Главные противоречия

Парадоксы и противоречия дарвинизма известны с первых дней его существования. На первом месте в них - явная невозможность возникновения и эволюции жизни и разума на основе независимых случайностей (как постулировал Дарвин) даже за времена, намного превышающие время существования нашей Вселенной. Как это ни странно, но при этом забывают, что независимые ни от чего случайности в природе нереализуемы. Даже их классический пример из всех учебников - выпадение очков при бросании игральной кости - ограничен условием, что при любых обстоятельствах выпасть может только количество очков от 1 до 6.
Второе противоречие дарвинизма в том, что палеонтология не подтверждает эволюционного плавного усложнения видов жизни. Эволюция живых организмов содержит в себе крупные скачки признаков видов (их научное название - ароморфозы). К этому примыкает неудовлетворенность исходной дарвиновской теорией полового отбора. И над всем этим главенствует понимание наукой жизни как увеличения упорядоченности. Это убеждение существенно противоречит второму началу термодинамики. Его наглядная формулировка требует самопроизвольности роста в природе беспорядка. Многократные попытки устранить это противоречие утверждениями, что жизнь производит энергию за счет ресурсов извне, убедительного результата не дали, хотя такая составляющая в существовании жизни есть.
Эти и другие противоречия дарвинизма, как потихоньку признаётся, устранены введенным в моих работах законом иерархического синтеза информации и принципом максимума способности превращений, управляющим переходом по ступеням иерархии. Газетная статья не располагает к чистой теории, потому, чтобы не отпугнуть читателей непростыми для восприятия подробностями новых решений, начну с конца - с их применения для ответа на загадку возникновения и эволюции полового процесса размножения в истории жизни и разума на Земле.

«Размножение молекул» в химии

Химия - наука о правилах и результатах «размножения молекул» путем подачи исходных продуктов и создания условий для химических реакций между ними. В ее основе - «игральные кости», свойства которых отражают возможные для них «числа очков» в виде химических свойств элементов таблицы Менделеева. Способность химических элементов вступать в реакции, описанию которых посвящены тысячи учебников для школьников и студентов, в конечном итоге обязана своим существованием индивидуальным для атомов каждого химического элемента возможностям объединяться друг с другом и с атомами других элементов по правилам минимума энергии взаимодействия. Пример таких правил - шарик всегда скатывается в лунку и остается в ней в равновесии. В свою очередь, химические элементы получают свойства на основе «игральных костей» в виде ядер атомов и окружающих их электронов. Опять управляет этим минимум энергии, но своих, внутриатомных форм. Эта иерархия продолжается «вниз» до ступеней где-то при возникновении Вселенной. Ее «верх» - это жизнь вплоть до разума человека.
Максимум возможного «беспорядка» на уровне химии отражает огромное число химических соединений на основе углерода. В этом он чемпион, оставивший далеко позади все химические элементы. Иначе говоря, для углерода как «игральной кости» возможное «количество очков» максимально.

Молекула ДНК - новые случайности

На основе углерода появляются уникальные молекулы РНК и ДНК (дальше, чтобы избежать громоздкости, буду упоминать только ДНК). У них при одинаковых составляющих (их называют кодоны) форма может быть разной. Причина в том, что для этих молекул перестановки, дополнения, исключения кодонов не имеют пространственных преимуществ, так как энергия взаимодействия их составляющих не зависит от их положения в молекулах. В этом принципиальное отличие молекул ДНК от молекул, например, бытового отопительного газа или даже таких сложных биологических молекул (составляющих жизни), как аминокислоты и нуклеотиды. О ДНК как носителе жизни хуже или лучше знают сегодня все. Новым, может быть, является лишь то, что ДНК становится следующей «игральной костью», на основе случайностей для которой и возникает жизнь во всем ее разнообразии. «Очки» на этой «игральной кости» - не сами атомы, а их объединения в виде «кирпичиков-букв» - кодоны. Энергетически равноправные случайные перестановки в ней кодонов («букв» генетического алфавита) образуют известный всем генетический код, индивидуальность и последовательность «букв» в котором ответственна за все виды жизни и их свойства. Это энергетическое равноправие «букв» для ДНК известно, однако в учебниках уходит на дальний план и выпадает даже из внимания генетиков. Кстати, кодоны в ДНК состоят из упомянутых выше нуклеотидов.  
С точки зрения коррекции дарвиновского понятия о случайностях описанное выше фиксирует уникальную подробность: молекулы ДНК вводят в «неживой» мир иерархически новый источник случайностей со своими условиями и «числами очков». Встраиванием в молекулы белков их «кирпичиков» в виде аминокислот управляет генетический код. Построенные из них «дома» могут быть разными. Причем «проекты» ДНК задает без всяких целей, случайно. Но случайности возможны только в пределах правил «очков» для ДНК как «игральной кости», а также внешних и внутренних условий, то есть «правил игры». Поэтому «честные» независимые случайности в ДНК - редкость.
Энергия взаимодействия элементов ДНК вносит в это «мошеннические» поправки. Произвол в них ограничивает особенность химических реакций в живых организмах, которую называют в биохимии принципом структурной комплементарности - цепочки до 20 последовательных химических реакций практически не имеют отходов, а продукты одних становятся исходными для последующих. Это дополнительное отличие жизни от «размножения молекул» в колбах или на заводах.
Почему все это именно так? Ответ содержится в законах, управляющих «числами очков», начиная еще где-то на уровне «элементарных частиц», а может быть, и раньше, чего мы пока не знаем. Но принцип этой иерархии един - стремление к максимуму беспорядка, ограниченному условиями. При этом состояние максимума беспорядка детерминировано с самой высокой известной в природе точностью. В строгом виде такое введено законом иерархического роста действия-энтропии-информации. К сожалению, такой подход к законам природы, как и полагается для всего действительно нового, воспринимается не сразу и не всеми. Иллюстрирует сказанное схема на рисунке. Проследим, как согласно ей в истории эволюции жизни появляется половое размножение и что оно значит для продолжения эволюции.

Избыточность энергетики жизни

Генетика трудна для популярного изложения тем, что в ней много деталей и соответственно специальных терминов для их описания. У читателей, которые не являются профессионалами, от них мгновенно вспухает голова, и они законно перестают вообще что-либо понимать. Но с терминами или без них для описания полового размножения не обойтись без важнейшего: молекула ДНК со всем своим энергетическим равноправием разных последовательностей кодонов может существовать и размножаться (естественно, в составе клетки) в двух формах. Одну называют на «хромосомном языке» гаплоидным набором хромосом, а другую - диплоидным. В этом есть много деталей, но, рискуя навлечь «гнев» генетиков, дальше их опущу.
Здесь надо выделить еще одну особенность жизни, о которой обычно не только не упоминают, но часто выводят на первый план ее противоположность. Для существования как простейшей живой клетки, так и самых сложных организмов им необходимо получать извне энергию и вещества. Живая клетка - это машина, которая превращает их в составляющие клетки. Как и всякая машина, она «не знает, для чего это нужно», а работает на полную мощность, дозволенную ресурсами.
Избыточность производства веществ и энергии - главная особенность живых клеток и организмов в целом. Останавливают ее внутренние и внешние условия. Чтобы понять это, задумайтесь над элементарным. Дикие плоды и ягоды редко бывают очень крупными. Селекционеры не только немного видоизменяют генетический код, чтобы сделать их и их количество больше, но и (главное!) создают внешние условия, которые защищают выведенные ими сорта от гибели при таком гигантизме. Размеры млекопитающих - от мыши до китов и слонов - отличаются в большое число раз, хотя их генетическая основа в значительной степени общая. Внешние условия разрешают изменениям генетики запомнить гиганта или карлика в природе.
В силу этой иногда забываемой подробности и простейшие клетки, например, бактерий, в процессе жизни непрерывно растут. Но даже только поверхностное натяжение внешней оболочки бактерии не позволяет ей существовать, если ее размеры сильно увеличились. Отбор запомнил те случайности, когда в процессе увеличения размеров в оболочке клетки возникает перетяжка и бактерия делится на две, которые тождественны исходной. При этом делится между дочерними клетками их генетическая основа.

Разные формы «гибели» клеток

Если условия становятся неблагоприятными, то есть препятствующими энергетической избыточности, бактерия перестает размножаться - умирает. В частных случаях это приобретает специфическую форму. Клетка делится несимметрично. Наследственное вещество собирается в меньшей ее части. В данном случае ДНК становится обычной «неживой» молекулой. Называют это спорами бактерий. Они обезвожены, их можно пересыпать как песок. Они устойчивы к таким температурам и другим внешним воздействиям, которые уничтожат живую бактерию. Даже в космосе некоторые из них могут летать на астрономические расстояния. Но достаточно дать этим спорам влагу и другие благоприятные условия, как они возобновляют непрерывное размножение. Благоприятные или неблагоприятные внешние условия - это и есть именно то, что отвечает живой бактерии или ее «гибели» в форме споры. Для порядка надо упомянуть, что бактерии, среди которых есть имеющие описанные выше особенности, называют прокариотами. Прокариоты демонстрируют переход от «неживого вещества» - спор к полноценной жизни и обратно. Но только тогда, когда «неживое вещество» само является продуктом жизни.
Клетки, входящие в состав сложных видов жизни, называют эукариотическими. Они включают в себя в качестве симбионтов некоторые прокариотические клетки, которые утрачивают самостоятельность в результате перехода части их генов в геном клетки-хозяина. С их участием он управляет синтезом нужных симбионту белков, что создает синхронизм процессов в клетке. В частности, одни из таких симбионтов (митохондрии у животных или хлоропласты у растений) намного интенсифицируют энергетику клетки.
Репликация ДНК происходит путем разных вариантов «расплетания-сплетания» двухнитевой ДНК. При этом половинки нитей спирали ДНК становятся матрицами для достройки к ним новых половинок, что и есть размножение. Появляются новые возможности для работы случайностей. Если в эукариотическом организме у каких-то клеток возникла гаплоидная хромосома, то они размножаться в такой форме не могут, то есть обречены на гибель. Хотя нельзя запретить им каким-то образом оставаться симбионтом в организме, пока они живы.

Новая жизнь - из обреченных на гибель  

Для полового размножения в его биохимии, биологии, физиологии, социальном воплощении содержатся уникально тонкие и сложные подробности. Они кажутся абсолютно невероятными, потому трактуются как изощрения природы с целью... (вместо точек здесь пишут всякие рассуждения о «благах» для эволюции жизни). Увы, все намного проще. Размножение есть та составляющая жизни, в которой случайности могут запоминаться в прямом смысле с первого раза. Самая невероятная случайность запоминается мгновенно, если на ее основе возникает экспонента роста численности потомков («взрыв» в обиходных терминах). А когда «продукты» этого взрыва угрожают виду гибелью, то либо он действительно гибнет, либо столь же мгновенно запоминается случайность, стабилизирующая рост численности. Платой за такие изменения, то есть за максимум приспособленности, обычно становится вымирание вида при изменении внешних условий. Это нам сегодня демонстрируют львы, тигры и некоторые другие виды животных. Поэтому максимум приспособленности далеко не всегда является глобальным преимуществом для вида жизни.
Не может в богатой энергией эукариотической клетке размножаться ее ДНК в гаплоидной форме. Хотя исключения из этого есть - трутни у пчёл и крылатые муравьи-самцы. У них все клетки организма гаплоидные. Очевидно, что такое исключение только подчёркивает правило. Но как и почему? - пока неизвестно! В истории эволюции жизни на основе мгновенности запоминания существуют многие мыслимые и не очень варианты взаимодействий между собой ДНК разных особей. В результате размножающиеся клетки с двухнитевой ДНК получают опять-таки двухнитевую спираль, половинки-матрицы которой принадлежали раньше разным особям. В частности, эволюционным скачком в этом стал случайный вариант - какая-то из клеток живого организма переходит в гаплоидную форму. Она, казалось бы, обречена на гибель, но не только не гибнет, а становится основой размножения, которое называют половым. Закреплению этой случайности помогает огромная предыстория вариантов взаимодействий наследственного материала с окружением при формировании органов размножения и их физиологии у разных видов жизни.
Первична в этом избыточность энергетики жизни. На ее основе организм может прокормить неспособные к размножению гаплоидные клетки-«паразиты». Из моря случайностей с учетом предыстории (то есть эволюции жизни) мгновенно запоминается такая, когда внутри вида формируются организмы с малыми генетическими отличиями. Они известны для людей как мужчины и женщины. Аналогично отличающиеся особи есть, например, у всех млекопитающих. Клетки-«паразиты» для них - это яйцеклетки у женщин и сперматозоиды у мужчин. Сохранить их в организме непросто. Для этого понадобились специальные органы и множество подробностей их строения и функций. Мгновенность запоминания с этим справилась. Но ведь результат все равно является «нелогичным», немыслимым вариантом. Поэтому без трудностей не обошлось. Яйцеклетка запомнилась в таком варианте, когда ее генетическая основа совместима с генетикой всего организма. А сперматозоиды - это более завершенные одноклеточные самостоятельные организмы. Возникли они как случайность - одноклеточный организм, для которого высший вид жизни оказались «экологической нишей». Но иммунологический контроль должен был воспринимать их как чужаков, а потому уничтожать.
Любой организм - это среда для жизни своих составляющих - симбионтов. В предыстории эволюции жизни случайно возникли и закрепились биомембраны, которые защищают от иммунной системы органы-симбионты, генетическая основа которых вызывает уничтожительный ответ. Например, мозг имеет генетическую основу, которая отличается от общей генетики организма. Он прижился в качестве симбионта, хотя категорически чужак. Причина в том, что он оказался защищенным такой биомембраной. Даже малые повреждения глаз приводят к полной слепоте, так как сетчатка - часть мозга. Если механически повреждена защитная мембрана сетчатки, то не это уничтожает зрение, а проникающие через повреждение антитела иммунной системы. У человека инкубатор сперматозоидов - тестикулы - защищены таким же барьером. В результате генетика сперматозоидов не контролируется иммунной системой, а повреждение защитного барьера вызывают бесплодие.
В этом ответ еще на одну загадку - почему мужчины являются носителями изменчивости внутри вида, а женщины вносят в размножение консерватизм. Но ведь иначе и быть не может! Иммунная система, как правило, уничтожает яйцеклетку, в которой произошла мутация ДНК. А сперматозоиды за своим «забором» могут мутировать сколько угодно, если только сохранят жизнеспособность и подвижность после мутаций.

Мальчик или девочка?

Как всем известно, существуют мужские и женские хромосомы. Сперматозоиды могут равноправно иметь в своей основе одну, любую из них. При фантастических успехах современных расшифровок генетического кода человека и других видов живых организмов у многих создается впечатление, что последовательности «букв» кода, подобно технической документации проектов, диктуют только то, что им положено. Реально большинство изменений в ДНК дополнительно создают изменения в системах, которые, казалось бы, к данным «буквам» не относятся. В случае сперматозоидов их особи с мужской и женской хромосомой немного отличаются подвижностью и временем жизни. Для успешности оплодотворения достаточно, чтобы из примерно 250 миллионов их особей до яйцеклетки дошли всего несколько единиц. «Военный поход» с такими потерями чувствителен к малейшим изменениям «качеств бойцов».
Демографы с недоумением констатируют заметное повышение рождаемости девочек в современных западных странах. Причина этого элементарна. Проходимость путей в женском организме для сперматозоидов, их подвижность и время жизни зависят от благоприятных или неблагоприятных условий для обоих организмов в целом. В периоды благоденствия и сытости, естественно, все органы человека работают лучше, в частности, повышается проходимость путей для оплодотворения. И удовольствия от мужчины женщина получает больше. Это и означает, что дорога для «бойцов» максимально подготовлена. Менее подвижные «бойцы» с женской хромосомой получают бтльшую возможность дойти до цели, потому повышается вероятность  рождения девочек. В это вмешивается длительность периода готовности яйцеклетки к оплодотворению и немного большая продолжительность жизни «бойцов» с женской начинкой. У здоровых благоденствующих партнеров взаимный интерес появляется чаще. Возрастает вероятность, что «бойцам» придется дожидаться готовности яйцеклетки, а «женские» из них живут немного дольше. Не только состояние путей, но и весь этот комплекс работает в пользу преимуществ зачатия девочек, если общество процветает. А войны и голод приводят к противоположному - к избытку мальчиков. Аналогично и у животных.
Конечно, наше описание очень приближенно. Реально, например, по статистике середины прошлого века, мальчиков рождается всегда больше - от 101 на сотню на Кубе, 106 - у белого населения Америки, 113 - в Греции, а в высокогорных областях Тибета еще больше. Там даже семьи иногда состоят из одной женщины и 2 - 4 ее мужей. Объяснениям такого соотношения полов и его изменений с возрастом рожденных посвящены десятки толстых книг и сотни статей. В короткой газетной статье этого не пересказать даже с минимумом необходимых подробностей. Но сегодня факт роста рождаемости девочек в процветающих странах достоверный. Все дело в том, что природа не пользуется человеческими оценками преимуществ тех или иных результатов. В ее основе - иерархический синтез действия-энтропии-информации. Он-то и учитывает малейшие детали условий, в которых идет развитие в природе.

Совершенство без цели

Вокруг полового размножения в научной литературе полно всяких наукообразных спекуляций о целях полового отбора. Ортодоксы вообще дошли до шумной пропаганды как открытия того, что якобы половое размножение имеет смысл создания препятствий на пути дальнейшей эволюции видов жизни. А если бы было наоборот - в плохих условиях рождалось бы больше девочек? Тогда ученые рассказывали бы, какая умная природа, если имеет цель восполнить численность уменьшающихся популяций.
Увы, то, что реально при половом размножении, есть «игра» случайностей. Гермафродиты (например, пьявки, черви, усоногие ракообразные, многие моллюски, малая часть рыб) не имеют пола, но по внешним признакам поведения и процессам в объединяющихся ДНК размножаются половым путем. И ничего - живут. Однако природа пришла к тому, что реализовано в половом размножении у высших животных и человека. Почему? Ответ точный и однозначный: половое размножение вносит больший беспорядок в свои результаты. Это соответствует главному закону природы - второму началу термодинамики. Рост просто беспорядка максимален при распаде, то есть деструктивен. Наблюдаемая организованность при иерархическом росте беспорядка возникает потому, что (в строгих терминах) закон иерархического роста действия-энтропии-информации включает в себя иерархические критерии устойчивости. Это физические понятия, выраженные математическим языком, которые хорошо исследованы в инженерных задачах автоматического регулирования. В них большую роль играет исследование устойчивости в терминах математической теории функций комплексного переменного. Применение этих методов в составе иерархии роста действия-энтропии-информации дает ответ на «вечные» вопросы о соотношении энергетических и вероятностных условий в эволюции жизни и ее скачках (араморфозах). Потому-то природа пришла от максимума случайностей у гермафродитов к разделению полов, когда только один из партнеров имеет бтльшие возможности для изменчивости. В этой ситуации хаотизация ограничена выбором еще одной случайности «очков игральной кости» в виде иммунологического контроля организма над яйцеклеткой. В строгих терминах изложенному в этой статье соответствует максимум возможного роста действия-энтропии-информации в пределах условий, созданных предыдущей эволюцией жизни, и текущих.

В заключение могу сказать лишь то, что предложенный ключ упорядочивает огромное количество фактов, известных биологам, зоологам, палеонтологам и генетикам. Если что-то показалось в статье непонятным, если читатели знают подробности, которые в ней не упомянуты, то вспомните, что об этом написаны сотни книг и тысячи статей, в которых нередко вопросов больше, чем ответов. А эта статья, хоть и популярная, дает основу, чтобы устранить эти вопросы и нанизать на описанные в ней пути и решения огромное количество деталей, известных из этих книг и статей. Тот, кто захочет использовать этот ключ, может ознакомиться с книгой «Разум природы и разум человека». Она доступна не только в библиотеках, но и в Интернете по вызываемому адресу, который указан на титульной странице сайта http://kirsoft.com.ru/intell На нем из «Содержания» можно вызвать статьи с дополнительными пояснениями к рассказанному.