Теория молекулярной самоорганизации М.Эйгена

Заключение

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать ряд выводов.
Цель Эйгена — создание физико-химической теории отбора в популяции макромолекул и выяснение кинетических принципов самоорганизации.
Предбиологическая эволюция Манфреда Эйгена есть модель, которая ограничена его предпосылками.
Как многократно подчёркивалось в ряде работ - модель, для которой известны границы применимости исходных предпосылок, представляет собой единственно возможную в науке форму «абсолютной истины» [2, с. 104].
Предбиологическая эволюция формирует вещества, которые имеют способность к самовоспроизведению на основании гетерокатализа. На этапе предбиологической эволюции в определении жизни важнейшее есть возможность различных равноправных вариантов самовоспроизво-дящихся систем – запомненных ...

Содержание

Введение 3
1 Общие сведения теории молекулярной самоорганизации Манфреда Эйгена. 4
2 Предбиологическая эволюция Манфреда Эйгена 7
Заключение 12
Список использованных источников 13

Введение

Современная теория самоорганизации — синергетика — активным образом проявила себя в своем стремлении дать универсальное описание многих химических и физических процессов.
Но синергетика не ограничила себя рамками только химии и физики. Она начала прокладывать путь далее — в сферу биологии.
Целью данной работы является исследование теории молекулярной самоорганизации Манфреда Эйгена.
В соответствии с поставленной целью определим круг задач:
рассмотреть общие сведения теории молекулярной самоорганизации Манфреда Эйгена;
охарактеризовать предбиологическую эволюцию Манфреда Эйгена;
сделать выводы о значимости теории молекулярной самоорганизации на современном этапе.
Объектом исследования является теория молекулярной самоорганизации, предметом – особенности ее реализации и при менения в ряде сфер жизнедеятельности.

