Поиск по сайту
Проект публикации книги «Познай самого себя»
Узнать, насколько это интересно. Принять участие.

Короткий адрес страницы: fornit.ru/7151
Список основных тематических статей >>
Этот документ использован в разделе: "Список теоретических статей"Распечатать
Добавить в личную закладку.

ПИРНАЗАРОВА Ф.Н. Парадигма коэволюции сопряжённых биосистем.

В статье обсуждаются вопросы симбиогенеза партнёров сопряжённых биосистем. Представлена информационно-энтропийная парадигма коэволюции сопряжённых биосистем со схематическими моделями формирования из векторов устойчивости потока Силы Жизни, которая с появлением мышления и Разума обращается в Силу Духа. Обсуждаются Сила жизни как источник и движитель коэволюции сопряжённых биосистем, философские аспекты парадигмы коэволюции сопряжённых биосистем и Ноогенез – коэволюция Ноосферы и Биосферы.

Относится к разделу философские аспекты жизни

Статья существенно не соответствует мировоззренческой направленности сайта Fornit!
Эта статья опубликована автором самостоятельно с помощью автопубликатора и отражает личное мнение автора, критикуемое в материалах этого сайта. Оценка публикации может даваться в виде голосования (значок качества) или обосновано в обсуждении. Ссылки на обе эти возможности есть внизу статьи.

 

 

Пирназарова Ф.Н. Парадигма коэволюции сопряжённых биосистем.

 

 

 

Аннотация

 

 

 

В статье обсуждаются вопросы симбиогенеза партнёров сопряжённых биосистем. Представлена информационно-энтропийная парадигма коэволюции сопряжённых биосистем со схематическими моделями  формирования из векторов устойчивости потока Силы Жизни, которая с появлением  мышления и Разума обращается в Силу Духа. Обсуждаются Сила жизни как источник и движитель коэволюции сопряжённых биосистем, философские аспекты парадигмы коэволюции  сопряжённых биосистем  и Ноогенез – коэволюция  Ноосферы и Биосферы.

 

Ключевые слова:  коэволюция, симбиогенез, информационно-энтропийная парадигма, Сила Жизни, Сила Духа, ноосфера, биосфера, ноогенез.

 

 

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Введение

 

"Наука вечна в своем стремлении, неисчерпаема в своем источнике, неизмерима в своем объеме и недостижима в своей цели".

 

                                                                                          К.Э. фон Бэр

 

“Государства со временем разрушаются, религии рассеиваются, как туман, вечна только наука”.

 

Мирзо Улугбек (1394-1449 гг.)

 

 

 

Все системные особенности начинают проявляться лишь на определенном уровне сложности систем. В живых системах, как показано ранее [1-3], осуществляется динамическое равновесие энтропийных и антиэнтропийных процессов,  хаотических и упорядоченных.  Шеннон вооружил науку универсальной мерой, пригодной в принципе  для оценки степени упорядоченности всех существующих в мире систем, определив информацию как меру упорядоченности движения.

 

В своем информационном поле (или в своей экологичес­кой нише) динамика информации всегда имеет адаптивный характер, т.е. направлена на достижение максимальной эффектив­ности, что в случае биологических объектов и означает – мак­симальной приспособленности к своей экологической нише [4].  

 

Эволюция происходит не по причине недостаточной устойчивости структуры организмов во времени, а вопреки их устойчивости.

 

Естественно возникает вопрос: почему же в таком случае эволюция так широко распространена в органическом мире? Ответом на него служит закон «черной королевы»: «чтобы стоять на месте надо быстро бежать». Этому афоризму из «Алисы в стране чудес» Л. Кэрролла в нашем Отечестве соответствует пословица: «кто не успел, тот опоздал». В самом деле, необходимость постоянного совершенствования своих адаптаций даже для сохранения достигнутого уровня приспособленности вызвана прежде всего аналогичными процессами в филогенезе партнеров по общей арене жизни, обживанию общей среды обитания общей для них экосистемой [5].

 

В.И. Вернадский  учил, что развитие жизни является главной причиной изменения лика Земли,  в процессе эволюции биосфер. Эволюция жизни как целого в существенных чертах представляет собой саморазвивающийся и самонастраивающийся процесс [6].

 

Прогрессивным названо такое на­правление развития, в ходе которого происходит увеличение ко­личества информации, кодирующей информационные системы, при сохранении максимального значения ее эффективности. Оче­видно, что утверждение это можно распространять на все виды информации, а не только на информацию генетическую.

 

Такой характер прогрессивного развития информации, сле­дующий из закономерностей ее динамики, разрешает парадокс, связанный с представлениями о «биологическом прогрессе» у эволюционистов 30-х годов [7]. Если под «биологическим прогрессом» понимать все большую адаптацию, приспособлен­ность, к условиям существования, то возникают два вопроса. Первый вопрос: можно ли полагать, что предки ныне живущих организмов, в том числе и далекие, «проще организованные», были и «менее приспособлены», чем современные нам живые существа, а потому и «вымерли»? Но отсюда следует, что «при­митивные» прародители современных организмов были «очень мало приспособленными», и совершенно непонятными становят­ся как периоды их процветания в далеком прошлом (о чем свидетельствует палеонтология), так и их мощные эволюцион­ные потенции. Второй вопрос был сформулирован Дж. Хаксли и звучал примерно так: кто более «высоко организован» – чело­век или обитающая в нем туберкулезная бацилла?

 

К сторонникам эволюционной теории обращены также следующие вопросы:

 

Кто запретил в точках так называемых бифуркаций одни варианты формирующейся структуры, но разрешил другие? Кто заложил структурные признаки симметрии и асимметрии, одни и те же, или весьма сходные и для неорганических, и для живых систем?

 

Не находит в науке ответа также вопрос о том, что может служить стимулом самопроизвольного усложнения организмов, то есть движения по ступеням иерархической лестницы от одноклеточных к многоклеточным, от прокариот к эукариотам, от беспозвоночных к позвоночным и т.д. Борьба за существование не может служить объяснением подобных тенденций, поскольку в отношении выживаемости простейшие организмы не уступают сложнейшим. Здесь приходится согласиться с известным английским публицистом Сэмом Батлером, сказавшим однажды, что ни одна теория эволюции не отвечает на вопрос, почему развитие биосистем должно идти в направлении не от слона к амебе, а от амебы к слону [7].

 

Поиски причинных факторов, определяющих структуры и функции сложных систем, приводят науку к необходимости создания телеологических концепций, то есть, в конечном счете,  к признанию некоего внешнего организующего начала, которое и определяют, как проявление воли Творца [7].

 

Проводя исследования на различных иерархических уровнях информационно-энтропийной спирали (т.е. на уровне неорганических, биологических, интеллектуальных систем), наука способна фиксировать лишь сами процессы функционирования различных информационных структур, оставляя за скобками вопросы о том, почему они функционируют именно так, а не иначе, где и как формируются правила, согласно которым в результате координированного взаимодействия всех структурных уровней иерархической спирали функционирует сложнейшая система - живой организм. Биосистемы настолько сложны по своей структуре и функциям, что есть все основания предполагать, что все иерархические уровни их структуры могут вносить лепту в процессы упорядоченного функционирования и адаптационных изменений этих систем [4].

 

Пригожин И.Р. задаёт вопрос: как совместить бытиё со становлением, неизменность с изменением, траектории с процессами [8].

 

Необратимость эволюции является важнейшей ее характеристикой. Ее можно наблюдать и в целом, как неуклонное движение ко все более сложным структурам и формам организации, к изменению химического состава Вселенной и т. п. Однако неизбежно встает очень сложный философский вопрос, тесно связанный с тем, который мы рассматривали в начале. Если имеется начало, то должен быть и конец. А значит, эволюция не может продолжаться бесконечно и она, по крайней мере, уничтожима. Если же Вселенная вечна, то эволюция становится фикцией, не может же она постоянно идти на подъем (и куда она может идти бесконечно?). В этом случае эволюция становится дурной бесконечностью, стало быть, она необратима только на определенном отрезке времени, а затем эволюционный цикл должен начинаться снова. Все эти проблемы являются кошмаром эволюционистов [9].

 

Попыткам ответа на эти злободневные вопросы и представлению новой парадигмы коэволюции сопряжённых биосистем и  посвящена настоящая работа.

 

 

 

1. Симбиогенез  партнёров сопряжённых систем – магистральный путь эволюции.

