Термодинамические силы формируют живые объекты и
определяют их эволюцию и взаимодействие
Гладышев Г.П.
Иерархические живые структуры вследствие несамопроизвольных и самопроизвольных процессов трансформируются и приспосабливаются друг к другу за счет существования прямых и обратных термодинамических связей. Принцип стабильности вещества способствует накоплению сравнительно нестабильных структур нижних иерархий в структурах высших иерархий. Такие малостабильные структуры сравнительно быстро распадаются и, вследствие термодинамических причин, заменяются новыми, себе подобными. Эти процессы представляют собой обмен веществ, который олицетворяет жизнь и ее эволюцию.
«Термодинамические слепки» живых организмов и их разнообразие создаются силами внешних и внутренних полей и физическими факторами. Причем масштабы действия этих сил и факторов на разнообразные иерархические структуры организмов весьма различены. Разные члены общего термодинамического уравнения для изменения удельной функции Гиббса образования тех или иных структур организма и окружающей его среды вносят свою лепту в эволюционное разнообразие и жизнь организма.
Здесь уместно записать уравнение для полного дифференциала функции Гиббса:
Здесь: T – температура; S – энтропия; U – внутренняя энергия; V– объем; p – давление; X – любая обобщенная сила, за исключением давления; x – любая обобщенная координата, за исключением объема; µ – химический (эволюционный) потенциал; m – масса k-го вещества; работа, совершенная системой, отрицательна. Индекс i относится к частной эволюции, а k – к компоненту i – ой эволюции. Верхний индекс * означает, что рассматривается поведение сложной системы. http://creatacad.org/?id=57&lng=eng
Анализ уравнения показывает, что разные физические поля и агенты действуют практически избирательно на структуры различной природы и размеров, относящихся к различным иерархическим уровням. Структуры этих уровней взаимодействуют с подобными структурами этих же уровней и структурами других, прежде всего,- смежных, иерархических уровней. Изменения структур высших иерархий, благодаря обратным связям, фиксируются ДНК и сохраняются наследственным материалом организмов. В процессе биологической эволюции ДНК медленно меняется, передовая сохраняющеюся информацию по наследству. Эта нуклеиновая кислота воспринимает информацию в каждый момент жизни организма в онтогенезе, что приводит к незначительному, практически, нами незаметному ее изменению на протяжении жизни одного поколения. Однако такие незначительные изменения накапливаются за период жизни многих поколений, что проявляется в эволюции популяции. Есть все основания утверждать, что организмы при общении воспринимают проявления чувств, таких как любовь, ненависть и другие, на уровне ДНК (хроматина). Появление любви связано с возможностью взаимного восприятия индивидуумов при их контакте. Оно, – чувство, существенно зависит от совместимости ДНК (наследственного материала) этих индивидуумов. С точки зрения старых представлений о чувствах, это звучит, как может показаться, несколько странным. Однако с позиций представления иерархической термодинамики такое утверждение становится весьма разумным. Не обсуждая многочисленные известные наблюдения проявления чувств и сексуальности, обратим внимание на факты затруднительного спаривания животных разных, даже близких, видов, а также наследственной склонности людей влюбляться преимущественно в партнеров определенного типа. Пока мы не можем измерять, например, изменение конформации ДНК «чувствительных зон» особей при ухаживании перед их спариванием. Но полагаю, что это дело недалекого будущего. По крайней мере, я уверен, что без термодинамики здесь не обходится.
В заметке изложены отдельные вопросы важной проблемы, решение которой требует дальнейших исследований.
Гладышев Г.П. (2003) Супрамолекулярная термодинамика – Ключ к осознанию явления жизни. Издание второе – М – Ижевск. ISBN: 59397-21982.