Формирование примитивной Земли

↓

Образование вторичной атмосферы вулканического происхождения

↓

Образование больших количеств микромолекул при действии энергий различных видов (тепловой, электрических разрядов, радиационной) на компоненты земной атмосферы и гидросферы

↓

Образование макромолекул путем конденсации микромолекул

 

Рис. 3. Этапы формирования системы косного вещества предшествующие появлению биокосной материи [46].

 

Говоря о биокосном веществе, мы впервые отказываемся от рассмотрения космического пространства, так как на его просторах возможно существование только микро молекул. Биокосное вещество, как космологическая величина, – это продукт эволюции косных материальных объектов, главным образом планет. Самые первые звезды во Вселенной появились 4,5 млрд. лет от Большого взрыва. Именно в них, в термоядерных «котлах» этих звезд, образовывались различные, в том числе и тяжелые, химические элементы – строительные кирпичики будущих макромолекул. Для биокосного вещества этими кирпичиками выступили атомы углерода, водорода, кислорода, азота и серы в различных соотношениях. Объединяясь в сложные макромолекулы, они впервые образовали новый уровень организации материи – функциональность. Материя впервые стала приобретать оттенок функциональности. Полностью функциональной (сложно функциональной) материя стала на стадии живого вещества.

Дело в том, что сами по себе, атомы углерода, водорода и т.п., и даже их совокупность, это химические элементы с установленной физиками внутриатомарной структурой, которую можно описать трехмерной евклидовой геометрией (в исключительных случаях – гильбертовым пространством). Совершенно иной уровень организации проявляется в биокосном веществе. Здесь атомарная структура углерода, кислорода, водорода и др. основных химических элементов жизни, интегрируется в такой последовательности, в такую структуру, которая приводит к возникновению функциональности. Макромолекулы выделенные Опариным, Фоксом и др, отличаются от своих аналогов косного вещества не только сложностью, но главным образом, присущей им функциональностью. Они могут самовоспроизводиться и самоусложняться. Эти процессы евклидова геометрия бессильна описать. Это радикально новое пространство-время, со своей симметрией и геометрическими постулатами.

В настоящее время пространство-время биокосного вещества, на мой взгляд, наиболее полно описывается предложенной в 50-х годах нашего века Дж. фон Нейманом моделью самовоспроизводящейся и самоусложняющейся системы. Фон Нейман получил свою логически строгую экспликацию понятия самовоспроизведения, развивая далее и обобщая идеи об универсальных логико-математических машинах А. Тьюринга. Основная заслуга фон Неймана, по моему мнению, заключается в том, что он установил, что реальность самовоспроизводящего аппарата возможна только в том случае, если материальный носитель его описания (лента универсальной машины Тьюринга) имел бы физическую природу, отличную от физической природы исходной самовоспроизводящейся системы. Почти за 10 лет до установления информационно-описательной роли нуклеиновых кислот в процессах воспроизведения «живых» белковых молекул, фон Нейман дал наиболее полное объяснение особенности биокосного и живого вещества всегда быть связанным, по крайней мере, с двумя – вещественным и информационным – уровнями материальной организации [3].

Таким образом, всестороннее исследование физико-химических процессов в макромолекулах биокосного вещества^[15] следует рассматривать с точки зрения их «вложенности» не в обычное, евклидово пространство, а в пространство самовоспроизводящихся (и самоусложняющихся) систем фон Неймана. Последнее резко отличается от первого своей существенной топологической нетривиальностью: через каждую почти элементарную клетку-автомат занимаемой им области пространства непрерывно движутся анизотропные потоки импульсов. Они образуют так называемые связующие и временные петли, которые за каждый цикл самовоспроизведения обязательно или «считывают» или видоизменяют (или делают и то и другое много раз подряд – в центральных ячейках) состояние каждой клетки пространства самовоспроизводящейся системы [3].

Таким образом, вторая ступень мироздания – пространство-время биокосного вещества имеет следующие особенности.

Первое. Это область развития и сосуществования макромолекул, обладающих важным свойством – функциональностью. Т.е. они не просто организуются в определенные стационарные структуры, как это наблюдается в косной материи, а их организация приводит к возникновению функциональности, нелинейности. Они деятельностны в своей основе. И именно эта прослеживающаяся деятельностная, функциональная основа макромолекул биокосной материи радикально отличает их от типичных структур косной материи.

Второе. Пространство-время биокосной материи раскрывает новый уровень в развитии вещества. Он связан с качественным развитием вещества на устоявшихся материальных объектах (планетах). В силу процессов формообразования, интеграции молекул в макромолекулярные структуры, вещество начало приобретать новую качественную «окраску» - функциональность.

Третье. Пространство-время биокосного вещества геометрически описывается моделью самовоспроизводящейся и самоусложняющейся системы фон Неймана. Особенности этой геометрической модели мы рассмотрели выше в тексте.

Четвертое. Биокосное вещество, согласно исследованиям А. Опарина и др. имеет микроскопические размеры, и, по всей видимости, ограничено в своем множестве. Более точно судить об этом вопросе не позволяет современный уровень знаний, а также насыщенность нашей планеты другими состояниями материи, активно воздействующими на продукты эволюции биокосной материи. По всей видимости, только изучение материальных объектов находящихся на стадии развития биокосного вещества, позволит собрать более достоверную информацию по этому вопросу.

Пятое. Биокосное вещество активно воздействует на косную материю, одновременно, используя ее энергетические и вещественные источники. Оно формирует свой глобальный круговорот вещества и энергии, который открыт для воздействия внешней материальной среды.

Шестое. В основе организации и развития макромолекул биокосного вещества впервые принимают участие не только и, главное, не столько законы организации косной материи, а принципиально новые законы организации, раскрывающие и направляющие новое качество материи – функциональность. Поэтому, рассматривая особенности формирования и развития биокосного вещества, мы должны подходить к этому вопросу с точки зрения законов характерных данному пространству-времени.

Седьмое.Биокосное вещество представлено спектром более сложных химических элементов. Долевое участие этих элементов в организации биокосной материи качественно иное, чем в косном веществе. Несмотря на прежнее явное преобладание водорода в организации биокосного вещества, вместо гелия значительную часть стали занимать атомы углерода и кислорода.

Восьмое. Исследование биокосного вещества еще далеко от своего логического завершения. Много сил и энергии этому вопросу отдал русский ученый, академик А. Опарин, но, к сожалению, им был упущен и недооценен целый спектр особенностей переходной формы. В частности, вопросы симметрии, происхождения живого от живого и др. [4].

Девятое. В основном благодаря исследованиям В. Вернадского, в настоящее время признан факт не единичного рождения биокосной материи, из которой в последствии и возник весь спектр переходной формы^[16], а комплексного, совокупного. Переходные формы, а в последствии и само живое вещество возникает не по отдельности, а сразу, в совокупности разнообразных форм, находящихся в сложных отношениях друг к другу и к окружающей среде. Материя, эволюционируя, доходит до определенной черты, перешагнув которую она попадает в новое пространство-время, в котором продолжает развитие, но на качественно новом уровне. Это эмпирическое заключение очень важно, потому что само по себе оно отрицает возможность единичных, случайных радикальных изменений в материальном мире. Они не возможны. Поэтому линейная отработка схем перехода одного состояния материи в другое, заранее обречена на провал. Результаты укажут на частные изменения, но не на качественные.

14. Развитие переходной формы, в конце концов, создало условия для организации пространства-времени нового состояния материи - живого вещества. Живое вещество, как вторичное состояние материи, является «дочерним» состоянием для «материнского» косного вещества. Поэтому многие законы и особенности пространства-времени косного вещества, с одной стороны, доминируют в пространстве-времени жизни, с другой стороны, определяют развитие жизни. В этом плане показательны результаты исследований А. Чижевского и его учеников [49].

Как космологическая величина живое вещество является закономерным следствием эволюции биокосной материи. При этом, формирование и развитие живого вещества – это не единичный акт на отдельном материальном объекте, а закономерный процесс эволюции материального мира, вторая ступень мироздания. Поэтому, возникновение живого вещества – это закономерное явление на любом материальном объекте, на котором соблюдены целый ряд обязательных условий. Среди множества этих обязательных условий можно выделить два глобальных. Первое, должное совершенство косного вещества, достигшего стадии устоявшегося материального объекта, на котором в результате физико-химических процессов происходит формирование различных микромолекул. Второе, возможность перехода микромолекул косной материи в макромолекулы биокосного вещества, которые создают начальные условия для формирования и развития первых биополимеров жизни. Как только эти и другие важные условия будут соблюдены, материя переходит в свое новое качественное состояние – приобретает функциональность, тем самым, формируя пространство-время жизни. На материальном объекте начинается сосуществование двух состояний материи, причем это сосуществование носит двоякий аспект: космологический и внутренний (локальный). Космологический аспект указывает на неразрывную связь эволюционирующего косного и живого вещества отдельного материального объекта с внешней средой (космосом), а соответственно и с законами организации материального мира. Внутренний (локальный) аспект подчеркивает особенности взаимодействия двух состояний материи на конкретном материальном объекте.

О пространстве-времени живого вещества собрано очень много эмпирического и фактического материала, который очень часто раскрывает особенности не столько живого вещества, сколько биоразумной материи. В настоящее время наука еще не проводит четкого разделения этих двух качественно различных пространств. Мы попытаемся систематизировать устоявшиеся истины и изложить их тезисами.

Первое. Пространство-время жизни – это область формирования, развития и взаимодействия биологических полимеров – макромолекул, многообразием которых, в принципе, и представлена жизнь. Характерной физической чертой биологических макромолекул является наличие системы конъюгированных двойных связей, образованных π-электронами. Делокализация π-электронов во многом определяет функциональные свойства и стабилизацию структуры биополимеров и может рассматриваться в качестве одного из физических факторов, влияющих на характер молекулярных процессов метаболизма. Очевидно, макромолекулы, близкие к биополимерам земного типа, являются основой структурной организации живой материи и, следовательно, необходимым признаком ее существования в условиях других планет [32].

В открытом космосе существование биологических полимеров невозможно^[17]. Это продукт эволюции вещества на отдельном материальном объекте. В силу этого факта пространство-время жизни привязывается к особенностям развития косного вещества отдельного материального объекта. Это вторая ступень мироздания, которая последовала после образования планет и переходной биокосной формы. Если в обратном порядке начать разлагать биополимеры, то мы получим составляющие их химические атомы углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Но при этом, мы покидаем пространство-время жизни и попадаем в пространство биокосной материи – химии самых разнообразных атомно-молекулярных неорганических (точнее полуорганических) процессов. Совершенно аналогичным образом мы можем пойти и дальше – разбить и атомы углерода, водорода и т.п. на составляющие их электроны, протоны и нейтроны (сконцентрировав на них достаточно большие количества энергии). Но тем самым мы столь же автоматически покинем уровень организации биокосной материи, и попадем в микромир косного вещества – область физики элементарных частиц [3].

Таким образом, пространство-время жизни – это область существования биополимеров, со своей геометрией, исходными постулатами и т. п. Все биополимеры – сложно функциональны. Сложнофункциональность – является основной отличительной чертой материи на данной ступени мироздания. Возможность разложения биополимеров на исходные компоненты косной материи указывает на факт «материнства» косного вещества по отношению к «дочернему» живому веществу.

Второе. В основе всего многообразия жизни лежат реакции между первыми 26 химическими элементами таблицы Менделеева. Более того, в базовый набор, из которого могут быть сконструированы почти все биологические структуры, входят всего 12 химических элементов: Н, С, N, O, Na, Mg, P, S, Cl, K, Ca, и Fe. В этом плане интересна еще не полностью осмысленная тенденция: по мере эволюции вещества (от косной до живой материи) увеличивается количество задействованных в локальных круговоротах химических элементов. При этом соотношения между ними остаются на удивление одинаковыми. Так, например, система косного вещества (Вселенная) в целом, на 70% состоит из водорода, 29% - из гелия и только 1% приходится на комплекс остальных химических элементов. Живое вещество в целом состоит: водород – 70%, углерод – 18%, кислород – 10,5%, остальные элементы – 1,5% [14].

Третье. В химический состав, по крайней мере, всех живых систем земного происхождения, входит углерод. Этот элемент образует молекулярные цепочки, на основе которых построены все главные биоорганические соединения и, прежде всего, белки и нуклеиновые кислоты, а биологическим растворителем служит вода. Таким образом, единственная пока известная основа жизни – это углеродорганическая белково-нуклеиново-водная [32]. Предположения о возможности создания комплексов с подобными свойствами, но на базе других химических элементов (например, кремния, фосфора и т.п.) я считаю маловероятным. Причина – универсальность законов материального мира, которая строго регламентирует флуктуирующее развитие материи.

Четвертое. Для возникновения и дальнейшего развития жизни необходимы особого рода благоприятные условия на материальном объекте, так как по мере развития органических соединений, влияние внешней среды оказывалось все более значительным. Перечислим эти условия: а) наличие исходных углеродистых соединений, которые являются продуктом эволюции биокосного вещества; б) восстановительные условия на поверхности доактуалистической Земли; в) источники необходимой для синтезов энергии. Все эти условия возникают на косном материальном объекте в определенный период его развития.

Пятое. Состояние пространства (объема), отвечающего телу живого организма, как бы оно мало или велико ни было, диссимметрично [14, 15]. Принцип диссимметрии живого вещества, согласно современным представлениям, предполагает киральную чистоту живого вещества. Киральной чистотой, называют нарушение зеркальной симметрии, характеризующей биоорганические соединения (асимметрия L-изомеров, т.е. левовращающихся, и D-изомеров, т.е. правовращающихся относительно плоскости поляризации соединения). В живом веществе все аминокислоты суть L-изомеры, а сахара – D-изомеры. Это и есть проявление киральной чистоты живого вещества. В косном веществе реализуются так называемые рецемические смеси, которые содержат равное число левых и правых изомеров [23].

П. Кюри (1859-1906), учитывая возможность существования разных форм диссимметрии, выразил геометрическую структуру, связь при этом выявляемую: диссимметрическое явление вызывается такою же диссимметрической причиной. Исходя из этого принципа^[18], следует, что особое состояние пространства жизни обладает особой геометрией, которая не является обычной геометрией Евклида [14].

Шестое. По настоящее время законченной математической модели пространства-времени живого вещества в науке не существует, хотя работы в этом направлении, особенно в последнее время, ведутся не безрезультатно. Перспективными в теоретической биологии считается исследование пространств К. Уоддингтона, фон Неймана и Гротендика [3], которые пока наиболее полно описывают основные характеристики живого вещества: неравновесность, необратимость, самовоспроизведение, самоусложнение и т.п. Т.е. его сложно функционирование.

Седьмое. Все живое вещество независимо от того места, которое оно занимает на эволюционной лестнице, содержит следующие типы макромолекул:

а) нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК. ДНК содержит генетическую информацию, необходимую для воспроизведения потомства, а РНК участвует в переносе наследственной информации от генов к белоксинтезирующим системам живых клеток;

б) белки, которые в основном служат катализаторами протекающих в организмах химических реакций или структурными компонентами организмов;

в) полисахариды и липиды; и те и другие служат источниками энергии и структурными компонентами.

Кроме этих соединений, универсальное распространение имеют также многие низкомолекулярные соединения – α-аминокислоты, пурины, пиримидины и органические кофакторы. Еще важнее то, что почти у всех изученных форм земной жизни идентичны – вплоть до мельчайших деталей – многие последовательности биохимических превращений и метаболические пути (например, анаэробный гликолиз, цикл лимонной кислоты, репликация и транскрипция нуклеиновых кислот, биосинтез белка, биосинтез жирных кислот) [26].

Обращает на себя внимание тот факт, что для «органического» функционирования «живых» белковых молекул принципиальное значение имеют не индивидуальные свойства составляющих их атомов углерода, водорода, кислорода, азота (и серы), а только вполне определенные интегральные характеристики их аминокислотных компонентов, через призму которых должны обязательно «преломиться» все индивидуальные особенности данного атома, если эти особенности имеют какое-то биологическое значение. Это наблюдение еще раз подтверждает факт, что для пространства-времени живого вещества важна геометрия макромолекул. Именно здесь, на уровне атомарных соединений, причем соединений особого порядка, скрыта содержательная (фундаментальная) основа второй ступени мироздания – сложная функциональность макромолекул. Живое вещество – это продукт эволюции макромолекул.

Восьмое. При переходе в пространство-время живого вещества, простая, «одноуровневая», «вещественная» атомистика физики и химии косной материи существенно обогащается и приобретает более развернутую дифференцированную форму: известные ныне структуры органического мира связаны, по крайней мере, с двумя коррелированными друг с другом уровнями атомистической организации. Один из них – «вещественный» уровень скрученных аминокислотных цепочек – белков, как действительных материальных носителей известных сегодня явлений жизни. Другой уровень имеет информационную, потенциальную природу – он содержит особым образом закодированное дискретное описание всех возможных «будущих» состояний «вещественного» белкового уровня. Это – уровень возможного, так сказать, потенциального будущего: он кодирует своими нуклеотидными структурами точные «чертежи» – последовательности аминокислот – во всех тех конкретных белках, которые когда-либо может изготовить определенный организм (и которые полностью определяют всю совокупность его возможных реакций на самые различные внешние воздействия, начиная с вторжения «чужих» микробов или вирусов, и кончая механическими повреждениями). При этом второй, информационный уровень живого вещества, также имеет, оказывается, ярко выраженную атомистическую природу – нуклеиновые кислоты животных и растений также «выстроены», как спиралеобразно закрученные линейные последовательности стандартных «строительных» белков [3].

Появление двухуровневой атомистической организации живого вещества свидетельствует об усложнении материи, о возникновении своеобразной иерархии мироздания: первичный уровень – более «простая», одноуровневая атомистическая организация косного вещества, основным свойством которой является физико-химическое формообразование вещества. Вторичный уровень – «усложненная», двухуровневая организация живой материи, способной уже к сложному нелинейному функционированию. Не исключено, что именно в появлении второго, «информационного» уровня и скрыта главная причина появления радикально нового состояния материи – живого вещества.

Девятое. Уникальна в организации живого вещества роль воды. Как биологический растворитель вода обладает следующими важными для формирования и развития жизни свойствами: а) амфотерностью и способностью к самодиссоциации на катион (Н⁺) и анион (ОН^-); б) высоким дипольным моментом и диэлектрической постоянной; в) малой вязкостью; г) высокой удельной теплоемкостью и скрытой теплотой превращения, предохраняющими организмы от быстрых изменений температуры. Кроме этого, роль воды в биологических системах включает те факторы стабилизации макромолекул, которые обеспечиваются общими структурными особенностями воды [32]. На мой взгляд, воду следует рассматривать как основное условие появления и развития структурных организаций жизни.

Десятое. Живое вещество появляется в результате, главным образом, акта деления, а также рождения, которое является более сложным процессом в сравнении с делением. В результате рождения, с одной стороны, новому поколению передается информация о состоянии внешнего мира и о правилах поведения в нем, с другой стороны, сам факт рождения активирует наследственные программы, которые формируют биологический организм и позволяют ему полноценно существовать в условиях внешней среды.

Одиннадцатое.Область распространения живого вещества на любом материальном объекте имеет ограничения. На Земле В. Вернадский назвал эту область биосферой [14]. В биосфере живое вещество представлено, во-первых, живыми организмами – естественными телами, имеющими свой автарктический^[19] объем, во-вторых, полем жизни, которое пролегает как в среде всемирного тяготения, так и в микроскопическом разрезе мира, где силы тяготения не господствуют, имеют второстепенное значение.

Биосфера, как область существования и функционирования ныне живущих организмов, охватывает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), всю гидросферу (гидробиосфера), поверхность суши (террабиосфера) и верхние слои литосферы (литобиосфера). Над и под биосферой лежат слои куда живое вещество попадает лишь случайно (парабиосфера^[20] и метабиосфера^[21]), а далее – слой куда живое уже не попадает даже случайно – апобиосфера^[22] и абиосфера^[23]. Общая толща биосферы, по последним данным оценивается в 12-17 км (иногда несколько больше или меньше): максимально до 5-6 км (как правило, 2-3 км) в глубь литосферы, до дна Мирового океана и до 6-7 км над поверхностью Земли [38].

Как космологическое явление, сферы существования живого вещества на различных материальных объектах мало, чем отличаются друг от друга. Содержательная тождественность «биосфер» вызвана тождественностью условий предшествующих их возникновению. На любом материальном объекте все этапы перехода косного вещества в живое - аналогичны. Это эмпирическое обобщение дает нам право утверждать об универсальности законов организации и развития живого вещества на любом материальном объекте, на котором возникновению жизни способствуют условия внешней среды. Поэтому биосферы Земли и, допустим, планеты Х, будут различаться только по двум основным параметрам: а) по времени эволюции (различия в отсчете времени начала развития живого вещества) и б) по частным формам.

Двенадцатое. Для живого вещества важной характеристикой являются размеры. Диапазон размеров организмов довольно велик: от объединений больших молекул химических соединений (10^-6) до гигантских по величине представителей флоры (10⁴)^[24]. Минимальный размер живого естественного тела определяется дыханием, главным образом газовой биогенной миграцией атомов (принципом Е. Снядецкого и числом Лошмидта). Максимальный – возможностью централизованного управления организмом. Диапазон составляет 10¹⁰.

Тринадцатое. Логически вытекающим выводом из принципа Кюри является принцип Реди, утверждающий, что живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница (или иначе, невозможность абиогенеза). Принцип Реди определяет и регулирует создание организмов в биосфере. Происхождение живого от живого является проявлением диссимметрии Пастера, ибо иным путем создаться в биосфере правизна-левизна, отвечающая диссимметрии Пастера, не может [14].

Четырнадцатое. Еще одним логическим выводом из принципа Кюри следует то, что явления, отвечающие жизни, необратимы во времени, так как пространство живого организма при диссимметрии Пастера может обладать только полярными векторами, каким и будет для него вектор времени [14].

Пятнадцатое. Если вектор времени пространства-времени косного вещества есть вектор астрономического времени и измеряется сотнями миллионов лет, то вектор времени живого вещества проявляется в аспекте геологического времени и измеряется миллионами лет. Разница заключена еще и в том, что астрономическое время – это вектор, который пронизывает пространство Вселенной, тогда как геологическое время – это величина, которая измеряет период формирования и развития отдельно взятого материального объекта, эволюцию на нем живого вещества.

Шестнадцатое. Число основных мономерных молекул, определяющих биохимическую конституцию любой структуры живого вещества, ограничено, что позволило ряду ученых говорить о существовании своеобразного алфавита мономеров. В «алфавит» биохимии входят: а) глюкоза – основной продукт фотосинтеза и главный источник метаболической энергии и водорода; б) жиры – основная форма консервации энергии; в) фосфатиды с их удивительной способностью к формированию различных структур – как механизм циркуляции липидов в водной среде; г) 20 аминокислот, из которых строятся все белки, в том числе и все ферменты; д) пять азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин, урацил, тимин), которые совместно с рибозой или ее производным дезоксирибозой, а также с фосфорной кислотой образуют все нуклеиновые кислоты – РНК и ДНК.

Ознакомившись с этими 29 молекулами мы получаем представление об основных процессах, происходящих в системе жизни: о структуре белков и нуклеиновых кислот, о кодировании генетической информации, о строении ферментов, а также о составе и основных свойствах клеточных структур. Перед нами открывается возможность понимания сложнейших процессов энергетического метаболизма в природе, законов организации и функционирования живого вещества. А ведь этот «алфавит» биохимии чуть больше алфавита английского языка [11].

Семнадцатое. Как мы уже говорили, площадь доступная заселению организмами ограничена: максимально до 5-6 км в глубь литосферы и до 6-7 км над поверхностью Земли. Отсюда следует существование предельного количества (массы жизни) живого вещества, допустимое на нашей планете. Это величина постоянная – в определенных небольших пределах колебаний – в течение геологического времени. По данным В. Войткевича, общее количество массы живого вещества составляет 2423 млрд. тонн [17]^[25].

Восемнадцатое. В отличие от косной материи живое вещество Земли физико-химически едино. При всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних из них не может быть абсолютно безразлично для других (может быть лишь различна степень выносливости к рассматриваемому агенту).

Девятнадцатое.Отличительной чертой жизни является процесс обмена веществ, который включает в себя следующие основные этапы: поглощение веществ из окружающей среды, их усвоение, разложение и удаление продуктов распада. Обмен веществ в организмах осуществляется при помощи ферментов, которые, воздействуя на поступающее вещество, изменяют его (разлагают или наоборот, соединяют друг с другом) при этом оставаясь совершенно невредимыми.

Двадцатое. В биосфере принцип Реди проявляет себя в расселении организмов через размножение - созданием нового живого тела из предшествующего. Абиогенеза (создание живого из неживого) в пространстве-времени живого вещества не наблюдается. Расселение вызывает в биосфере биогенную миграцию атомов и сопровождается огромным выделением свободной энергии (биогеохимической энергии). Биогеохимическая энергия проявляется в аспекте геологического времени [14].

Биогенные миграции биосферы резко отличаются от миграций химических элементов косной материи. Это явление становится заметным при сопоставлении астрономического и геологического времени. Наиболее быстро размножение осуществляется в микроскопическом разрезе мира. В природе действует правило Е. Снядецкого: темпы размножения обратно пропорциональны объему организма. Например, бактерии Vibrio cholerae при создании благоприятных условий в состоянии заселить поверхность нашей планеты за 1,25 суток; инфузория Leucophrus patula – максимум за 10,6 суток; насекомые Aphis mali – за 392 дня [14].

Двадцать первое. Одним из основных свойств живых существ является их способность к росту – необратимому увеличению массы в процессе их жизнедеятельности за счет веществ внешней среды. Это свойство непосредственно вытекает из того положения, что организмы являются открытыми системами. Только в открытых системах скорость реакции в одном направлении закономерно больше, чем в другом [30]. Кроме этого, в открытой системе непрерывно происходит поступление веществ из внешней среды в отграниченную от нее тем или иным путем систему и удаление из этой системы возникающих в ней химических соединений обратно в среду. Поэтому постоянство свойств такой открытой системы во времени характеризуется не термодинамическим равновесием (как это наблюдается в замкнутых системах), а наступлением стационарного состояния, при котором отмечается постоянство скорости химических изменений и диффузии веществ в системе. Термодинамическое равновесие и стационарное состояние сходны между собой тем, что как в том, так и в другом случаях система сохраняет во времени свои свойства постоянными. Но коренное отличие заключается в том, что при равновесии вообще не происходит изменения свободной энергии (dF=0), а при стационарном состоянии оно совершается непрерывно, но с постоянной скоростью(dF=const). Таким образом, стационарное состояние поддерживается постоянным не потому, что свободная энергия находится в минимуме (как это имеет место, например, при образовании кристалла), а вследствие того, что система непрерывно получает свободную энергию из внешней среды в количестве, компенсирующем ее уменьшение в системе [32].

Двадцать второе. Все без исключения структуры живого вещества Земли обладают раздражимостью. В общих чертах она проявляется в следующем: внешние и внутренние воздействия вызывают в организме своеобразные разряды, побуждающие его к деятельности. При этом проявляется количественное несоответствие между той энергией, которую нужно затратить, чтобы провести раздражение и той работой, которая является ответом со стороны организма на данное раздражение. Например, достаточно ничтожного прикосновения для того, чтобы заставить организм переползти, изменить свое положение. Необходимую для этого энергию организм черпает внутри себя.

Двадцать третье. Важным параметром живого вещества является его способность к самовоспроизведению. В основе этого явления лежит то, что «организмы, воспринимая из внешней среды посторонние чуждые им по своей химической природе соединения, превращают их в вещества, тождественные тем, которые находились в них ранее. При этом постоянство образования веществ, свойственных организму, отображает собой лишь некоторый установившийся для него порядок реакций обмена, ведущих к новообразованию этих веществ» [30, 157]. Способность к самовоспроизведению лежит в основе явления наследственности. В наследственности закреплен опыт истории всех предшествующих поколений. Поэтому, чем выше стоит живое существо на эволюционной лестнице, тем длиннее пройденный им путь филогенетического развития, тем, соответственно, сложнее наследственные программы.

Двадцать четвертое. Специфична и энергетика организма. Энергия в живых телах возникает в результате экзотермических реакций и используется: а) при активном восприятии веществ из внешней среды; б) при новообразовании составных ингредиентов протоплазмы; в) при росте и размножении организмов; г) при возникающих в них осмотических, электрических и даже световых явлениях. «Но особенно яркое выражение находит это превращение химической энергии обмена в ее другие формы в механическом движении, в способности организмов активно перемещаться в пространстве» [30, 159]. Существует четыре типа движения организмов: амебоидальное, ресничное, жгутиковое и мышечное.

Двадцать пятое. Необходимым условием жизни является утилизация энергии света, ибо прочие источники энергии обладают на несколько порядков меньшей мощностью.

Двадцать шестое. В связи с большой величиной биогеохимической энергии живое вещество представлено в биосфере миллионами естественных биогенных тел – видов организмов, а также миллионами миллионов создающихся в них биохимически химических соединений. Косная материя представлена от силы 2-3 тысячами минералов, и отвечающих им химических соединений.

Двадцать седьмое. Еще одной особенностью пространства-времени жизни является целостность живого организма. Говоря фигурально, целостность живого организма – это по всей вероятности, особая, квантомеханическая целостность его молекул, «продолженная» и даже «увеличенная» до всех его макроскопических структур – благодаря наличию в нем особым образом подобранной системы многих уровней организации. Произвольным образом выделять подмножества в «живых» белковых молекулах нельзя: достаточно, например, фиксировать границы подмножества так, чтобы оно содержало только один атом водорода (или углерода или азота), как мы сразу покинем – в этом подмножестве – область живого и попадем в область чистой химии. Таким образом, уже на молекулярно-генетическом уровне живого вещества отмечается появление новой, отличной от обычной, физической, топологии [3].

Двадцать восьмое.Схема первичного биогенеза – развития жизни, является также отличительным параметром пространства-времени живого вещества. В общих чертах эволюция жизни шла и продолжает идти по пути: 1) самоупорядочения при образовании макромолекул; 2) самосборки этих молекул и 3) самовоспроизведения собранной микросистемы. Предполагают, что схема биогенеза состоит из следующих этапов (рис. 4).