 

 

 

Жизнь на Земле возникла около 3,8 млрд лет назад. «Складывается впечатление, - пишет Н.Н.Воронцов,- что буквально сразу после остывания земной коры на нашей планете возникла жизнь. Как будто бы к планете стоило поднести спичку, чтобы на ней вспыхнуло пламя жизни!» [10].  Важно, что жизнь сразу же должна была существовать в виде экосистем. Неизбежное возрастание биоразнообразия должно было вести к увеличению устойчивости таких экосистем, быстрому росту их продуктивности и биомассы на планете. Раз возникнув, жизнь должна была (в геологическом масштабе времени - мгновенно) охватить всю планету…  Устойчивое существование биосферы возможно только при условии относительной замкнутости биогеохимических циклов — в противном случае живые существа очень быстро израсходуют все ресурсы или отравят себя продуктами собственной жизнедеятельности.  Замкнутость циклов может быть обеспечена только сообществом из нескольких разных видов микроорганизмов, разделивших между собой биогеохимические функции.

 

Развитие разнообразных растительно-грибных и растительно-бактериальных симбиозов представляет собой единый эволюционный континуум [11,12]. Сегодня крупнейшие эволюционисты и микробиологи не могут себе представить самые первые шаги в эволюции жизни иначе, как последовательные кооперации и симбиозы разных химических и геохимических циклов между собой.  Сейчас ясно, что без кооперации, без взаимодействия эволюция начаться бы не могла. Разнообразие, симбиоз, разделение функций и информационный обмен — изначальные свойства земной жизни. Симбиоз – не просто очень широко распространенное явление. Это магистральный путь эволюции, без которого прогрессивное развитие жизни на Земле было бы крайне затруднено, если вообще возможно  [13].

 

Cогласно концепции Савинова, единицей организменного уровня является не особь (индивидуум), а аутоценоз - самоуправляемая система  хозяин-симбионты с прямыми и обратными связями.  Аутоценоз представляет собой типичный симбиоз, характеризующийся: 1)совокупностью общих для хозяина и симбионтов коэволюционно сформированных и скоординированных метаболических процессов;  2) взаимной генной (сигнальной) регуляцией и нередко взаимными изменениями организации генов и геномов; 3) коэволюцией в направлении усиления функционально-структурной интегрированности и взаимозависимости партнеров [14].

 

Одним из центральных вопросов фитоиммунитета является проблема преодоления паразитом устойчивости растений, касающаяся механизмов совместимости и специфичности, видовой и сортовой. В результате повышения уровня деструктивных процессов и потребления О2 клетками растений в граничных с патогеном зонах малейшие отклонения в кислородной концентрации чувствительно отражаются на жизнедеятельности патогена. Так, если при росте в стационарной культуре у мутантных форм VerticilliumDahliaeKl. секреция пектолитических  ферментов (ПФ) нарушается, то при культивировании на качалке изменяются состав клеточной стенки и характер роста гриба и  восстанавливается продуцирование ПФ. Данные этих  исследований показывают, что гибкость метаболизма и мутации, приводящие к нарушению механизмов биогенеза клеточной стенки и обусловливающие изменения в продуцировании ряда экстрацеллюлярных ферментов, могут быть связаны с ингибированием потребления О2, а вследствие этого и стационарного уровня ПОЛ и ДОП, восстанавливающихся при интенсивной аэрации. По-видимому, высокая чувствительность микроорганизмов высших растений к условиям среды, в частности, к уровню О2, обусловливает высокую изменчивость, а способность к продуцированию множественных форм супрессорных агентов – совместимость и возможность паразитизма [1,2].

 

Множественность морфологических форм зооспорангиев паразитических грибов также обусловлена высокой изменчивостью их метаболизма. Поэтому изменения уровня потребления О2 в ДОП могут провоцировать соответствующую мутацию, которая позволяет патогену модифицировать распознаваемую часть молекулы  индуктора так, что она теряет способность активизировать ПОЛ и ДОП мембран хозяина и приобретает такую комплементарность к рецептору, при которой происходит снижение стационарного уровня ДОП, и таким образом становится «неузнаваемой». Такие мутанты паразитов в результате высокой изменчивости  и лабильности приобретают ген вирулентности (V1), способный преодолевать ген реактивности R2 хозяина [1].

