Эволюция необратимость и обратимость

В разработке проблемы необратимости эволюции четко выделяются три аспекта. Одни авторы концентрируют свои усилия на вопросе о причине необратимости, факторах, делающих эволюцию необратимой. В других работах обсуждается вопрос о пределе обратимости наконец, в третьих — усилия направлены на поиски уровня, с которого эволюция, основывающаяся на обратимых в принципе мутациях, становится необратимой. [c.91]

Микроскопическая обратимость есть основная черта элементарных молекулярных химических реакций. На молекулярном уровне все химические взаимодействия и превращения обратимы. Поэтому обратимость входит 8 наше описание элементарных химических процессов. В то же время в макроскопическое описание тех же процессов, если в них одновременно принимает участие большое число молекул, неотделимо включена необратимость. Знак г не имеет значения для элементарного химического процесса, но имеет существенное значение в описании эволюции системы в направлении равновесия. Время есть вектор, указывающий направление к равновесию для изолированной многочастичной системы. Квантовомеханический вывод принципа микроскопической обратимости см. в [147, 318, 321]. [c.18]

Необратимые флуктуации и механизм самоорганизации белка. Предполагают, что в начальный период все флуктуации - периодические вращения атомных групп вокруг ординарных связей - являются беспорядочными и несинхронизированными друг с другом. В равновесных системах все флуктуации обратимы и согласно основной теории вероятности (так называемого закона больших чисел) составляют пренебрежимо малые поправки к средним значениям. За редким исключением (например, рассеяние света гомогенной средой и броуновское движение, вызываемые обратимыми флуктуациями плотности) они не коррелируют со свойствами системы и не оказывают влияние на ее переход в равновесное состояние В неравновесных системах среди множества обратимых, неустойчивых флуктуаций возникают необратимые флуктуации, оказывающие радикальное воздействие на эволюцию системы. Они не остаются малыми поправками к средним значениям, а существенно меняют сами эти значения, стирая различие между случайным отклонением и макроскопическим проявлением системы. При свертывании белка подавляющее большинство флуктуаций также обратимо и неустойчиво. Но некоторые из них приводят к сближению определенных аминокислотных остатков, и тогда те могут эффективно взаимодействовать между собой. По своим последствиям образующиеся контакты между валентно-несвязанными атомами могут быть подразделены на близко-, средне- и дальнодействующие. Флуктуации, приводящие к образованию первого вида, изменяют взаимное расположение атомных групп в пределах одного аминокислотного остатка второго вида - расположение остатка относительно соседних в последовательности третьего - относительно удаленных по цепи остатков. В зависимости от конформационного состояния белковой цепи по ходу ее сборки одни и те же флуктуации могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Последними, т.е. бифуркационными, флуктуации становятся только в том случае, если каждая из них возникает в строго определенном месте последовательности бифуркаций между флуктуирующим клубком и трехмерной структурой. Обратимые флуктуации бесследно исчезают, а необратимые, стабилизированные специфическими невалентными взаимодействиями остатков, остаются в виде гигантских "застывших флуктуаций". [c.96]

Рис. 4.1. Эволюция числовой плотности частиц в случае обратимой и необратимой диффузии.

Таким образом, важнейшая особенность белков, обусловливающая неизбежность возникновения необратимых бифуркационных флуктуаций и, следовательно, саму возможность спонтанного возникновения из хаоса высокоорганизованной структуры, согласно предлагаемой теории, заключается в специфической конформационной неоднородности природной аминокислотной последовательности. Это положение отражает суть рассматриваемого явления, постулирует наличие неразрывной связи между химическим строением белковой цепи, ее конформационными свойствами и необратимыми флуктуациями. Гетерогенность природной аминокислотной последовательности ответственна за различие в конформационных возможностях отдельных участков. Конформационная гетерогенность альтернирующих жестких и лабильных белковых фрагментов порождает термодинамическую неоднородность флуктуаций, дифференцируя их на обратимые, равновесные, и необратимые, неравновесные. Такая связь обнаруживается только у отобранных эволюцией аминокислотных последовательностей. [c.465]

Микроскопическая обратимость есть основная черта элементарных химических реакций на молекулярном уровне. В то же время в макроскопическое описание тех же процессов, если в них одновременно принимает участие большое число молекул, необходимо включать необратимость. Знак при 1 не имеет значения для элементарного химического процесса, но имеет существенное значение в описании эволюции системы в направлении равновесия. Время есть вектор, указывающий направление к равновесию для изолированной многочастичной реагирующей системы [86]. [c.124]