Далее рассмотрим особенности предбиологической эволюции Манфреда Эйгена.
2 Предбиологическая эволюция Манфреда Эйгена
В основании трудов Эйгена лежат две гло­баль­ные предпосылки, ко­то­рые нельзя считать окончательными, а именно:
жизнь есть флуктуация, которая направлена против роста энтропии, то есть жизнь появляется вопреки второму началу термодинамики;
можно ввести понятие о параметре «ценности» информации, которым характеризуется уровень эволюции.
Именно большое число возможных случайных вариантов га­ран­­ти­ру­ет остроту экстремумов энтропии, то есть детерминизм со­с­­тояний и объектов, которые возникают на основании случайностей. Ситу­а­ция аналогична обыч­ной для молекулярно-кинетической теории газов. К примеру, при атмо­с­фер­ном давлении эффекты, которые имеют связь с моле­ку­ляр­ным строением газов, сложно наблюдать именно по той причине, что числа воз­мож­ных случайных ре­а­ли­заций состояний молекул газа – ог­ро­мны.
Тем не менее, абстрактные цифры, к примеру, 10130 и более не отвечают реаль­ности природы, поскольку случайности всегда ограничиваются условиями, а синтез информационных данных обязательно содержит в себе долю семантической информации, которая количественно определяется критерием (1.30).
С учетом этого следует отметить, что для жизни человек (как наб­лю­датель) сам находится в одном из этих экстре­му­мов. Поэтому даже нич­тожные (в масштабах размера экст­ре­мума) отклонения от точки экст­ремума им на­б­людаемы.
Из п. 1 Эйген делает вывод, что «Самоорганизация требует инст­руктивных свойств на молеку­лярном уровне». Инструктивные свой­ства, как он указывает, может задать информация, которая должна коди­ро­вать определённые функции. Ссылаясь на Шеннона, Шрё­­­­дингера и Бриллюэна, он заключает, что классическая теория информации (как теория обработки и передачи сообщений) не может объяснить появление информации, что ограничивает применимость теории информации к проблемам эволюции жизни. Выход из данного тупика Эйген видит во вве­де­нии нового понятия – критерия ««ценности» инфор­мации», кото­рым характеризуется уровень эволюции.
Понятие «ценности» информации Эйген объясняет при помощи ана­логии с дарвиновским естественным отбором, формулируя определе­ние: «Информация «порождается» или преобретает ценность в ходе отбора». Необходима математическая формулировка данного утвержде­ния, то есть физически объективное обоснование понятия ценности. Эй­ген в связи с этим формулирует основной парадокс дарвинизма о том, что он есть просто «выживание выживающего». Эйген пытается уйти от это­го трюизма: «Когда мы спрашиваем, что делает систему отобранной для производства «первичной информации», то ответ должен иметь отношение к некоемому возвратному свойству: «Самоорганизующаяся система отбирается для оптимальной способности отбора». … Такая способность … не является общим показателем материи».
Принцип максимума производства энтропии утверждает, что самоорганизация «для оптималь­ной спо­собности отбора», вопреки утверждению Эйгена, есть самое об­щее свойство окружающей нас материи и природы. Поэтому есть два принципиально различных варианта дарвиновского отбора.
Первый из них есть именно и только выживание выживающих вне критериев совершенства взаимодействия с окружением. Он объяс­ня­ет переход систе­мы через тупик равновесия – появление особенностей и признаков, которые нельзя объяснить на основании естественного отбора Дарвина. Такой отбор (в терминологии Эйге­на) «для оп­ти­мальной способности <дальнейшего> отбора». Им управляет прин­цип максимума производства энтропии, который есть принцип мак­си­му­ма способности к превращениям – «оптимальной спо­соб­ности отбо­ра».
Второй случай, который был подробно рассмотрен Дарвином, есть оптими­за­ция в ходе приближения к равновесию. Вопреки утверждениям Эйгена он направлен к тупику равновесия, к остановке.
Поскольку Эйген не считает «отбор для оптимальной способ­но­сти отбора» законом природы, то он видит выход из положения в фор­му­лировке предпосылки о том, что «Отбор происходит среди осо­бенных ве­ществ в особенных условиях».
В определении понятия – «осо­бые ве­щества» конкретности у Эйге­­на нет. Он пишет – «Они являются но­си­телями макромолекулярной информации, которые способны инструктировать собственный синтез».
По вопросу об особенных веществах.
Конкретное определение особенных веществ – это те вещества, кото­рые удовлетворяют принципу структур­ной комплементарности. Су­ще­ст­вование данного принципа задано иерархической энтропией на возрас­та­ю­щих уровнях – таблицы Менделеева, «эле­­ментар­ных частиц», хи­ми­ческих реакций (как реализации плотной упаковки и симметрий в 6N-мер­ном фазовом пространстве).
По вопросу о неравновесности.
Природа в ходе эволюции всех форм жизни, начиная от пред­биологических, стремится к состоянию рав­новесия, которое возможно в дан­ных условиях – стремится к экстремумам иерархичес­кой энтропии и её производства. Как пра­вило, в итоге появляется динамическое рав­новесие как промежуточная стадия на пути к пределу статического равно­ве­сия. Но достиже­ние равновесных сос­тояний есть ту­пик эво­лю­ции. Он или реализуется как таковой и такая фор­ма жизни неизбежно вы­ми­рает за малое или большое время (при изменении внутрен­них или внешних условий), или пре­о­долевается на основании прин­ципа макси­му­ма про­из­водства энтропии и да­ёт скачок перехода жизни к новым таксоно­ми­ческим гра­да­циям.
В частных ситуациях жизнь как информация об индивидууме мо­жет принимать «неживую» равно­весную форму и сохраняться в равно­вес­ной форме в виде:
ДНК и РНК как статически равновесных химических моле­кул,
спор простейших растений и бактерий (или даже семян),
половых клеток как динамического равновесия.
Один из итогов работ Эйгена заключается во введении по­ня­тия о гиперциклах. Гиперцикл представляет собой форму выражения до­статочно про­з­рач­ной общей идеи иерархичности как основы жизни. Но у Эйгена пе­ре­ход по ступеням иерархии гипер­­циклов во­ле­вой – при помощи изменения показателей «цен­но­сти информации» и списка «особенных ве­ществ».