 

Следовательно, можно предположить, что совместимость хозяина и патогена возникает с приобретением способности патогена вырабатывать не только общие антигены, но и видо- и сортоспецифичные супрессоры реактивности, снижающие при контакте стационарный уровень ПОЛ и ДОП мембран хозяина и подавляющие при заражении реактивный ответ растения-хозяина. Тогда несовместимость партнеров может иметь место по двум причинам: либо паразит не способен продуцировать супрессоры, комплементарные рецепторам хозяина, подавляющие его реактивность, либо у хозяина могут отсутствовать рецепторные участки, комплементарные метаболитам патогена и способные устанавливать такое «корректное» состояние, при котором хозяин отвечает тушением стационарного уровня СР на каждом этапе установления совместимости, в то время как для несовместимости достаточен реактивный ответ хотя бы на одном этапе [1].

 

Первичными механизмами молекулярной микроэволюции биосистем являются, по-видимому, процессы возникновения комплементарных структур на внешних мембранных поверхностях клеток партнеров динамических систем растение-хозяин - паразит, микроб-жертва и пр., способных служить первым звеном в цепи реакции совместимости и прогрессивного адаптациогенеза [1].

 

Оптимальная реактивность обеспечивает партнерам динамической системы растение-хозяин - патоген не только целостность и индивидуальность, но и возможность прогрессивного адаптациогенеза  и сопряженной эволюции с партнером. Взаимоадаптация значительно повышает надежность системы высших и низших растений – этим объясняется  долговечность очень древнего симбиоза водоросли и гриба – лишайников. При снижении реактивности хозяина мутуалистический симбиоз партнеров системы переходит в паразитизм с преждевременным увяданием и гибелью растения-хозяина. Однако даже при подходящих климатических и почвенных условиях патоген будет заселять только физиологически мощные растения, способные удовлетворить потребности паразита в его питании для осуществления полного репродуктивого цикла; взамен потери иммунности (невосприимчивости) паразит обеспечивает хозяину возможность прогрессивного адаптациогенеза. Меньшие дозы либо отсутствие фактора адаптациогенеза могут ослабить реактивность хозяина и усилить жесткость, т.е. устойчивость его мембран.

 

Стабилизирующий отбор, способствующей большей выживаемости менее вирулентных рас по сравнению с более вирулентными свидетельствует o наличии диапазона оптимальной изменчивости, превышение которого так же ослабляет жизнеспособность паразитирующих формкак и низкая изменчивость. Поэтому оптимальное соотношение критериев реактивности и лабильности (неустойчивости) может определить диапазон оптимальной изменчивости, обеспечивающей жизнеспособность и адаптивную эволюцию низшим растениям и микроорганизмам. Оптимальное соотношение критериев устойчивости и реактивности определяет диапазон высокой надежности биологических свойств системы высших растений. Следовательно, реактивность и чувствительность мембранных структур как хозяина, так и паразита является движущим фактором жизнеспособности, надежности и сопряженной эволюции  динамической системы растения-хозяина и патогена. Взаимосвязь категорий биологической надежности высших растений и изменчивости низших организмов с критериями реактивности и устойчивости отражена на рис.1 [1].

 

 

 

 

 

  
    
 

Рис. 1. Схема взаимосвязи категорий биологической надёжности и изменчивости с критериями  устойчивости и реактивности.

 

Эта схема демонстрирует картину целостной живой бинарной системы – симбиоза высших (надёжных) и низших (изменчивых) организмов.

В биологии необходимость кооперации и симбиоза совершенно очевидна. Для того чтобы выжить и оставить потомство, каждое живое существо должно справиться с множеством разнообразных проблем.  Эволюция — это вечный поиск компромисса, и отсюда следует неизбежная ограниченность возможностей любого отдельно взятого живого существа. Самый простой и эффективный путь преодоления этой ограниченности — симбиоз, то есть кооперация «специалистов разного профиля». симбиоз и кооперация стали неотъемлемыми свойствами земной жизни с самого момента ее зарождения, и в дальнейшем эти тенденции только усиливались [15].

 

Требования, предъявляемые жизнью к каждому отдельному организму, не только многочисленны и разнообразны – очень часто они еще и противоречивы. Невозможно оптимизировать сложную систему сразу по всем параметрам: чтобы добиться совершенства в чем-то одном, приходится жертвовать другим. Поэтому эволюция – это вечный поиск компромисса, и отсюда следует неизбежная ограниченность возможностей любого отдельно взятого живого существа. Самый простой и эффективный путь преодоления этой ограниченности – симбиоз, то есть кооперация «специалистов разного профиля»[11]

 

Большинство живых существ, населяющих планету, в действительности являются «сверхорганизмами» — сложными симбиотическими комплексами. Совместное существование позволяет каждому из компонентов симбиотического комплекса отказаться от тех биохимических функций, которые лучше удаются партнеру, и сосредоточиться на том, что лучше получается у него самого. Главным отличием симбиотической системы от биоценоза является существование у первых общих биохимических путей, а не только механического переноса питательных веществ между организмами. Это сокращает потери и позволяет добиться максимальной эффективности использования ресурсов.

 

Cегодня ученые ясно понимают, что симбиоз — это магистральный путь эволюции, без которого прогрессивное развитие жизни на Земле было бы крайне затруднено, если вообще возможно. По  мнению исследователей, человека следует рассматривать как «сверхорганизм», чей обмен веществ обеспечивается совместной слаженной работой ферментов, закодированных не только в геноме Homo sapiens, но и в геномах сотен видов симбиотических микробов. Между прочим, доля человеческих генов в совокупном геноме этого «сверхорганизма» составляет не более 1%  [15].

 

Естественный отбор закрепляет у растений механизмы надежной защиты, реактивности и устойчивости к паразитам, а у последних – механизмы изменчивости, позволяющие преодолевать  эту защиту  [1].  Таким образом, движущим фактором эволюции низших растений и микроорганизмов может быть высокая изменчивость и лабильность мембранных структур и генов  вирулентности, способных продуцировать все новые молекулы супрессоров или изменять до неузнаваемости старые, способные снижать при  контакте стационарный уровень ПОЛ и реактивности мембран хозяина.

 

Эволюция высших растений заключается в надежности реализации механизмов устойчивости и реактивности мембранных структур, мобилизующих реактивный ответ. Для обеспечения сопряженной эволюции симбионтов динамической системы растение-хозяин - паразит необходимо ослабить агрессивность патогена, либо повысить надежность растения-хозяина. Для повышения биологической  надежности растения возможны два пути: 1)отбор генов и селекция надежных сортов растения на базе диких высокореактивных видов, мало контактировавших с современными агрессивными расами паразитов и сохранившими доминантные гены реактивности («вертикальной устойчивости») – это пути селекции и генной инженерии; 2) последовательная стратегия повышения реактивности восприимчивых сортов растений с хозяйственно ценными признаками путем обработки индукторами и сенсибилизаторами реактивности различной природы.

 

Физико-химические исследования экосистемы растение-хозяин - паразит позволили выдвинуть постулат о наличии динамического  равновесия двух ассиметричных функций в мембране и клетке – энтропийных и антиэнтропийных, информационных, предложить  двухкомпартментальную модель живых систем [1,2]. Базовыми факторами сопряженной эволюции партнеров динамической системы растение-хозяин – паразит являются надёжность высших и изменчивость низших организмов.  Оптимальное соотношение критериев устойчивости и реактивности определяет диапазон высокой надежности биологических свойств системы высших растений. Строгое разграничение и определение параметров реактивности и устойчивости в кинетике ответной реакции позволят количественно  оценить биологическую надежность вегетирующих растительных систем. Оптимальное соотношение критериев реактивности и лабильности (неустойчивости) может определить диапазон высокой изменчивости, обеспечивающей жизнеспособность и адаптивную коэволюцию низшим растениям и микроорганизмам (Рис.1). В 2-хкомпартментальной модели биосистем энтропийные и антиэнтропийные (информационные) процессы  распределены по компартментам реактивности и устойчивости. В зависимости от скоростей процессов, исходного пула (потенциала) устойчивости и реактивности системы относят к надёжным  или изменчивым, лабильным [1,2].

 

Именно оптимизация реактивности мембранных структур партнеров может явиться ускоряющим фактором эволюции облигатного паразитизма к мутуалистическому симбиозу, при котором взаимоадаптивные перестройки развивают и совершенствуют жизнеспособность, целостность и индивидуальность каждого симбионта, обеспечивая надежность сопряженной эволюции симбионтов экологических систем.

 

2. Информационно-энтропийная парадигма коэволюции сопряжённых саморазвивающихся биосистем.

 

Если взять за основу информационно-энтропийную модель живой системы [3],  то эволюцию сопряжённых биосистем можно представить на рис.2, а коэволюцию целостной бинарной ячейки экосистемы (аутоценоза, например) схематически можно представить рис.3.

 

 

 

 

 

Рис.2.  Коэволюция поколений партнёров сопряжённых систем  А и В 

Рис.3.  Коэволюция партнёров в целостной бинарной системе.

 

 Передачу информации от партнёра В на информационный ареал  партнёра А можно отобразить либо вдавливанием (впечатыванием) энтропийного сигнала В,либо интегральным суммированием информационного сигнала  В+, уменьшенного пропорционально квадрату расстояния между партнёрами, согласно теории связи (рис.4).  В то же время передачу информации от партнёра А на энтропийный ареал партнёра В можно отобразить суммированием отпечатка сигналов либо противоположно ориентированного информационного сигнала А+, либо одинаково направленного энтропийного сигнала А(рис.5).  

 

Из этих схем проистекает совершенно логичный вывод, что именно «сдавливание»,  «впечатывание» противоположно ориентированного сигнала партнёра вызывает со временем ответное противодействие и рост либо энтропийного, либо информационного потенциала системы (рис.6).

 

Из рис. 6 очевидно, что симбионт В, отдавая часть энтропийного потенциала ∆В  партнёру А, содействует адаптациогенезу, устойчивости и надёжности партнёра А.  В то же время партнёр А, передавая часть информационного потенциала DА+ симбионту В, содействует таким образом и росту энтропийного потенциала и изменчивости симбионта В (рис.7). Только взаимная кооперация во взаимодополнительности.

 

 

 

Рис.4. Воздействие хаотропного (В-) и информационного  (В+)  сигналов партнёра  В на антиэнтропийный (АЕ) партнёра  А.

Рис.5 Схема воздействия информационного (А+) и  хаотропного -)  сигналов  партнёра  А  на энтропийный потенциал  (Е) партнёра В.

 

лежит в основе «соразвития», по выражению акад. Никиты Моисеева – т.е.  коэволюции парнёров  экосистемы.  Диалог с обменом информацией и энтропией, именно этот факт создаёт основу для прогрессивной коэволюции.  Нет партнёра – нет диалога, значит, нет и коэволюции («соразвития» - по Моисееву Н.Н) [16].  Сама по себе эволюция не происходит.  Когда нет очевидного партнёра, то его роль выполняет окружающая среда, биосфера. Только во взаимодействии, в диалоге возникает повышение, или снижение исходного потенциала симбионтов – информационного или энтропийного.

 

Рис.6. Схема взаимодействий партнёров сопряжённых систем в целостной бинарной биосистеме

 

 

 

Принимая за основу информационно-энтропийную модель биосистемы в координатах пространство функций-время-устойчивость, изображённую на рис.7[3], и тот факт, что в живых системах информа-ционный потенциал превышает энтропийный, то коэволюцию партнёров экосистемы можно отобразить схематически в координатах Пространство-Время в виде раскручивающейся двойной спирали (рис.8).

 

 

 

Рис.7.  Информационно-энтропийная модель биосистемы

     в координатах пространство функций-время-устойчивость

 

Рис.8.  Спираль коэволюции партнёров А и В  со своими стрелами времени  tA и  tB

 

Четкое понимание присущих информационно-энтропийному анализу ограничений не исключает возможности использования  расширяющейся двойной информационно-энтропийной спирали  в качестве универсальной модели всех существующих в мире сопряжённых биосоциальных систем [7].  

 

Если принять динамическую модель живой системы в виде октаэдра с балансирующими векторами Энтропии и Информации, Устойчивости и Лабильности, плывущего по своей стреле времени с определённым отрезком времени жизни (рис.9) [3], то динамическая модель коэволюции партнёров сопряжённых систем, согласно схеме взаимодействия партнёров (рис.3.), может быть отображена как модель сопряжённой взаимозависимости октаэдров (рис.10).  В этой схеме наглядно отображена и очевидна ортогональная направленность вектора Устойчивости.

 

Бифуркация процессов и пространства формируют каждому партнёру своё время,  а  стрелы времени с развитием экосистемы в перспективе формирует спираль коэволюции. Тогда спираль коэволюции партнёров А и В со своими стрелами времени tA и tB в плоскости энтропийных и антиэнтропийных процессов изображена на рис. 8,  с  добавлением координат Устойчивости и Лабильности – на рис. 10.

 


Рис.9. Динамическая модель октаэдра живой системы  в координатах Материя-Дух-Пространство-Время

Рис.10.  Информационно-энтропийная модель коэволюции партнёров сопряжённых систем.

 

При этом для высших организмов характерно преобладание импульс-вектора устойчивости (духа)  над вектором лабильности (материи), а для их симбионтов – наоборот, преобладание импульс-вектора лабильности (материи), над вектором устойчивости (духа). Тогда коэволюция сопряжённых систем заключается в со-развитии механизмов надёжности и устойчивости для высших организмов и механизмов изменчивости и лабильности для партнёрских  организмов, которое невозможно без прогрессивного развития реактивности мембранных структур организмов как основы защиты целостности каждого отдельного симбионта. 

 

Вектор устойчивости не только уравновешивает, но и превышает вектор лабильности, он усиливается наряду с расширяющимся ареалом векторов Информации и Энтропии и, соответственно,  интенсивности информационных и энтропийных процессов в динамической экосистеме. Так как информационный потенциал повышается только с усложнением структуры, её организованности, именно его рост обуславливает эволюцию высших организмов от простого к сложному – к усложнению упорядоченности и надёжности, и, соответственно, коэволюцию простейших – с повышением разупорядоченности и изменчивости последних.

 

Процессы развития в Природе характеризуются не одной «стрелой времени», а множеством таких стрел для разных объектов, сплетающихся в  единый биосферный клубок – биологический «квант» Пространства-Времени (рис.11-12).

 

Ортогональная направленность векторов Устойчивости высших организмов Биосферы, превалирующих над лабильностью, в едином потоке биологического Времени формирует единый поток Силы жизни (рис.11). С появлением Человека на биосферной арене Сила Жизни послужила основой для восхождения Силы Духа.

 

Надёжность высших и изменчивость низших не может существовать одно без другого. Это аксиома. Поэтому на давний провокационный вопрос:  «Кто более «высоко организован» – чело­век или обитающая в нем туберкулезная бацилла?» можно ответить следующим образом. По структуре сложнее и устойчивей – человек. Но бацилла далеко впереди человека по изменчивости и приспособляемости (адаптивности) к окружающей среде. И только совместно они реализуют сопряжённую коэволюцию, давая возможность со-развития каждому симбионту. Только в диалоге, во взаимодействии и кооперации возможна коэволюция парных сопряжённых систем:  ноосфера - биосфера, человек – Природа (окружающая среда), высшие – низшие организмы, хозяин – паразит, хищник – жертва и прочие целостные системы, которые могут обеспечить жизнеспособность и репродукцию, а значит и развитие сложной упорядоченности и надёжности высшим организмам, с одной стороны,  и многообразной разупорядоченности и изменчивости низшим симбионтам, с другой. Вне целостной экосистемы жизнеспособность организмов падает. Так, вертициллёзный гриб попросту не заселяет слабые и хилые сорта хлопчатника, не отвечающие жизненным потребностям гриба-паразита. Зато мощные и цветущие растения хлопчатника иммунных сортов к концу вегетации оказываются заселёнными отдельными колониями грибов: за возможность коэволюции растения расплачиваются потерей несовместимости, но полноценная жизнь в симбиозе стоит того!   

 

Тогда стимулом самопроизвольного усложнения организмов, то есть движения по ступеням иерархической лестницы от одноклеточных к многоклеточным, от прокариот к эукариотам, от беспозвоночных к позвоночным и т.д., может служить сама качественная специфичность биологической формы движения материи – бифуркация функций и пространства по информацонным и энтропийным компартментам.  Это противоречие, заложенное в самой основе живых систем и является первопричиной коэволюционных процессов. 

 

 

 

Рис.11. Модель коэволюции сопряжённых систем.

Рис.12.  «Сила жизни» в космологических масштабах.

 

Биосфера  никогда  не возвращается в прежнее состояние.  Двигателем  ее  необратимости  служит  ее биологическая составляющая, непрерывно и последовательно эволюционирующая от прошлого к будущему.   Резкое отличие биологического  времени  от  всех  других его  форм  основано  на  отличительных  чертах,  связанных  с  чисто  биологическим уровнем организации материи, а именно с  необратимостью  и  однонаправленной прогрессивностью.  Обе  эти   качественные   характеристики   биологического времени и свойственный  только  живому  особенный  характер  биопространства позволили  сделать  Вернадскому  эмпирическое  обобщение   о   специфичности биологического пространства-времени [17].

 

Вернадский В.И., выдающийся учёный и объективнейший историк науки, отметил важность эмпирического обобщения североамериканских учёных Д. Д. Дана и Д. Ле-Конта, которое показывает, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении [18]. Принцип «цефализации», установленный Даном, выявляет, что на протяжении двух миллиардов лет, по крайней мере, наблюдается (скачками) усовершенствование - рост центральной нервной системы (мозга), начиная от ракообразных и от моллюсков (головоногих) и кончая человеком. Раз достигнутый уровень мозга (центральной нервной системы) в ходе эволюции не идет уже вспять, только вперед [18].

 

Почему в ходе эволюции организмы становятся все сложнее?  Коэволюция партнёров в экосистеме  «хозяин - паразит» показывает, что эволюция надёжности высших организмов сопряжена с эволюцией изменчивости низших.  Из схемы коэволюции (рис.2) очевидно повышение информационного потенциала высших организмов параллельно с повышением энтропийного потенциала низших, изменчивых организмов.  Именно  сопряжённая коэволюция нацеливает высших становиться сложнее, устойчивее, надёжнее,  а низших организмов -  структурно проще,  лабильнее, вариабельнее и изменчивее.

 

Целостная бинарная экосистема весьма жизнеспособна и жизнеустойчива не только на протяжении нескольких поколений партнёров, но и тысяч и миллионов лет, как это наблюдается для лишайников – древнейшего симбиоза водорослей и грибов [15].

 

Динамизм и интенсивность энтропийных процессов – распада,  и антиэнтропийных – синтеза – впечатляющие  и по скорости, и по интенсивности. Причём неустойчивые, лабильные агенты и промежуточ-ные вещества, в т.ч. радикалы, их реактивность обуславливают оптимальную изменчивость, а структура,  функции и упорядоченность устойчивых биоструктур обеспечивают высокую надёжность функционирования целостным биологическим системам [2].  Химические процессы управляют жизнью.  «Далеко простирает химия руки свои в дела человеческие» - эти слова М.В.Ломоносова  относятся и к жизненным процессам.           

 

Именно накопление информации, а не вещественная и энергетическая стороны процесса, играет в эволюции жизни решающую роль. Прогрес­сивное развитие, в ходе которого из простого воз­никает все более сложное, "представляет собой в своей сущности процесс интеграции рассеянной информации" [4]. 

 

Двоичная (бинарная) компартментализация реципрокных функций является качественной специфичностью биологической формы материи и индуцирует цикличность в реализации естественных биоритмов и жизнедеятельности организмов на всех уровнях биологической интеграции.

 

Тогда к 8 признакам  качественной специфичности биологической формы движения материи, перечисленным в работе [3], следует добавить ещё два:     

 

1.      Бифуркация пространства и функций  на энтропийные процессы – распада и разупорядочивания и информационные процессы – упорядочивания.

 

2.      Компартментализация и динамический баланс противоположно-направленных функций, функционирующих  одновременно в двух пространствах – энтропийном и информационном.

 

3.      Появление стрелы времени, формирование биологического Пространства-Времени.

 

4.      Появление диссимметрии и хиральности – качественного свойства живых систем.

 

5.      Способность к  выполнению термодинамического цикла - производить работу против  равновесия, способность к самоорганизации, саморазвитию, саморепродукции,- за счет свободной энергии открытой термодинамической системы.

 

6.      Биоритмы как  основной способ существования живых организмов.

 

7.      Интеграция рассеянной информации в единое русло культурного достояния человечества.

 

8.      Цикл  «Энтропийные процессы-Информационные процессы» – имманентное свойство материи,  но когда время пульсации и интенсивность реципрокных процессов цикла превышают определённый порог, тогда возникает целостная двухкомпартментальная система, обретающая уникальные свойства живого.

 

9.      Процессы саморазвития, эволюции происходят только в симбиозе, во взаимодействии, информационном обмене между партнёрами парных сопряжённых биосистем.

 

10.   Из миллиардов и триллионов импульс-векторов устойчивости живых организмов Биосферы формируется планетарная Сила Жизни, которая с появлением Человека и его Разума послужила основой для восхождения Силы Духа.