Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

Это событие стало часом официального рождения теории эволюции, получившей название по имени своего создателя, Чарлза Дарвина. Теория находилась на волосок от того, чтобы называться «уоллесизмом»; почему этого не произошло, и почему дарвинизм так знаменит, а уоллесизм между тем почти совсем забыт, мы обсудим позднее, в главе 18. Здесь же будут изложены только основные положения теории эволюции. По Дарвину, природа пребывает в развитии, причем более сложные живые организмы являются продуктом развития организмов менее сложных. Фундаментальное значение для этого процесса имеет взаимодействие между генотипом, т. е. наследственными признаками, с одной стороны, и фенотипом, т. е. признаками и свойствами, приобретаемыми самими растениями и животными в процессе индивидуального развития, — с другой. Дарвин предполагал, что наследственные признаки могут спонтанно изменяться — мутировать. Сегодня возможность такого рода мутаций в генах, несущих в себе наследственную информацию, доказана. Эти мутации представляют собой изменения на микроскопическом уровне.

Вследствие изменившихся наследственных признаков происходят изменения присущих животным и растениям свойств. Например, потомство белых бабочек может иметь черные крылья, могут также быть видоизменены конечности. Жизнь животных под влиянием этих изменений также может изменяться в большей или меньшей степени. Так, например, птицы с изменившейся формой клюва могут питаться насекомыми, которых прежде были неспособны добывать. Природа постоянно поражает нас изобилием самых разнообразных форм, среди которых часто встречаются такие, чья функциональность и целесообразность становится очевидна с первого взгляда. Такая целесообразность рассматривалась в прежние времена как целенаправленность божественного промысла: бог намеренно создал животных именно такими, чтобы им легче было добывать себе пищу. Согласно же Дарвину, эти формы суть результат мутаций с одной стороны, и отбора, называемого также селекцией, — с другой. Разные виды животных, сумевших хорошо адаптироваться к окружающей среде, вступают в межвидовую конкурентную борьбу за пропитание. Можно назвать и другие потребности, ведущие к возникновению такой борьбы: для птиц это и поиск мест гнездования, и поиск укрытий. Так начинается конкурентная борьба между различными видами, приводящая к выживанию лучших из них. Таковы вкратце основные положения дарвинизма, и теперь мы можем двигаться дальше.

Правда, перед нами сразу же встает ряд проблем, связанных прежде всего с биологией и натурфилософией. Во-первых, тезис «выживает сильнейший» напоминает о кошке, пытающейся ухватить саму себя за хвост, так как согласно этому же тезису понятие «сильнейший» определяется следующим образом: сильнейший — это тот, кто выживает. Этот гордиев узел можно разрубить, использовав аналогичный пример из мира неживой природы, ведь дарвинизм применим не только к живой, но и к неживой материи. Мы уже сталкивались с этим на примере лазера, когда установили, что между световыми волнами существует конкуренция, в результате которой «выживает» только одна волна. Волну эту можно рассматривать как «сильнейшую». Однако важно здесь то, что в физике лазера мы имеем возможность с самого начала вычислить, какая именно мода или какая именно волна выживет, а значит, окажется «сильнейшей». Таким образом, в этом случае в нашем распоряжении имеются объективные критерии, благодаря которым мы еще до начала процесса можем сказать, кто станет победителем. Правда, здесь существуют и некоторые ограничения: обычно на роль «сильнейших» находится одновременно несколько волн-кандидатов.

Симметрия между этими волнами может быть нарушена только в результате случайной флуктуации, предсказание которой выходит за пределы наших возможностей, т. е. окончательный выбор одного из нескольких кандидатов происходит по воле случая. Однако наряду с этими сильнейшими модами существует еще множество других, о дальнейшей судьбе которых мы можем судить со всей определенностью: они не выживут.

Благодаря исследованиям в области динамики лазера, мы располагаем моделью, с помощью которой можно осуществить дополнительное физическое и математическое моделирование положений дарвинизма, очень быстро получающих в ходе экспериментов исчерпывающее подтверждение.

Электромагнитные колебания в лазере возникают и существуют за счет возбуждения атомов; этот процесс вполне можно перенести и на мир живой природы. Допустим, что существует несколько различных видов, питающихся одинаковой пищей; действительно, в результате конкурентной борьбы выживет только самый «толковый» — например тот, кто добывает пищу быстрее остальных.

Конкуренция между биомолекулами