Сложность и эволюция

Визуально на этом графике обнаруживаются три характерные особенности первая — затянутый начальный рост с последующим резким подъемом, что можно объяснить как сложностью самой системы, так и постепенным вовлечением в ее развитие сил и средств вторая — ступенчатый характер кривой, что позволяет предполо ть развитие системы через эволюцию своих подсистем третья — резкий рост со сглаженными ступеньками на финишном участке кривой — окончательное формирование ГА-тех-ники как системы и ее дальнейшее развитие как единого целого. [c.40]

Большое влияние на эволюцию представлений о природе адсорбционных явлений оказала школа А. В. Киселева. Работы А. В. Киселева и его сотрудников позволили понять всю сложность процессов, протекающих на поверхности раздела фаз, и их различные проявления и изменения. [c.10]

Чем глубже проникает человек в тайны природы, тем больше он познает взаимосвязь и сложность ее явлений. Уже теперь стало ясно, что нельзя рассматривать историю развития какого-нибудь космического тела вне связи с другими телами. Тем более невозможно изучать эволюцию химических элементов, рожденных в недрах гигантских звезд и при мош ных вспышках Сверхновых, в отрыве от эволюции тех космических тел, в состав которых они входят. [c.141]

Последующая эволюция, по Куну, состояла в возрастании независимости системы от весьма специфического окружения вследствие ее возрастающей сложности. Информационные аспекты возрастания сложности рассмотрены далее ( 17.9). Это происходило опять-таки путем чередования дивергентных и конвергентных фаз. Конвергентная фаза означала уточнение имеющейся организации, дивергентная — перестройку системы и создание новой информации. В результате такой перестройки расширялось жизненное пространство. Ассоциаты увеличивались, проникали в более крупнопористые области. Далее они служили катализаторами (матрицами) для синтеза второго сорта макромолекул (белков), которые создавали компартменты, закупоривая поры в минералах и препятствуя диффузионному разделению матричных молекул. Создавалась обратная связь между полинуклеотидами, ответственными за синтез полипептидов, и этими полипептидами. Возникали мембраны, которые делали систему независимой. Возникал — в качестве побочного продукта эволюционного развития — генетический код. Соответственно появлялись примитивные ферменты. [c.549]

Вернемся к биологии. Сложность, определение которой мы приняли, действительно, как правило, возрастает в эволюции, в филогенезе, но имеются и обратные ситуации. Так, например, эволюционный переход к паразитическому образу жизни означает не усложнение, но упрощение. [c.570]

Наблюдение запрещенных многоквантовых переходов с помощью непрерывных методов [1.97—1.99] затрудняется сложностью разделения переходов различных порядков и уширением линий. Применение двумерной импульсной спектроскопии вносит решающие преимущества в этой области [1.1(Ю, 1.101], поскольку она позволяет легко получить неискаженную форму линии и четко разделить переходы различных порядков. Вследствие того что в двумерном эксперименте определяется когерентность, которая прецессирует в период эволюции, обычные правила отбора можно обойти. Теперь мы можем безнаказанно вкусить запретные плоды спектроскопии. [c.28]

Химический синтез соединений углерода разной степени сложности мог привести только к накоплению органического вещества в гидросфере древней Земли. Для клеточной жизни характерно, что она всегда представлена в виде определенных структур, пространственно обособленных от внешней среды, но постоянно взаимодействующих с ней по типу открытых систем. Поэтому можно предполагать, что следующим этапом эволюции на пути возникновения жизни было формирование определенной структурной организации абиогенно синтезированных органических соединений. Этот этап эволюции также не является в настоящее время плодом умозрительных построений. Пространственно обособленные открытые системы можно получить экспериментальным путем из различных исходных компонентов. [c.194]

Мы не знаем, какой принцип лежит в основе организма, части которого подчиняются целому. Мы не знаем также, почему в ходе эволюции возрастает сложность организма, т. е. мы не понимаем прогрессивной эволюции. Мы начинаем понимать, как происходит этот процесс, но не понимаем почему . [c.136]

Уравнение вида (3.5.1) при соответствующем изменении наименований входящих в него величин тождественно уравнениям эволюции в различных ситуациях лазерной физики, динамики популяций (или даже Социологии). При исследовании поведения системы, определяемого уравнением (3.5.1), будем предполагать, что оно удовлетворяет требованию структурной устойчивости. Под этим понимается, что малые изменения правой части (3.5.1), вызванные, например, вариацией 6А, параметра X, приводят к решениям, остающимся вблизи решений исходной системы. Нарушение этого требования приводит к образованию новой структуры. Ввиду сложности нелинейной части [c.96]

Получить точное решение системы дифференциальных уравнений (8.26), (8.29) динамики рудообразования не удается не только из-за ее сложности, но и потому, что не известна эволюция окислительно-восстановительного потенциала рудоносного раствора в пространстве и времени ЕЬ = 1 х,1). Для получения приближенного решения, из которого, однако, следуют основные свойства динамики рудообразования, удобно воспользоваться следую- [c.145]

Макромолекулы с их разнообразием в расположении активных групп и способностью к образованию высших по сложности структур и стали исходным материалом биохимической эволюции. [c.86]

Мы рассмотрели несколько биологически важных внутриклеточных структур, имеющих характер частицы и выполняющих определенные более или менее известные функции. Понимание природы этих частиц может послужить выяснению ряда других динамических процессов, происходящих в живой клетке и, следовательно, в тканях. Если взять, к примеру, мышечное сокращение, то в нем в единый комплекс сплетаются влияние нервного импульса, гистологической структуры мышц, молекулярного строения мышечных белков, их ферментативных свойств, биохимических реакций, электрохимических изменений и ряда тепловых и физико-механических процессов. В простейших организмах функции подвижности и возбудимости связаны практически с одними и теми же биологическими структурами, но в результате дифференцирования в процессе эволюции они проявляются затем в различных специализированных структурах в конечном счете в скелетной мускулатуре и нервной системе. Естественно, что структура и биохимические процессы в мышечной и нервной тканях отличаются необычайной сложностью и их рассмотрение следует отнести к области специальной литературы. [c.312]

Приведённый обзор характеризует эволюцию взглядов на связь между яркостью и энергией бомбардирующих электронов в катодолюминесценции. Большая пестрота результатов отчасти зависит от несовершенства эксперимента в более ранних работах гораздо важнее, однако, сложность самого явления, в котором принимает участие слишком большое количество самостоятельных процессов. Экспериментальные данные пока ещё недостаточны для анализа явления и при критическом отношении к ним с трудом поддаются количественной оценке. [c.74]

Так как виды животных и растений и их численность являются результатами предшествующей эволюции, естественное регулирование также является результатом эволюции. Если один и тот же ресурс используется многими видами, то число особей каждого из этих видов должно быть небольшим. По-видимому, в ходе эволюции в природе всегда существовало равновесие между многими антагонистическими видами. Эволюция ведет к возникновению новых форм, выполняющих или новые функции или же прежние функции, но более эффективно. Следовательно, в эволюционном процессе существует тенденция к увеличению биологической сложности сообществ как ново го ресурса, и таким образом появляются новые потенциальные функции и формы взаимодействий. [c.64]

Рис. 6, Предполагаемая эволюция аномалии удельной теплоемкости в полимерах как функция увеличивающейся сложности молекул. Для хлористого аммония виден характерный ламбда-переход

Развитие нового направления химии требовало решения ряда принципиальных вопросов и прежде всего ответа на вопрос о том, что определяет природу органического соединения свойства составляющих его элементов или же их определенное расположение в соединении В чем заключается причина сложности и большого многообразия органических соединений Исследуя эти проблемы, ученые строили различные гипотезы, менявшиеся в зависимости от полученных новых экспериментальных данных. Смену и эволюцию первых представлений в области органической химии мы и проследим в этой главе. [c.165]

Наличие целома способствует увеличению размеров тела и сложности его строения, что порождает дополнительные проблемы, связанные с процессами транспорта и координации. Пища, например, переваривается в кишечнике, но клетки тела отделены от кишечника целомом. Сходным образом, кишечник находится на некотором расстоянии от поверхности тела, через которую происходит газообмен. По мере увеличения размеров тела увеличиваются и перечисленные проблемы, как уже говорилось в разд. 2.8.3, и в результате возникает необходимость в системе транспорта. Поэтому у всех целомических животных появилась сосудистая кровеносная система, представляющая собой систему трубок. Кровь — это жидкая ткань, циркулирующая по всему телу животного за счет сокращения мышечных волокон, расположенных в стенках кровеносных сосудов или за счет работы сердца. Благодаря наличию в сосудах и в сердце клапанов кровь течет лишь в одном направлении. Более высокая сложность требует и более сложной координации, а следовательно, и более сложной нервной системы. Одним из последствий этого направления эволюции явилась цефализация, т. е. развитие головы (см. также ниже — размеры тела и соотношение площадь его поверхности объем). [c.87]

Одних лишь палеонтологических данных недостаточно для обоснования того, что эволюция действительно происходила, однако они подтверждают факт прогрессивного возрастания сложности организмов. Ископаемые остатки были хорошо известны еще до того, как эволюция получила всеобщее признание. Их считали либо остатками существ, сотворенных раньше других, либо артефактами, помещенными в гор- [c.286]

Проблему эволюции живого вещества можно рассматривать в аспектах последовательного или параллельно-последовательного развития живого вещества биосферы. Иными словами, одновременно ли возникли виды различной сложности, или они развивались по цепочке от простого к сложному Вопрос о времени эволюции не ифает роли, если понимать Библию с позиции слова божьего, а не человеческого ощущения времени. Известно, что в древнеиудейском подлиннике Библии сказано не о дне, а о периоде времени творения. Впоследствии перевод несколько исказил истинное содержание. По-прежнему актуально изречение апостола Петра, что у Господа один день как тысяча лет и тысяча лет как один день . [c.53]

Выдвинутая синергетикой концепция самоорганизации служит естественно-научным уточнением принципа самодвижения и развития материи. В противовес классической механике, синергетика рассматривает материю как массу, приводимую в движение внешней силой. В синергетике выявляется, что при определенных условиях и системы неорганической природы способны к самоорганизации. В отличие от равновесной термодинамики, признавшей эволюцию только в сторону увеличения энтропии системы, то есть беспорядка, хаоса и дезорганизации, синергетика впервые раскрыла механизм возникновения порядка через флуктуации, то есть отклонения системы от некоторого среднего состояния. Флуктуации усиливаются за счет нерав-новесности, расшатывают прежнюю структуру и приводят к новой из беспорядка возникает порядок. Самоорганизующиеся процессы характеризуются такими диалектическими противоречивыми тенденциями, как неустойчивость и устойчивость, дезорганизация и организация, беспорядок и порядок. По мере выявления общих принципов самоорганизации становится возможным строить более адекватные модели синергетики, которые имеют нелинейный характер, так как учитывают качественные изменения. Синергетика уточняет представления о динамическом характере реальных структур и систем и связанных с ними процессов развития, раскрывает рост упорядоченности и иерархической сложности самоорганизующихся систем на каждом этапе эволюции материи. Ее результаты имеют большое значение для установления связи между живой и неживой материей, а также раскрЕлтия процессов возникновения жизни на земле [179-185]. [c.169]

Вопросы 1) о высоте химической организации (не о степени сложности состава), 2) об отборе элементов и структур, 3) о факторах этого отбора, т. е. о движущих силах химической эволюции, — это неотделимые друг от друга вопросы. Биохимические же теории происхождения жизни на Земле вырывают из них лишь один первый вопрос, оставляя в стороне другие. Но игнорируя факторы отбора, они оказываются бессильными решить и один первый вопрос. Именно поэтому и можно сказать, что их объектом является не химическая эволюция, а только биосинтез in vivo, моделируемый посредством органического синтеза in vitro. [c.189]

В этой связи здесь хотелось бы сказать прежде всего о первопроходческих работах в данном направлении Ю. А. Жданова. Являясь активным поборником введения принципа историзма в химию, Ю. А. Жданов еще с 1950-х годов разрабатывает вопросы химической эволюции [21, 22] и, в частности, определения высоты химической организации веществ. В 1960-е годы он предложил применять два параметра для оценки структурного и энергетического уровней органических соединений. Один из них — информационная емкость соединения в расчете на один атом. Этот параметр не зависит от величины и сложности молекулы и служит объективным критерием структурных богатств как одного соединения, так и всего класса (углеводы, аминокислоты, терненоиды, нуклеиновые кислоты, стероиды, алкалоиды). В качестве энергетического параметра Ю. А. Ждановым выбрана средняя степень -окисления атома углерода в молекуле она характеризует электронное окружение атома и отражает соотношение в органическом соединении противоположных тенденций к спонтанному окислительно-восстановительному диспропорционированию. Эта величина выявляет отношение данного соединения к всеобщей среде живого— воде, взаимодействие с которой даже в отсутствие окислителей может привести одни органические соединения к окислению, другие—к восстановлению. [c.192]

Придерживаясь такого представления об элементах, Д. И. Менделеев в 1889 г. говорил о несовместимости гипотезы Праута с периодическим законом. По в последнем издании учебника Основы химии (1905) он но поводу гипотезы Праута писал, что ее нельзя пи отрицать, пи допускать по недостатку данных, хотя гипотеза о сложности простых тел и о единстве их всех и весьма ув гекательна своей общностью Такая эволюция взглядов на [c.294]

Эти вопросы, к сожалению, недостаточно освещались в свете положения биогенных и биодеструктивных (разрушающих жизнь) элементов в Системе Д. И. Менделеева, а также в аспектах как статистической термодинамики, так и квантовой механики. Кроме того, обычно значение того или иного элемента рассматртшалось до сих пор чаще всего самостоятельно для констатации его участия в тех или иных определенных биохимических процессах, но сравнительное изучение достаточно полного набора важнейших биогенных элементов, обусловливающего именно в своей совокупности генезис и эволюцию жизни, обычно выпадало из сферы внимания исследователей вероятно, из-за сложности такой задачи и недостаточности фактических данных. В настоящее время нет ясности и в самой постановке конкретных вопросов проблемы биогенности, которые естественно разделить на три группы [c.353]

В ядрах клеток дрожжей, насекомых, червей содержится в 5—10 раз, а у млекопитающих в несколько сотен раз больше ДНК, чем в клетке Е. соИ. Содержание ДНК в расчете на гаплоидный геном в целом увеличивается с возрастанием сложности организма. У амфибий и растений оно сильно варьирует от вида к виду и может значительно (в 10 раз и более) превышать количество ДНК в клетках млекопитающих. Однако было бы неверным считать, что прогрессивная эволюция, как правило, сопровождается увеличением содержания ДНК в расчете на гаплоидный геном. Известны также случаи, когда достаточно близкие виды содержат количество ДНК, различающееся в несколько раз. Это явление описано как парадокс содержания ДНК (англ. С value paradox), который до сих пор не получил достаточно определенного объяснения. Таким образом, размеры геномов не коррелируют с тем количеством ДНК, которое предназначено для выполнения функции кодирования бе.лков. [c.185]

Таким образом, согласно Тейяру де Шардену, эволюция нашей планеты определяется человеческой историей, которая в настоящее время развивается между двумя критическими точками. Одна из них - низшая, означает появление человека с его индивидуализированным рефлексирующим мышлением и начало перехода биосферы в ноосферу. Другая точка - высшая, отвечает человечеству, достигшему коллективного рефлексирующего мышления. При этом, полагает Тейяр де Шарден, ноосфера обретает "... одновременно крайнюю степень своей сложности и своей сосредоточенности". Это будет означать "... переворот равновесия, отделение сознания, в конце концов достигшего совершенства, от своей материальной матрицы, чтобы отныне иметь возможность всей своей силой покоиться в Боге-Омеге.. .. Под действием все более горячих лучей Омеги прекратятся ненависть и междоусобная борьба, побежденные чувством Земли и человека. Во всей ноосфере будет царить какое-то [c.34]

Мы обращаемся теперь к наиболее общим проблемам биологии и биофизики — к проблемам развития. Как уже говорилось, основные особенности живых организмов определяются их историчностью — каждый организм развивается онтогенетически и несет память о филогенетическом, аволюциоип м развитии И онтогенез, и филогенез идут в направлении возрастающей сложности и представляют собой процессы возникновения и запоминания новой информации, а также, как мы увидим, возрастания ценности информации ( 17.9). Добиологическая эволюция, приведшая к образованию биологических молекул, и биологическая эволюция должны рассматриваться как часть эволюции Вселенной. [c.534]

Рассмотрев некоторые информационные аспекты биологического развития, обратимся теперь к понятию сложности, тесно связанному с теорией информации. Мы привычно говорим о возрастании слоншости биологических систем в ходе эволюции. Как бы ни определять сложность, очевидно, что многоклеточный организм сложнее одноклеточного, что человек сложнее сине-зеленой водоросли. Однако наука требует строгих определений. [c.568]

Таким образом, понятие ценности иЕтформации, введенное в предыдущем разделе, шире понятия сложности и, в сущности, включает сложность. Пользуясь понятием ценности, можно преодолеть трудность, связанную с тем, что в эволюции может происходить не усложнение, но упрощение. Такие факты противоречат возрастанию сложности при биологическом развитии. Спрашивается, что происходит в этих ситуациях с ценностью информации [c.572]

Мы приходим к выводу, что в качестве одного из основных принципов теоретической биологии можно ввести не принцип возрастания сложности, но принцип возрастания ценности, т. е. незаменямости информации как в филогенетическом, так и в онтогенетическом биологическом развитии. Этот принцип не является независимым от естественного отбора и конвариантной редупликации (т. е. от генотипической памяти). Однако именно формулировка этого принципа подчеркивает необратимость, т. е. направленность биологичесиой эволюции. [c.572]

В XIX веке были созданы две великие эволюционные теории. Второе начало термодинамики (Клаузиус, Гиббс, Больцман) дает закон эволюции вещества в изолированной системе к его наиболее вероятному состоянию, характеризуемому максимальной неупорядоченностью, максимальной энтропией. Напротив, теория биологической эволюции (Дарвин) выражает возрастание упорядоченности и сложности живых систем, начиная с примитивных микроорганизмов и кончая Homo sapiens с его мыслящим мозгом. Между этими двумя теориями действительно имеется несоответствие — биологическая эволюция, филогенез, а также онтогенез никак не согласуются с равновесной термодинамикой изолированных систем. [c.12]

Основная сложность состоит в том, что относительно как концентраций химических реагентов, так и намагниченности система находится в наравновесном состоянии. К счастью, химические процессы не зависят от магнитного состояния, поэтому можно сначала решить задачу о химических реакциях, а затем использовать это решение для объяснения эволюции намагниченности, как это рассматривалось в разд. 2.4. [c.260]

Экспериментальное определение скорости зародышеобразо-вания. Размер зародыша на несколько порядков меньше размера частиц, доступных экспериментальному определению в условиях массовой кристаллизации. Строгое математическое описание эволюции функции распределения требует решения уравнения (2.10) с учетом граничных условий для всей области размеров. Однако из-за сложности определения коэффициентов и показателей степеней К/, К , а, Ь, т и самой функции (Я) за размер зародыша Яо принимают минимальный размер частиц, доступный экспериментальному определению методом микроскопического или ситового анализа. При рассмотрении методики определения скорости зародышеобразования речь будет идти о зародышах конечного размера Яо. [c.90]

В очистке промышленных сточных вод принимает участие большинство микроорганизмов, способных к гетеротрофному биосинтезу, ибо только они могут разрушать органические вещества. Известно, что гетеротрофы в процессе эволюции приспособились к использованию в природе тех естественных органических веществ, с которыми они встречаются в нормальных экологических условиях. Это вещества растительного и животного происхождения разной сложности углеводы от гексоз и пентоз до целлюлозы, пентозанов, лигнина и хитина азотистые вещества от аминокислот до полипептидов и прочных фибриллярных белков — кератина и коллагена, нуклеиновые кислоты и нуклеопротеиды липиды и их компоненты от глицерина и жирных кислот до сложных растительных и животных масел, жиров и жироподобных веществ — фосфолипидов, липопротеи-дов и т. д. У значительно меньшего числа микроорганизмов существует приспособленность к потреблению углеводородов нефти, озокерита, битуминозных сланцев, сапропелитов и фенолов. Они в течение длительного периода времени, охватывающего жизнь многочисленных поколений микробов, в нормальных экологических условиях вступали в контакт с этими веществами, совершенно непригодными для всего органического мира ни в [c.100]

Необходимо иметь в виду, что как в механизме сложной реакции, так и в системе дифференциальных уравнений, соответствующих этому механизму, изменения одной из констант к вызывают в системе в целом такие изменения, которые охватывают, строго говоря, в той или ино11 мере все концентрации на всем протяжении реакции. Определяя с помощью критериев (65) — (69) чувствительность различных концентраций к изменению констант кд, мы, по существу, определяем чувствительность целостного химического процесса к той стадии его механизма, которая характеризуется данной константой кд. В то же время нельзя забывать, что в силу самого характера системы дифференциальных уравнений процесса в любом таком критерии отражаются в той или иной степени изменения всех концентраций, т. е. косвенно и влияние значений других констант кд. С точки зрения кибернетики механизм реакции есть система, элементы которой взаимоопределены как в любой момент времени г, так и в их временной эволюции. Отсюда вытекает и сложность (часто незамечаемая) содержания, вкладываемого в понятие чувствительности. [c.79]

Рис. 8-12. Эволюция миоглобина и гемоглобина, возникших из предкового кислород-связывающего гемопротеина. Во всех миоглобинах, а также в а- и р-цепях всех современных гемоглобинов (исследовано в общей сложности 145 последовательностей) имеются шесть инвариантных остатков и большое число близких по свойствам аминокислот, занимающих в этих белках одинаковые положения. Можно предположить, что ген, кодировавший предковый одноцепочечный гемопротеин, подвергся дупликации. Одна из образовавшихся копий дала начало миоглобиновому гену, а другая - первоначальному гемоглобиновому гену. Оба этих гена в дальнейшем подвергались независимым мутациям. Гемоглобиновый ген мог в какой-то момент еше раз подвергнуться дупликации, в результате чего образовались современные гены а- и р-цепей.

Во-вторых, изучение общих закономерностей самоорганизации имеет принципиальное значение, поскоьку оно открывает заманчивые перспективы создания искусственных самоорганизующихся систем высокого уровня сложности, а также управления процессами эволюции в уже существующих в природе системах. Подчеркнем, что именно автоволновые процессы лежат в основе большинства процессов управления и передачи информации в биологических системах. Исследования в области самоорганизации открывают перспективы [c.265]

Строгое пространственное соответствие между молекулой субстрата и химическим рельефом молекулы фермента, выработанное ходом эволюции биокатализаторов, иллюстрирует возрастающую роль кодовых взаимоотношений в развитии форм жизни. Г. Кастлер [11] близко подошел к этой проблеме, указав, что в каждом процессе происходит взаимодействие объектов — передача информации, причем для узнавания объекта требуется не все количество информации, содержащееся в объекте, а лишь часть, которую Кастлер называет сигнатурой. Ферменты распознают субстрат при помощи набора аминокислот аминокислоты, ответственные за данную функцию фермента, и составляют его сигнатуру. Высокой степени совершенства кодовые процессы достигли в механизмах синтеза белка, т. е. в рибосомном аппарате. Относительно небольшие энергетические эффекты, связанные с синтезом пептидных цепей, отвечают коду необыкновенной сложности. [c.96]

Показать основные этапы развития взглядов Д. И. Менделеева на сложность атома, раскрыть его отношение к явлению радиоактивности и взаимопревращаемости элементов — это значит изложить эволюцию взглядов ученого, сформировавшегося в период расцвета учения Жерара и Канницарро, ученого, открывшего периодический закон и пережившего его признание. Наконец, это значит изложить историю преодоления ряда затруднений, вставших на пути полного признания закона. [c.4]

Видно, что в случае рассмотренных нами клеточных полипротеинов образуются продукты небольшого размера (состоящие менее чем из 40 аминокислот). Отражает ли это тот факт, что сложности, возникающие при синтезе небольших белков de novo, приводят к необходимости их образования путем расщепления более длинных предшественников (и, таким образом, открывают путь для эволюции различающихся белковых продуктов) Было бы интересно охарактеризовать гены, кодирующие множество сходных полипротеинов. Действительно ли, что их сборка осуществляется путем перетасовки экзонов, аналогичной рассмотренной в гл. 20, или весь процесс в целом возник в результате эволюции одной из следующих стадий экспрессии повторяющихся генов, гены-предки которых не кодировали такие множественные функ- [c.342]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология