Модели отбора

Как мы видели выше, в триггерной системе изображающая точка «выбирает» (в зависимости от параметров и начальных условий) стационарный режим функ­ционирования. Триггерные модели могут быть использованы при описании про­цесса отбора, и потому применимы к процессам эволюции.

Можно выделить два класса процессов эволюции:

1. Системы, где новые элементы не появляются, а старые не исчезают, — происходит их перераспределение в пространстве и во времени.

2. Возможен самопроизвольный отбор немногих элементов (и их размноже­ние) из очень большого числа различных уже существующих или тех, которые могут возникнуть.

К первому типу относятся процессы эволюции галактик, упорядоченных вихрей в гидродинамике, автоколебаний и автоволн в активных средах. Сюда же относятся процессы образования негомогенных стационарных распределений вещества в пространстве — диссипативных структур.

Ко второму типу относится образование изотопов химических элементов, макромолекул в химической эволюции и видов в биологической эволюции, а также образование человеческих языков.

Структурирование в пространстве (тип 1) обычно предшествует конкурент­ному отбору (тип 2). До образования изотопов химических элементов (водород и гелий) должны были возникнуть «сгустки материи» — зародыши галактик и звезд. До возникновения макромолекул должна была образоваться планетная структура и атмосфера Земли, доступная для солнечных лучей. Человеческие языки возникают в замкнутых коллективах и проч.

Наоборот, процессы отбора ведут к возможности образования новых, более сложных структур. На базе разнообразия макромолекул идет становление живого организма. Биогеоценозы формируются из разных видов живых существ и т. д.

Главный вопрос эволюции «Как появилось свойство авторепродукции?» включает в себя несколько вопросов. Вот основные из них:

• Как возникли комплексы белка и полинуклеотидов?

• Как образовался единый генетический код? (т. е. соответствие между по­следовательностями нуклеотидов в ДНК и аминокислот в белках?)

• Почему именно эти три нуклеотида кодируют данную аминокислоту (кодон).

Действительно, существующий генетический код не связан с физико-хи­мическими свойствами аминокислот и кодонов. Число равноправных кодов — 20!, а реализован только один. Вероятность случайного возникновения именно существующего кода крайне мала.

На вопрос «Как же произошел отбор» ? возможны несколько ответов:

Г. Кастлер: начальный код возник случайно, другие комбинации не успели возникнуть.

М. Эйген: возникло несколько разных кодов, но отобрались наилучшие.

Д. С. Чернавский: произошел отбор одного из равноправных.

Модель образования единого кода

Можно выделить четыре стадии эволюции формирования единого генетиче­ского кода.

1. Образование первичного бульона.

2. Образование белково-нуклеотидных комплексов, способных к авторепро­дукции.

3. Образование единого кода в результате отбора.

4. Образование разных видов на основе единого кода.

Рассмотрим 3-й этап. Мы уже говорили, что существует три возможных ме­ханизма:

а) Один объект возникает раньше других и развивается так быстро, что дру­гие не успевают возникнуть.

б) В результате конкуренции между объектами с различными свойствами выжили и отобрались наилучшие, обеспечив наибольшую скорость репликации.

в) В результате антагонистического взаимодействия между равноправными объектами (с одинаковой скоростью репликации), но разными последовательно­стями нуклеотидов, выживает один вид объектов.

Действие каждого из этих механизмов может привести к возникновению со­вокупности полностью одинаковых объектов, в которой одной последовательно­сти нуклеотидов соответствует одна последовательность аминокислот — одно­значный код.