Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Где была начальная точка развития жизни на Земле


Ирина Лагунина: Развитие жизни на Земле изучают не только биологи, но и физики. В отличие от биологов сфера их интересов - общие законы эволюции, которые поддаются моделированию и количественным оценкам. О расчетах темпов развития жизни рассказывает сотрудник Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ Александр Панов. Как выясняется, жизнь на Земле развивается с ускорением, а начальная временная точка, согласно расчетам, уходит за пределы рождения Земли. С Александром Пановым беседуют Александр Марков и Александр Костинский.



Александр Марков: В наших прошлых передачах мы неоднократно обращались к теме о скорости эволюции. Вот недавно у нас в гостях был биолог Виктор Прохорович Щербаков, который рассказывал о том, что биологическая эволюция замедляется. Сегодня речь пойдет о том, что эволюция, в том числе биологическая, ускоряется. Чтобы слушатели не восприняли как какое-то противоречие, здесь нужно обязательно пояснить, что действительно вопрос о скорости эволюции двоякий. Если мы будем измерять скорость эволюции как скорость обновления видового состава, то мы увидим, что эволюция действительно замедляется. То есть виды животных и растений с течением времени становятся все более устойчивыми, живут дольше и скорость оборота видов снижается. Но если мы посмотрим с другой стороны на эволюцию и посмотрим, с какой частотой возникают принципиально новые качественные изменения, новые планы организации, новые уровни в экосистемах и так далее, то есть скорость усложнения живых систем в ходе прогрессивной эволюции, то здесь мы увидим явное ускорение. Сегодня речь как раз об ускорении эволюции. Александр, расскажите, пожалуйста, о вашей концепции.



Александр Панов: Прежде всего я расскажу, как возникает представление об ускорении эволюции на чисто интуитивном уровне. Вот жизнь возникла около четырех миллиардов лет назад. Первые три миллиарда лет жизнь существовала преимущественно в виде достаточно простых, одноклеточных организмов. Где-то пятьсот миллионов лет назад произошел так называемый кембрийский взрыв, который сопровождался возникновением более-менее современной многоклеточной фауны. И за последние 570 миллионов лет биосфера очень сильно изменилась, в то время как за первые три миллиарда лет она существовала в виде простейших одноклеточных существ. Дальше, если рассмотреть последние 570 миллионов лет, которые носят название фанерозоя, внутри этого промежутка времени можно увидеть похожую картину. Например, палеозойская эра длилась примерно 350 миллионов лет, мезозойская эра около 180 миллионов лет, кайнозой около 65 миллионов лет. То есть видно, что на уровне биологической эволюции внутри этого фанерозоя длительностью 570 миллионов лет биологическая эволюция ускоряется, если оперировать терминами биологических эр. Возьмем теперь социальную эволюцию. Где-то четыре приблизительно, три миллиона лет назад возникли так называемые гоминиды - это первые примитивные люди и приблизительно первый миллион или полтора миллиона лет они так и существовали почти без изменения культуры. Затем возникает так называемая ашейская культура - это уже занимает сотни тысяч лет. Потом возникает культура мусье, которая занимает десятки тысяч лет. И вот видно, что социальная эволюция ускоряется по мере приближения к нашему времени.



Александр Костинский: То есть во всем роде Хомо.



Александр Панов: Я считаю, что социальная эволюция начинается с того момента, когда возникают первые обработанные каменные орудия труда - это около двух миллионов лет назад, может быть чуть больше.



Александр Марков: Это уже род Хомо.



Александр Панов: Но это я рассказал о чисто интуитивных представлениях, что сначала ускоряется биологическая эволюция, затем социальная и ускоряется вся эволюция в целом. Возникает такой вопрос: нельзя ввести какую-то объективную меру, с помощью которой можно было бы измерить скорость эволюции сначала биологической системы, затем социальной системы и рассматривать как продолжение эволюции биологической системы. Совершенно очевидно, что эта задача чрезвычайно сложная, до конца ее решить невозможно. И разговор, который сейчас пойдет - это на уровне эвристических гипотез – это нужно понимать с самого начала. Я попытался ввести шкалу скорости эволюции, основываясь на следующем наблюдении. Если придерживаться такого приближения, что вся биологическая система Земли эволюционирует как некое единое целое, то можно выделить набор фазовых переходов, которые изменяли состояние вот этой всей системы целиком.



Александр Костинский: То есть фазовые переходы - это переходы, грубо говоря, между газом и жидкостью, жидкостью и твердым телом. То есть это фактически качественные переходы системы.



Александр Панов: Здесь имеется в виду, что сама планетарная биологическая система существует в разных фазах. И эти фазы сменяют одна другую. Естественно, это приблизительное модельное представление. Потому что вся биосфера не представляет из себя единое целое. Так вот, возникла идея рассмотреть последовательность фазовых переходов, как они расположены во времени. Оказывается последовательность изменений, я буду называть биологическую систему земной планетарной системой - такой специальный термин, которым я буду дальше пользоваться, за неимением другого подходящего термина. Так вот, оказывается, что есть последовательность событий, которые устроены достаточно характерным и повторяющимся образом. А именно возникает у этой планетарной системы какое-то кризисное состояние, затем кризис каким-то образом преодолевается и в результате преодоления кризиса планетарная система переходит на более высокий уровень равновесия. Этот более высокий уровень равновесия означает, что, во-первых, она становится более сложной, и во-вторых, что с термодинамической точки зрения она находится в расстоянии более далеком от состояния термодинамического равновесия или, по-другому говоря, в состоянии более далеком от состояния тепловой смерти.



Александр Костинский: То есть хаоса. Тепловая смерть, когда все наоборот гладко, когда все негладко - это значит жизнь.



Александр Панов: Я сейчас приведу пару характерных примеров, пример один биологический, а другой социальный, для того, чтобы понять, что в механизмах этих переходов есть много общего. Первый пример такой: четыре миллиарда лет назад возникла жизнь и возникла она в форме прокариотной биосферы. Прокариот - это простейшие живые существа одноклеточные, лишенные даже клеточного ядра.



Александр Костинский: Но ДНК у них есть.



Александр Панов: У кого и нет, у некоторых РНК. Первые примерно полтора миллиарда лет эта система существовала более-менее бескризисно. Но вот эти первобытные прокариоты устроены таким образом, что они выделяют в результате своей жизнедеятельности кислород в виде ядовитого для них продукта жизнедеятельности. И деятельность этой биосферы прокариотов привела к тому, что атмосфера постепенно обогащалась свободным кислородом. И вот этот самый газ являлся сильным ядом для первобытных прокариот, и это начало подавлять прокариотную биосферу. Но оказывается, что еще задолго до того, как произошел кислородный кризис, в биосфере возникли более сложные существа - эвкариоты. Они как раз могли существовать за счет наличия свободного кислорода. И в какой-то, не в какой-то момент, это был достаточно долгий промежуток времени, но прокариоты ушли в подчиненное состояние, лидерами эволюции стали эвкариотные существа, эти клетки, которые имеют ядро, на основе них стали формироваться многоклеточные существа. И произошла первая биосферная революция.



Александр Костинский: Надо сказать, что из эукариот происходим мы сами.



Александр Панов: На самом деле то, что произошло - это был первый экологический кризис, который был преодолен за счет усложнения структуры биосферы. Теперь второй пример из социальной истории. В конце периода так называемого верхнего палеолита Хомо сапиенс сапиенс стал лидером социальной эволюции. Это произошло примерно сорок тысяч лет назад. А около 12 тысяч лет назад вот эта система верхнего палеолита тоже пришла к кризисному состоянию. Что с ней произошло? Палеолитические люди очень сильно развили так называемую охотничью автоматику – это средства охоты в том числе на очень крупных животных - это разного рода копьеметалки, копья, ловушки и так далее. И их охота стала настолько эффективной, что они истребили ту фауну крупных животных, которая была основой их пропитания.



Александр Костинский: То есть они сами себе, грубо говоря, подорвали существование.



Александр Панов: Они настолько испортили внешнюю среду, точно так же как сделали прокариоты до этого, что испортили себе существование. Это был тоже экологический кризис. То есть тот экологический кризис, который мы сейчас имеем перед глазами, это далеко не тот экологический кризис в истории планетарной системы. Как был преодолен этот экологический кризис? Он был преодолен путем перехода к новому способу производства. Раньше производство было присевающее, сейчас производство производящее, значит возникло земледелие и возникло животноводство, собственно говоря, они возникли практически одновременно. Система стала еще более сложной, кризис был преодолен. И на самом деле таких событий было много. Интересно, что равновесие в планетарной системе всегда восстанавливалось за счет чего-то, что возникло задолго до этого кризиса. Этот фактор можно проследить во всех фазовых переходах. В частности, эвкариоты возникли задолго до кислородного кризиса. Если взять неолитическую эволюцию, то зачаточные формы земледелия, животноводства хотя бы в ритуальных целях существовали еще и в палеолитической культуре и так далее. Этот фактор прослеживается во всех вот этих фазовых переходах и революциях. Существует некий набор общих качественных признаков, по которым можно выделять революции. Я тут не буду перечислять, их за всю историю планетарной системы было 18-19 штук, можно отчетливо насчитать. Что важно, что эти самые революции, фазовые переходы можно использовать как маркеры скорости эволюции. Оказывается, сразу видно, что промежутки времени между этими революциями сокращаются. Так вот, оказалось на самом деле, что они не просто сокращаются, а сокращаются в соответствии с очень простой математической закономерностью. А именно: промежутки времени между последовательными революциями с разумной точностью образуют геометрическую прогрессию убывающим с показателем 2,7. Прежде всего бросается в глаза очень интересный факт: природа первых фазовых переходов была чисто биологическая. Но затем эта последовательность чисто биологических переходов подхватывается другой последовательностью, другой природы - уже социальных переходов. Но это сначала возникновение человека, ашейская революция, революция мусье и некоторые другие. Они имеют социальную природу. Но что интересно, все точки, взятые вместе, они образуют последовательность, которая очень хорошо следует геометрической прогрессии. Получается совершенно потрясающая картинка: все эти точки ложатся на одну последовательность. Но что в этом неожиданного? Неожиданное то, что последовательность социальных точек гладким образом продолжает биологические точки, что на самом деле последовательность одна. И в этом смысле, в чисто количественном смысле это есть один единый процесс.



Александр Костинский: Но тогда естественная возникает очень простая экстраполяция назад. Если мы говорим об экстраполяции вперед к этой точке, куда стремится, у нас не один раз биологи говорили, у нас биологической эволюции предшествовала химическая эволюция. И если вы продлите химическую эволюцию назад и эти точки поставите назад, то эти химическая эволюция должна была идти за пределами Земли. Потому что Земле 4,5 миллиона лет.



Утверждение состоит в том, что времени на биологическую и химическую эволюцию вообще не Земле не было. Я думаю, что это тема совершенно отдельного разговора.



Александр Костинский: Что будет, если экстраполировать назад, ваше мнение?



Александр Панов: Длительность химической предбиологической эволюции будет минимум шесть миллиардов лет.



Александр Костинский: То есть она проходила где?



Александр Панов: Она должна проходить не на Земле, а в других местах.



Александр Костинский: Можно этими местами назвать протооблако, с которого образовывалась Земля или это другие планеты?



Александр Панов: Мое мнение, что это другие планеты.


XS
SM
MD
LG