На головну

третя аксіома

  1. Аксіома відкладання трикутника.
  2. аксіома зв'язків
  3. аксіоматика Вейля
  4. Аксіоматика Гільберта III, IV, V групи.
  5. Аксіоматика Гільберта, I і II групи
  6. Аксіоматика Погорєлова, 3,4 5,6 групи. Просторові аксіоми.
  7. Аксіоматичні теорії. Роль теорії множин.

Ця аксіома відповідає на питання, які фізичні та хімічні закономірності призводять до змін в спадкових матрицях, оскільки саме ці зміни в статевих клітинах призводять до розвитку, еволюції організму. Але як це відбувається? Причина якраз і полягає в тому, що вплив зовнішнього середовища впливає на передачу необхідної генетичної інформації для побудови живого організму. Тобто, створюється шум - це стохастическое зміна випадкових сигналів, схильних до впливу зовнішніх факторів. Найпростішим з них є температура, яка веде до зміни швидкості руху молекул, в тому числі і в живому організмі. Цей тепловий шум спотворює цілеспрямований генетичний сигнал, вносить в нього зміни, т. Е генетична програма передається не ідеально, а спотворено, з помилками (подібно друкарські помилки при передруку тексту, навіть і матричних способом). Мовою генетики це і є мутації.

Третя аксіома біології має з усіх інших аксіом найбільш глибокий фізичний зміст. Справа в тому, що тут в клітці "безпосередньо" працює статистична і квантова фізика. Поведінка "спадкових молекул" може бути описано на мові статистичної фізики як хаотичний рух мікрочастинок з випадковим розподілом їх параметрів. Середня енергія теплового руху молекул при тих температурах (певний частотний діапазон), коли можливе життя, становить близько 0,025 еВ. Це означає, що при фізіологічних температурах молекула ДНК залишається відносно стабільною. Однак це середнє значення енергії; в цілому ж в статистичному ансамблі мікрочастинок навіть при хаотичному їх русі в стані рівноваги має місце так зване фізичне розподіл Максвелла, що показує, що завжди можливі такі швидкості молекул, при яких ці молекули руйнують структуру гена і викликають мутації.

Відповідно до статистичної фізикою і її імовірнісним розумінням законів такі мутації будуть випадковими (тому можна говорити лише про деяку ймовірність мутації), непередбачуваними (в іншому випадку ми повинні знати координати і імпульси всіх молекул в даній клітині) і ненаправленої, т. Е без обліку змісту зберігається інформації, і тим самим вони тільки випадково стають пристосовними. З цих уявлень слід третя аксіома біології:

- В процесі передачі з покоління в покоління генетичних програм в результаті багатьох причин вони змінюються випадково і ненаправлено, і лише випадково ці зміни виявляються пристосовними.

У біологічному розумінні цей постулат поглиблює невизначений дарвиновское поняття мінливості - вихідний матеріал для еволюції, кінцеву цінність якого визначає природний відбір.

Біофізики підрахували, що для одиничної мутації, що призводить до зміни генетичної програми, необхідно повідомити молекулі ДНК енергію порядку 2,5-3еВ, що всього лише в 100 разів більше середньої теплової енергії при звичайній для організму температурі. Тому для мутагенезу визначальним є не нагрів тіла, а інші фізичні фактори, які мають вже квантову природу. Це, в першу чергу, кванти жорсткого зовнішнього опромінення живого організму (у-кванти, нейтрони, високоенергетичних частинки, рентгенівське і ультрафіолетове випромінювання, швидкі елементарні частинки), а також молекули і іони речовин, що реагують з ДНК, так звані хімічні мутагени.

У разі, коли мутацію викликають кванти випромінювань, відбувається перерозподіл енергії в усій сукупності молекул і їх взаємодія повинна визначатися квантово-механічними процесами і хімічної кінетикою, т. Е вступають в силу закони квантової механіки, зокрема, розподіл усіх уявлення положення квантової частинки через її хвильову функцію і добре вже відомий принцип невизначеності Гейзенберга (мутації відбуваються на молекулярному рівні - в мікросвіті).

Для того щоб викликати мутацію, треба "довести" необхідну для цього енергію (Emin ? 2,5-3 еВ) до області, де відбувається мутація, розмір якої визначається розміром гена. Тимофєєв-Ресовський та Циммерман ввели для цієї області поняття радіуса ефективного обміну і визначили, що Rmin складає близько 10-7 см. Це вже типово квантові розміри, і "починає свою роботу" принцип невизначеності. Оскільки розмір області мутагенезу відомий, то імпульс випромінювання, а отже, і необхідна для мутації енергія, можуть бути точно відомі лише до постійної Планка h в співвідношенні невизначеності ?p ?х ? h.

Іншими словами, ми можемо лише з якоюсь часткою ймовірності припускати, чи достатньою енергією володіє квант іонізуючого випромінювання для мутації і чи потрапить він у область ефективної взаємодії з геном. Це положення квантової механіки підтверджує, що процес мутагенезу є імовірнісним. Більш того, за тими ж законами квантової механіки час і місце кожної одиничної спонтанної мутації принципово непередбачувано.

Таким чином, третя аксіома біології є наслідком з квантово-механічних фізичних постулатів: через неможливість реально точно і одночасно визначити координати і імпульси всіх молекул в клітині. При цьому неможливо знайти одночасно необхідні параметри тих квантів, які викликають мутацію. Таким чином, третю аксіому можна представляти просто фізичної аксіомою, так як її виконання обумовлено певними значеннями характерних констант мутації Е min и Rmin.

Доречно зазначити, що відбір випадкових змін, помічених ще Дарвіном в його тріаді - спадковість, мінливість, природний добір, - виступає з розглянутих позицій не тільки як двигун еволюції життя, але і як причина її становлення. Без мінливості в т. Ч. і мутаційної природний відбір не працює. Такий висновок дозволяє розширити застосування цієї аксіоми до розуміння зародження життя в масштабах Всесвіту: для еволюції необхідні мутації, які можуть грати роль інструменту тільки в лабільному субстраті, і це з антропної точки зору призводить, зокрема, до неможливості існування у Всесвіті кремнієвих або металевих форм життя. Як вдало зазначив Б. М. Медников (1982), "Життя завжди йде по лезу бритви". До того ж життя на основі вуглецю виступає як логічний наслідок його ролі у Всесвіті як стабілізатора всіх реакцій розпаду, що підлягає контролю за величиною постійної температури, т. Е забезпечує протікання складних хімічних реакцій при відносно низьких температурах (Петров, 2011).

Розглянуті три аксіоми, однак, не дають обгрунтування того, як відбувається становлення фенотипу, тих ознак, які притаманні живому. З цією проблемою пов'язана четверта аксіома.

 



друга аксіома | четверта аксіома

Практичне використання генетичної інженерії | Загальне уявлення про онтогенетическом і популяційному рівнях організації життя. | Закон Геккеля для онтогенезу і філогенезу | Онтогенетический рівень організації життя | Популяції та популяційно-видовий рівень живого | Синтетична теорія еволюції | Еволюція популяцій і її елементарні фактори | Живий організм в індивідуальному і історичному розвитку | Що таке аксіома біології? | перша аксіома |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати