической информации, обеспечивающей развитие признаков, присущих организму.

Так как все молекулы ДНК построены в определенной последовательности из одинаковых нуклеотидов, то это доказывает также, что все биологические структуры используют одинаковый тип генетического кода. Таким образом, способность клеток к самовоспроизведению обусловлена свойством ДНК к самокопированию и равноценному распределению репродукционных Хромосомыхромосом. После такого разделения хромосом в ядре клетка уже может делиться на две идентичные клетки. А поскольку каждая клетка многоклеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, то все Клеткаклетки организма имеют одинаковый набор генов.

На самом деле любая сложная молекулярная структура претерпевает изменения в результате беспорядочного теплового движения ее атомов и молекул. Поэтому происходит не абсолютно точное повторение, а воспроизведение с внесением некоторых изменений, хотя сама система управляющих параметров (ДНК, хромосом и генов) как матрица наследственных признаков имеет большую степень стабильности. Эта стабильность и обеспечивает сам процесс передачи наследственных признаков при идентичном самовоспроизведении. Несмотря на то что в природе абсолютной стабильности, конечно, нет, все основные свойства живого немыслимы без передачи наследственной информации от поколения к поколению. Такой процесс самовоспроизведения с изменениями, осуществляемый на основе матричного синтеза, называется Редупликация конвариантная конвариантной редупликацией. Конвариантная редупликация обеспечивает передачу по наследству не только генетической основы, но и дискретных отклонений от исходных состояний, т.е. Мутациямутаций.

Вторым этапом передачи наследственной информации является перенос Генетический кодгенетического кода с молекул Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК на молекулы РНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной молекулы РНК (mРНК) на одной цепи ДНК. Этот процесс выглядит следующим образом. Когда двойная спираль молекулы ДНК раскручивается и вдоль нее движется фермент, выстраивающий нуклеотиды РНК против соответствующих Нуклеотиднуклеотидов ДНК, мономеры соединяются и образуется длинная цепь молекул РНК. Это и есть матричный синтез информационной молекулы mРНК на ДНК, называемый Транскрипция транскрипцией (переписыванием). Каждая биохимическая реакция в организме является по существу процессом передачи информации и протекает в присутствии определенного фермента. Молекула реагирующего вещества (Субстрат субстрата) является сигнальным устройством для своего приемника - Ферментыфермента. Под действием этого сигнала происходят изменение информации, структуры фермента, который таким образом играет роль устройства, перекодирующего химическую информацию, и организация соответствия типа «замок - ключ» (подразд. 2.2.3).

Как удачно отметил Медников Б.М.Б.М. Медников [ссылка на источники литературы], «генетическая программа не признает Омонимыомонимов и каламбуры здесь строжайше запрещены». Регуляторным механизмом как раз и являются различные системы ферментов, которые выбирают соответствующие нуклеотиды, контролируют возможные ошибки «узнавания» этого соответствия ДНК и РНК и в случае необходимости исправляют их. Причем и здесь выполняются энергетические законы. Напротив основания родительской цепи может встать любой из четырех нуклеотидов, но присоединение Комплементарныйкомплементарного более выгодно.

Роль молекул ферментов в качестве устройств для опознавания необходимых мест присоединения других необходимых молекул или даже «устранения использованных» в клетках живых организмов исключительна велика. Так, недавно была установлена причина исчезновения отцовских Митохондриямитохондрий после слияния половых клеток яйцеклеток и сперматозоидов. Женская митохондрия остается, а отцовская пропадает. Считается, что именно поэтому зародыш не получает излишнего генетического материала, способного привести к уродству или даже смерти. Например, именно присутствием двойного набора митохондрий объясняется высокая смертность среди новорожденных клонированных млекопитающих.

Митохондрии наследуются исключительно от матери, однако механизм быстрого обнаружения и устранения отцовской копии до недавнего времени был неизвестен. В 1999 г. американский биохимик Сутовски установил, что эту необходимую «обязанность» выполняют протеиновые молекулы убиквитина, которые «помечают» Белокбелки, предназначенные для разборки на Аминокислотааминокислоты.

Сам процесс воспроизводства, связанный с использованием генетической информации, реализуется на следующем этапе. В виде матричной mРНК инструкции передаются Рибосомарибосомам, которые отвечают за синтез клеточного белка. Теперь уже информация о том, как, из чего и когда надо строить белок клетки, т.е. «технологический проект» строительства белка, заключена в mРНК. Транспортная тРНК переносит конструкцию из аминокислот к рибосомам, и на рибосомной рРНК синтезируются молекулы белка. Образно говоря, рибосомы выступают, таким образом, как «фабрика» по производству молекул белка. Схема биосинтеза белка в рибосоме показана на рис. Рис. 2.3.2. Схема биосинтеза белков . Этот процесс переноса аминокислот на основе Генетический кодгенетического кода информационной иРНК и образования цепей называется Трансляция трансляцией. Последовательность Нуклеотиднуклеотидов, несущая информацию в ДНК, определяет через молекулы РНК последовательность аминокислот в белке. Схематически этот процесс представляется как и представлен на рис. Рис. 2.3.3. Основные этапы процесса передачи генетической информации.

Подчеркнем еще раз, что передача генетических инструкций происходит наиболее сжатым и экономичным способом по единому принципу конструкции матрицы. Суть матричного синтеза проста - исходные молекулы ДНК и РНК являются матрицами, рядом с которыми строятся соответствующие макромолекулы, и «считывание» информации также происходит матричным способом. Так что матрица как чертеж для исполнения (синтеза) - это изобретение природы, название же потом придумал человек. В Биология молекулярнаямолекулярной биологии эти представления широко используются, и, например, Шноль С.Э.С.Э. Шноль [ссылка на источники литературы] считает, что выживают те матричные элементы, которые способны к быстрому размножению. Можно сказать, что сама жизнь - это матричное копирование с последующей Самосборкасамосборкой копий.

Интересно отметить, что молекулы Нуклеиновая кислотануклеиновых кислот Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК и Рибонуклеиновая кислотаРНК образуют линейные последовательности, а молекулы Белокбелка, как мы отмечали в подразд. 2.2.3, представляют собой трехмерные конструкции. Может быть, это связано и с тем, что в молекулах нуклеиновых кислот основания соединены слабой водородной химической связью и как бы уже предрасположены к Изменчивостьизменчивости, в то время как молекулы белка - сильной ковалентной связью, обеспечивающей стабильность и устойчивость его структуры. Кроме того, в связи с проблемой Хиральностьхиральности (подразд. 2.2.5) органических молекул живых организмов, отраженной в их Оптическая активностьоптической активности и способности поворачивать плоскость поляризации, заметим, что молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК только правовращающие (они образуют правую пространственную, так называемую D-конфигурацию), а молекулы белка - левую L-конфигурацию.

Пока науке достоверно не известна причина именно такой Хиральностьхиральности белков и Нуклеиновая кислотануклеиновых кислот. Однако глубокое различие белковых и нуклеиновых макромолекул в структуре и функциональности позволяет предположить, что они не могли появиться одновременно в ходе химической эволюции, в связи с чем маловероятно их сосуществование в протобиологической системе. Экспериментально установлено, что Полимерполимеры хирально нечистого состава медленнее растут, менее прочны и быстрее разрушаются, чем хирально чистые. Может быть, в этом также проявляется стабильность и устойчивость жизни.

Обобщая, можно сказать, что информационное взаимодействие обеспечивают молекулы ДНК и РНК, а материальную энергетическую структуру жизни составляют Белокбелки. МутацияМутации какого-либо Генгена в ДНК приводят к сбою генетической программы и через кодирование могут изменить белки. В результате этого может произойти перестройка части передаваемой информации или даже ее потеря. Хотя Природаприрода предусмотрела, чтобы (для здорового консерватизма!) мутации были достаточно редкими, они очень важны для эволюции как начальный источник генетической изменчивости. И жизнь в этом смысле зависит от точности передачи информации.

В целом под Изменчивость изменчивостью понимают способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Она обусловлена взаимосвязью организма с внешней средой. При этом давно уже было замечено, что по наследству передаются только признаки, закрепленные в наследственной изменчивости, а ненаследственная или модификационная изменчивость лишь дает возможность организму приспособиться к Окружающая средаокружающей среде. И такие приобретенные каждым организмом признаки не наследуются. Изменения фенотипа не сказываются на нуклеотидных последовательностях ДНК. Это похоже на житейскую ситуацию, когда брюнетка перекрашивается в блондинку: фенотип меняется, а генотип - нет. В Генетика молекулярнаямолекулярной генетике это объясняется тем, что процесс передачи наследственной информации идет только от ДНК через РНК к белкам и никогда наоборот.

В последние годы работами Инге-Вечтомов С.Г.С.Г. Инге-Вечтомова, Тер-Аванесян М.Д.М.Д. Тер-Аванесяна, Прузинер С.С. Прузинера, Викнер Р.Р. Викнера и ряда других ученых был установлен новый принцип передачи наследственной информации без участия молекул ДНК. Это явление было обнаружено в связи с генными болезнями «коровьего бешенства», Крейтцфельда-Якоби у человека, скрейпи у овец и др. Белковые возбудители этих болезней, поражающие нервную систему и мозг, были названы прионами.

Американский биохимик Прузинер С.С. Прузинер, обнаруживший новый тип инфекции - прионную - и получивший Нобелевскую премию по медицине за 1997 г., установил, что абсолютно одинаковые по химическому составу Белок прионныйприонные белки могут находиться в разных пространственных формах. Образное сравнение между ними можно представить в виде сырого и вареного белка обычного куриного яйца. Обычный белок хорошо растворяется и выполняет свойственную ему функцию. Аномальный белок, имеющий другую пространственную конфигурацию, в противоположность нормальному свертывается, образует агрегаты, которые слипаются.

Уникальным свойством прионов оказалось то, что аномальный белок, сталкиваясь с нормальным, переводит его в свою аномальную форму. В этом суть прионной инфекции - «больной» белок заражает «здоровый», который, накапливаясь, заполняет клетки мозга, препятствует их работе. Исследования, проведенные с дрожжевым геном SUP 35, показали сходство такого белка с прионами, и была обнаружена передача информации от одного типа белка к другому без участия ДНК. Аномальный белок, образованный из нормального, способен передавать свою форму другому нормальному белку непосредственно. Вот такой механизм передачи наследственной информации (о пространственном строении белка) и был назван белковой Наследственностьнаследственностью.

Как было отмечено Тер-Аванесян М.Д.М.Д. Тер-Аванесяном, здесь информация передается не через гены, которые закодированы линейной последовательностью нуклеотидов, а непосредственно в трехмерной структурной форме. Предполагается, что прионные белки участвуют в формировании долговременной памяти, и тогда белковая наследственность, возможно, связана с функциональной деятельностью мозга и также с болезнями Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона, которые обусловлены белками, способными образовывать подобные агрегаты, как у аномальных белков. Также установлено, что болезни «коровьего бешенства» и Крейцфельда-Якоби имеют общую прионную природу. Это означает, что мясо или молоко от бешеной коровы действительно может стать смертельным для человека.

В связи с рассмотренным в общих чертах механизмом реализации генетической информации возникает вопрос: почему она записана именно в такой последовательности Нуклеотиднуклеотидов четырех типов А, Т, Г, Ц, которые в виде Основаниеоснований входят в Дезоксирибонуклеиновая кислотаДНК. Предполагается [ссылка на источники литературы], что это связано с тем, что они состоят из гигантских образований макромолекул. Высокополимерные цепи Нуклеиновая кислотануклеиновых кислот насчитывают до миллиона аминокислотных остатков. Такой гигантизм делает их чрезвычайно способными к кооперативным, когерентным формам поведения типа неравновесных фазовых переходов. Можно сказать, что организм допускает только те компоненты, которые способны участвовать в таких кооперативных процессах. Частичная утрата высокой кооперативной индивидуальности у организма определяет переход его в менее устойчивое состояние.

Таким образом, мы видим, что объяснение процессов в Генетика молекулярнаямолекулярной генетике - постановка и решение проблемыГенетический код генетического кода, раскрытие молекулярной природы наследственности и Изменчивостьизменчивости (мутаций) -может быть сведено к квантово-механической трактовке и применению теории самоорганизующихся сложных систем. Как отмечал Волькенштейн М.В.М.В. Волькенштейн, «истинное истолкование биологических явлений является атомно-молекулярным» [ссылка на источники литературы].

В заключение заметим, что на основании молекулярной генетики можно сделать общий вывод - мы несем в себе информацию не только о наших умерших предках, но и обо всей живой природе. Вся природа как бы заключена в нас. Как только генетическая информация стала воспроизводимой - возникла Жизнь. Заметим все же, что, несмотря на физико-химическое объяснение механизма передачи информации и воспроизведения органических «живых» молекул, пока создать только физическими Методметодами живое не удается.

Контрольные вопросы к главе 2.3

© Центр дистанционного образования МГУП