- •Что такое жизнь?
- •Вступление
- •Предисловие
- •Подход классического физика к предмету
- •Общий характер и цели исследования
- •Статистическая физика. Основное различие в структуре
- •Подход к предмету у наивного физика
- •Почему атомы так малы?
- •Работа организма требует точных физических законов
- •Физические законы основаны на атомной статистике и поэтому только приблизительны
- •Точность физических законов основана на большом количестве участвующих атомов
- •А. Первый пример (парамагнетизм)
- •Б. Второй пример (броуновское движение, диффузия)
- •В. Третий пример (пределы точности измерения)
- •Правило √n
- •Механизм наследственности
- •Ожидание классического физика, будучи далеко не тривиальным, оказывается неверным
- •Наследственный шифровальный код (хромосомы)
- •Рост тела путем клеточного деления (митоз)
- •В митозе каждая хромосома удваивается
- •Редукционное деление (мейоз) и оплодотворение (сингамия)
- •Гаплоидные особи
- •Выдающееся значение редукционного деления
- •Кроссинговер. Локализация свойств
- •Максимальный размер гена
- •Малые числа
- •Постоянство
- •Мутации
- •"Скачкообразные" мутации - поле действия естественного отбора
- •Они действительно размножаются, т.Е. Они наследуются в совершенстве
- •Локализация. Рецессивность и доминантность
- •Введение некоторых технических терминов
- •Вредное действие родственного скрещивания
- •Общие и исторические замечания
- •Необходимость того, чтобы мутации были редким событием
- •Мутации, вызванные х-лучами
- •Первый закон. Мутация является единичным событием
- •Второй закон. Локализация события
- •Данные квантовой механики
- •Постоянство, не обьяснимое классической физике
- •Объяснимо квантовой теорией
- •Квантовая теория-дискретные состояния-квантовые скачки
- •Молекулы
- •Их устойчивость зависит от температуры
- •Математическое отступление
- •Первое уточнение
- •Второе уточнение
- •Обсуждение и проверка моделей Дельбрюка
- •Общая картина строения наследственного вещества
- •Уникальность этой картины
- •Некоторые традиционные заблуждения
- •Различные "состояния" материи
- •Различие, которое действительно существенно
- •Апериодическое твердое тело
- •Разнообразное содержание, сжатое в миниатюрный шифр
- •Сравнение с фактами: степень устойчивости; прерывность мутаций
- •Устойчивочть генов, прошедших естественный отбор
- •Иногда мутанты менее устойчивы
- •Температура влияет на неустойчивые гены меньше, чем на устойчивые
- •Каким образом х-лучи вызывают мутацию?
- •Их влияние не зависит от самопроизвольной мутабильности
- •Обратимые мутации
- •Упорядоченность, неупорядоченность и энтропия
- •Замечательный общий вывод из модели
- •Упорядоченность, основанная на "упорядоченности"
- •Живое вещество избегает перехода к равновесию
- •Оно питается "отрицательной энтропией"
- •Что такое энтропия?
- •Статистическое значение энтропии
- •Организация,поддерживаемая путем извлечения "упорядоченности" из окружающей среды
- •Основана ли жизнь на законах физики?
- •В организме следует ожидать новых законов
- •Обзор положения в биологии
- •Обзор положения в физике
- •Поразительный контраст
- •Два пути возникновения упорядоченности
- •Новый принцип не чужд физике
- •Движение часов
- •Часовой механизм в конечном счете оказывается статистическим
- •Теорема Нернста
- •Маятниковые часы находятся, в сущности, при нулевой температуре
- •Отношение между часовым механизмом и организмом
- •Эпилог. О детерминизме и свободе воли
- •Послесловие переводчика
Различие, которое действительно существенно
Мы разобрали таким образом в приведенной выше схеме все, за исключением главного, а это главное заключается в том, что мы хотим рассматривать молекулу как твердое тело = кристалл.
Основанием для этого служит то, что атомы, образующие молекулу, будет ли их много или мало, соединены силами точно такой же природы, как и многочисленные атомы, из которых построено настоящее твердое тело, кристалл. Молекула обладает такой же твердостью структуры, как и кристалл. Вспомните, что из этой же самой твердости мы исходим в объяснении постоянства гена!
Действительно важно в структуре материи, связаны ли между собой атомы Гейтлер-Лондоновскими силами, определяющими стабильность кристаллической структуры, или нет. В твердом теле и в молекуле они связаны. В газе, состоящем из единичных атомов (например, в ртутных парах), нет. В газе, состоящем из молекул, атомы подобным образом связаны только внутри молекул.
Апериодическое твердое тело
Маленькую молекулу можно назвать "зародышем твердого тела". Исходя из такого маленького твердого зародыша, очевидно, возможно представить себе два различных пути построения все больших и больших ассоциаций. Один - это сравнительно однообразный путь повторения снова и снова одной и той же структуры в трех направлениях. Таким путем растет кристалл. Раз периодичность установилась, то уже нет определенной границы для размера такого агрегата. Другой путь - это построение все более и более увеличивающегося агрегата без скучного механизма повторения. Это случай все более и более сложной органической молекулы, в которой каждый атом, каждая группа атомов играет индивидуальную роль, не вполне равнозначную роли других атомов и групп. Мы можем совершенно точно назвать это образование апериодическим кристаллом или твердым телом и выразить нашу гипотезу словами: Мы полагаем, что ген или, может быть, целое хромосомное волокно35 представляет собою апериодическое твердое тело.
Разнообразное содержание, сжатое в миниатюрный шифр
Часто спрашивали, как такая крошечная частичка вещества - ядро оплодотворенного яйца - может вместить сложный шифровальный код, включающий в себя все будущее развитие организма? Хорошо упорядоченное объединение атомов, наделенное достаточной устойчивостью для длительного сохранения своей упорядоченности, представляется единственно мыслимой материальной структурой, в которой разнообразие возможных ("изомерных") комбинаций достаточно велико, чтобы заключать в себе сложную систему "детерминаций" в пределах минимального пространства. Действительно, не нужно особенно большого количества атомов в такой структуре, чтобы обеспечить почти безграничное число возможных комбинаций. Для примера вспомните об азбуке Морзе. Два различных знака, точка и тире, расположенные в правильные группы не более чем по четыре, позволяют образовать тридцать различных букв. Теперь, если бы вы в добавление к точке и тире применили третий знак и взяли группы не более чем по десять, вы могли бы образовать 29 524 различных "буквы"; с пятью знаками и группами до 25 количество "букв" будет 372 529 029 846 191405.
Можно было бы возразить, что это сравнение неточно, потому что знаки Морзе состоят из различных комбинаций (например,---и ..-) и таким образом они служат плохой аналогией изомерии. Чтобы устранить эту неточность, выберем из третьего примера только комбинации, имеющие точно 25 знаков и ровно по 5 знаков каждого намеченного типа (5 точек, 5 тире и т. д.). Грубый подсчет дает количество комбинаций, равное 62 330 000 000 000, где нули в правой части стоят вместо цифр, которые я не дал себе труда вычислить.
Конечно, в действительности далеко не "каждая" комбинация группы атомов будет представлять возможную молекулу; более того, не может быть и речи о том, чтобы шифр был выбран произвольно, так как шифровальный код должен быть одновременно фактором, вызывающим развитие. Но с другой стороны, выбранное в примере количество "атомов" (25) все-таки еще очень мало, и мы имели дело лишь с простейшим случаем расположения в одну линию. Мы только хотели проиллюстрировать, что представив себе ген в виде молекулы, мы не можем считать немыслимыми точное соответствие миниатюрного шифровального кода чрезвычайно сложному и специфическому плану развития, а также и содержание в нем факторов, реализующих этот план.