Растения двигаются, но очень медленно. В кинофильме, полученном методом цейтраферной съемки, лазающие растения выглядят, как активные животные. Но на самом деле движение растений представляет собой главным образом необратимый рост. В отличие от этого у животных в процессе эволюции возникли приспособления, обеспечивающие в сотни тысяч раз более быстрое движение. Кроме того, движения, совершаемые животными, обратимы и их можно повторять бесчисленное множество раз. [c.43]

Необратимость и обратимость эволюции [c.278]

Принципиально правыми мне кажутся авторы, приходящие к выводу о статистической природе закона необратимости (Симпсон, 1948 Воронцов, 1966 и др.). Действительно, данные генетики говорят о принципиальной обратимости наследственных изменений (во всяком случае, точечных мутаций), хотя обратные мутации и идут обычно со значительно меньшей частотой, чем обычные. Соответственно возможно обращение и эволюции отдельных биохимических признаков, хотя это ни в коей мере не может рассматриваться как обращение эволюционного процесса в целом (Крепе, 1972). В конечном счете необратимость эволюции основана на статистически ничтожной вероятности обращения бесчисленного множества процессов, приведших к формированию того или иного вида. Эта точка зрения восходит еще и к Дарвину. [c.92]

Направление эволюции, связанное с каким-либо сложным признаком или сочетанием признаков, однажды утвердившись нередко становится саморазвивающимся. Эволюционисты старшего поколения называли такие направления необратимыми и даже признавали некий общий закон необратимости эволюции (известный также как закон Долло) однако они допускали некоторое преувеличение, поскольку иногда эволюция бывает обратимой. Тем не менее в направлениях эволюции можно усмотреть тенденцию к саморазвитию. [c.266]

Этот принцип является одним из самых удивительных свойств живого, он обычно воспринимается как термбдинамический парадокс, факт, который не может быть понят в рамках термодинамики обратимых процессов. Поэтому заслуживает внимания то обстоятельство, что в эволюционном катализе аналогичный принцип выводится при т рети-ческом анализе условий и закономерностей явления саморазвития неживых каталитических систем независимо от фактического материала биологии и биологических закономерностей. Для каталитическйх систем принцип возрастания общей и полезной мощности базисной реакции является простым следствием основного закона их химической эволюции, полностью объясняемым законами физической химии и термрдина-мики необратимых процессов. [c.183]

Таким образом, у растений наблюдается прогрессивная эволюция способов движения от необратимого удлинения за счет роста растяжением к обратимым ростовым движениям (круговые нутации, тропизмы), затем к тургорным движениям (настии), котор>(е уже не связаны с ростом растяжением, и, наконец, к быстрым тургорным движениям (сейсмонастии), где скорость передачи гормонального сигнала недостаточна и для управления двигательной активностью используется электрический импульс (потенциал действия). Причем у растений эволю-ционно продвинутых таксонов сохраняются в различных комбинациях и все ранее возникшие формы движения., [c.412]

Излишняя категоричность формулировки Долло, отрицающего саму возможность даже частичного обращения эволюции, способствовала широкой популяризации закона необратимости, но посеяла ряд недоумений. И хотя сам Долло в последующем несколько изменил свою первоначальную формулировку, указывая на невозможность лишь точного возврата к пройденному состоянию (Dollo, 1905), мысль исследователей при обсуждении закона Долло сосредоточилась преимущественно на спорах о принципиальной возможности или невозможности хотя бы частичного обращения эволюции. Кроме того, отдельные авторы, преимущественно палеонтологи, исходя из общих теоретических позиций, упорно защищали тезис о принципиальной обратимости эволюции (Соболев, 1924), принимаемый А. А. Любище-вым (1982) с определенными ограничениями. [c.90]

Мне кажется, что вопрос об уровне, на котором эволюция становится необратимой, нельзя решать так прямолинейно, как это делают Скарлато и Старобогатов (1974). Обратимы мутации, необратимы и неповторимы у эукариот особи, однако у таких прокариот, как вирусы и бактериофаги, особи , возможно, повторимы и могут быть идентичными по всем параметрам точные копии вирусов и бактериофагов, по-видимому, постоянно появляются при их репликации. [c.94]

Закон необратимости эволюции вообще не следует прилагать к отдельным особям, поскольку наименьшей эволюирующей единицей является не особь, а популяция. На популяционном уровне значение специфичности отдельной особи сильно сглаживается. Эволюционные изменения, присходящие в популяции, выражаются не столько в смене отдельных особей и поколений, сколько в изменениях концентрации в популяции различных генов, в появлении их новых комбинаций. Такого рода изменения в принципе обратимы. Обратимость эволюции на популяционном уровне в значительной мере основывается на флуктуациях в направлении отбора поглощающее скрещивание между особями из разных популяций является лишь одним из механизмов обратимости микроэволюционных процессов (см. напр. Дубинин, 1966 Тимофеев-Рессовский и др., 1972). [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология