Источник: Теория второго порядка
Дмитрий Мадигожин
Понятие порядка
Мы не будем обсуждать порядок в каком-то узком математическом смысле. Речь пойдёт о самом обычном порядке, который противостоит хаосу. Простейший порядок создаётся многократным воспроизведением какого-то явления, что приводит к размножению, распространению и сохранению этого самого явления.
Если копирование получается точным, создаётся идеально чистый порядок воспроизведения. Образцом такой чистоты являются идеальные кристаллы. Они растут путём присоединения атомов или молекул к уже существующему порядку. Кристаллизация может создавать не только монокристаллы с чёткими гранями, но и сложный пространственный порядок снежинок или морозных узоров на стекле. Структура каждой снежинки имеет свой порядок чередования льда и воздуха. У неё нет химической чистоты сплошного кристалла, но есть чистота повторения пространственного порядка.
У каждого участка морозного узора на стекле и у каждой снежинки есть своё начало – исходный порядок малой группы молекул, с которой начиналась кристаллизация. Это начало представляет собой случайное нарушение хаотического равенства молекул. Если хаос можно назвать нулевым порядком, то его нарушение является началом первого порядка. Случайно упорядоченная группа молекул впоследствии выстраивает под себя все присоединяющиеся к ней молекулы благодаря физическому неравенству между упакованными и свободно блуждающими в пространстве частицами вещества. Масса уже упакованных молекул навязывает блуждающим одиночкам свой порядок расположения в пространстве. Такое распространение порядка кристаллизации даёт наглядный пример первого порядка развития.
Строго говоря, тут идёт речь сразу о двух порядках. Во-первых, имеет место определённый порядок физических процессов роста кристалла. А во-вторых, в результате этих процессов получается определённый порядок расположения атомов и молекул в пространстве. Для краткости два этих порядка вместе – порядок хода событий упорядочивания и порядок, полученный в результате упорядочивания – мы назовём первым порядком развития.
Следует отметить, что реальная жизнь сложнее первого порядка. В общем случае порядок не равнозначен ни однородности, ни повторяемости, и не всякий порядок связан с единым началом.
Два порядка живой природы
Современная наука считает, что жизнь – это процесс воспроизведения генетического кода, который представляет собой определённый порядок расположения групп химических элементов в очень длинных молекулах ДНК. Ошибки генетического кода, возникающие при его копировании и хранении, называются мутациями. Они являются источником всех изменений генетического кода, которые приводят к его развитию или гибели.
Генетический код сохраняется и распространяется путём размножения живых существ. Простейшим размножением является копирование кода, которое чаще всего происходит в процессе деления живой клетки на две новые копии. Этот способ называется бесполым размножением. Он присущ всем бактериям, а также археям, которые мало чем отличаются от бактерий. Размножение бактерии обычно делит её на два живых существа, которые сразу же становятся конкурентами друг другу, потому что нуждаются в одинаковых ресурсах. Бесполое размножение представляет собой распространение определённого порядка расположения атомов в молекуле генетического кода. Оно имеет сходство с ростом кристалла или морозного узора на стекле, хотя и происходит без прямого примыкания новых областей порядка к сложившейся пространственной структуре.
Бесполое размножение, как и рост кристалла, можно считать почти чистым воспроизведением порядка. Размножение клеток делением происходит не только у одноклеточных существ, но и в сложных организмах в процессе их роста. Тот же самый механизм позволяет не только микробам, но и некоторым многоклеточным видам размножаться бесполым путём через какое-нибудь почкование.
Реальное бесполое размножение не бывает идеальным воспроизведением, поскольку не исключает мутаций. Кроме того, бывает ещё и так называемый горизонтальный перенос генов, когда из одной клетки в другую попадают участки генетического кода, которые встраиваются в чужой код. Такой перенос не связан с размножением, клетка лишь заимствует частицу кода из внешнего мира.
Изменения генетического кода одноклеточных живых существ, будь то мутации или горизонтальный перенос генов, обычно представляют собой редкое дополнение к основному процессу размножения делением. Эти изменения нарушают чистоту воспроизведения генетического кода. Они обеспечивают всю эволюцию одноклеточных, но для конкретного кода любое его изменение является неудачей его чистого воспроизведения. Даже если в результате появится новый успешный вид, он вытеснит старый вид из среды обитания, а это и есть неудача исходного вида.
Напомним, что биологическим видом называют множество живых существ, способных совместно порождать общее потомство, но не способных иметь общего потомства ни с кем за пределами этого множества. Возможно, это определение стоит уточнить для незавершённых процессов видообразования с применением понятия вероятности появления общего потомства. Но расширение и уточнение общепринятого понятия вида отвлечёт нас от темы данной работы.
В царствах бактерий и архей единым видом можно считать совокупность особей, между которыми возможен горизонтальный перенос генов. Если у бесполого вида нет горизонтального переноса, каждая мутация его кода создаёт новый вид, если только она выдерживает естественный отбор. Такой порядок развития генетического кода, состоящий только из копирования, мутаций и отбора, можно назвать первым порядком живой природы. Поскольку порядок развития генетического кода определяется его содержанием, коды бактерий и архей можно называть генетическими кодами первого порядка.
Сложные многоклеточные существа в большинстве случаев размножаются принципиально другим путём, который называется половым. В этом случае генетический код потомка строится из частей родительских кодов, выбранных с участием случайных процессов. Казалось бы, проще всего это сделать, выбирая элементы для генетического кода ребёнка из двух родительских кодов, для чего достаточно было бы расширить механизм горизонтального переноса генов. В этом случае сразу же получался бы генетический код, пригодный как к исполнению, так и к последующему участию в собирании кода следующего поколения.
Однако, на самом деле человек хранит почти в каждой своей клетке по две версии генетического кода. Одна из них является вкладом матери, а другая – вкладом отца. И только в специальных половых клетках человека формируется его собственный вклад в код его будущего потомства. Для этого выполняется почти случайный выбор между двумя имеющимися вариантами каждого участка кода. При этом получается огромное множество вариантов результата. Этот процесс описан в учебниках молекулярной биологии, здесь же нам важен только результат такого механизма наследования.
А в результате выбор генов для потомства выполняется с задержкой на одно поколение, и мы всю жизнь храним в себе два полных варианта генетического кода, полученные от родителей. Эти почти равноправные коды делят между собой управление построением одной живой особи. При этом для каждого этапа роста организма чаще всего происходит выбор одного исполняемого варианта из двух имеющихся, но изредка бывает и какое-то совместное их влияние.
Таким образом, примерно половина наших генов просто бездействует в течение всей нашей жизни. Но эти молчащие гены могут получить управление в следующих поколениях. Некоторые версии наших генов (рецессивные) не влияют на организм, если только не окажутся сразу в двух генетических вкладах, полученных от родителей. Среди таких рецессивных генов есть вредные и даже смертельные. У большинства из нас есть по несколько таких генетических бомб, заблокированных вторым вариантом родительского гена.
Создаётся впечатление, что значительное усложнение механизма наследования с удвоением кодов только для того и нужно, чтобы хранить вредные версии генов как можно дольше. Ведь если бы выбор действующих генов потомка происходил прямо из единственных версий действующих кодов родителей, тогда естественный отбор исключал бы вредные варианты почти с той же скоростью, с какой это происходит у бактерий. Каждый участок родительских кодов был бы либо случайно отброшен при сборке кода ребёнка, либо сразу же подвергался бы испытанию жизнью. Отсидеться несколько поколений в запасном составе у этого участка кода не было бы никакой возможности.
Но зачем нам вообще сохранять вредные мутации? Возможно, причина в следующем. Мутировавший элемент генетического кода, вредный в сочетании с определёнными версиями других участков кода, может оказаться полезным для выживания в другом сочетании. Кроме того, вредная в одних условиях мутация может оказаться полезной в других, как светлая кожа при нехватке солнечного света. Поэтому для эволюции оказалось выгодным прятать от немедленного отбора и накапливать вредные мутации в удвоенном генетическом коде, чтобы можно было проверить их в разных условиях и в разных сочетаниях. Таким образом, при половом размножении происходит неокончательный отбор участков генетического кода, и это даёт возможность их дальнейшего комбинирования.
Половое размножение с применением двух кодов особи создаёт шанс для множества попыток использования каждой мутации гена, тогда как при бесполом размножении есть только одна попытка. Если прямо здесь и сейчас новая мутация не даёт выгоды для размножения бактерии в сравнении с прежними версиями кода, эта мутация раз и навсегда уничтожается естественным отбором. Двуполый же вид, в отличие от бактерий, несёт в своём коде много недавно изменённых генов, которые он время от времени пробует применить в новых сочетаниях как с древними генами, так и с другими недавно мутировавшими. Большинство этих попыток приводят к гибели организма. Но изредка новая комбинация приводит к скачку развития, который был бы невозможен при последовательном добавлении только полезных мутаций. Впоследствии удачные комбинации генов каким-то образом наследуются совместно и уже составляют новый единый ген.
Живое существо двуполого вида не является одним из своих родителей с небольшой добавкой генов от другого. Это новое существо, сходное с каждым из родителей примерно в равной степени. Развитие многоклеточных видов требует не только чистого воспроизведения генетического кода, необходимого для роста организма. Для их размножения необходимо нарушение первого порядка, чтобы создавался смешанный генетический код в каждом поколении. Понадобился очень сложный порядок развития с неокончательным естественным отбором, чтобы жизнь стала сложной и по своей структуре. Мы можем назвать этот сложный порядок вторым порядком развития живой природы.
Он представляет собой порядок комбинирования или собирания кода, когда генетический код распространяется в пространстве и времени путём утраты его целостности и посредством соединения случайной части одного исходного кода с дополняющей частью другого генетического кода. При этом значительная доля полученного кода ещё и укрывается от немедленного отбора и хранится для возможного будущего использования. Здесь имеет место не просто пошаговое изменение кодов с естественным отбором каждой мутации, а их полная разборка и сборка в новой комбинации в двух вариантах для неокончательного отбора.
Такое отличие второго порядка от первого существенно меняет скорость развития. Если сотворение кода через мутации и чистое воспроизведение означает только разветвление историй развития и полное разделение потомков, то порядок собирания кода соединяет две разные истории в общем потомке двух родителей.
Отметим, что для многовариантного собирания кода требуется хранение значительных неиспользуемых объёмов кода в генетическом фонде. Это означает снижение эффективности использования кода, допустимое только при низкой цене хранения и копирования неиспользуемой генетической информации.
Тот факт, что основная часть кода любого вида совпадает у всех особей, не снижает важности комбинирования вариантов в несовпадающей части этих кодов. Лишь эта часть развивается в рамках второго порядка, и лишь она обеспечивает ускоренную эволюцию. Область разнообразия кода двуполого вида мы вполне можем назвать генетическим дискурсом этого вида (от латинского “расхождение”).
Когда даже неокончательный и замедленный естественный отбор в конце концов уничтожает все версии определённого участка видового генетического кода, кроме самой живучей его версии, этот единственный выживший вариант уже выходит из области дискурса. Он становится частью видового стандарта, который в дальнейшем развивается лишь в рамках первого порядка. Гены, совпадающие в двух кодах живого существа, просто копируются при сборке его наследственного вклада в потомство, как и цельные коды бактерий.
Второй порядок развития генетического кода принципиально отличается от первого. Однако, второй порядок не отменяет первого и не борется с ним, потому что сложному организму нужны процессы роста тканей, идущие через деление клеток. Между двумя порядками развития нет никакого противоречия, второй порядок просто является системой управления первым порядком. Второй порядок лишь дополняет первый особым явлением собирания кодов, и это приводит к быстрому перекрёстному развитию, состоящему как из разветвлений, так и из соединений исторического опыта. Заметим, что для собирания любого объёма генетической информации достаточно механизма соединения двух генетических кодов. Последовательное применение этого механизма позволяет собирать коды любого числа предков. Два человека одного пола не могут иметь общих детей, но могут иметь общих внуков, а задержка на одно поколение ничтожно мала по меркам истории биологической эволюции.
Генетический код человека сам организует порядок своего собирания. В каждом новом поколении он объединяет разные версии компонентов кода и применяет их в новых комбинациях. Каждый человек хранит генетический опыт такого числа предков, которое больше численности современного человечества и много больше числа поколений предков за всю историю жизни. Виды второго порядка используют для своего развития опыт сразу множества параллельных жизней прошлого, пока бесполая архея проходит единственную ветвь развития, состоящую из линейной цепи её предков.
Жизнь второго порядка не является борьбой цельных генетических кодов за выживание и распространение, что составляет всё содержание жизни первого порядка. Эта жизнь оказывается борьбой между версиями определённых участков кода – генов – за место в сборных генетических кодах живых существ. Отдельные гены двуполых видов продолжают развиваться в рамках первого порядка. В принципе, это позволяет сводить второй порядок развития генетических кодов к первому порядку развития генов (см., например, [1]). Но сама возможность такого сведения не отменяет существования второго порядка как более высокой формы развития со своими закономерностями. Отдельные гены тоже могут быть сведены к молекулам, но эти гены имеют свои сложные законы развития, описание которых в учебниках химии было бы не вполне уместно.
Таким образом, для отдельных генов сборный генетический код второго порядка сам является ресурсом, необходимым для выживания этих генов. Это создаёт возможность паразитирования для бесполезных генов. В таком случае возможен успех воспроизводства простого внедрённого кода первого порядка за счёт повышения вероятности гибели сложного кода второго порядка. Это явление можно назвать заражением второго порядка, которое происходит, например, при вирусном поражении клеток человека. Вирусы вмешиваются в управление живой клеткой путём встраивания в её генетический код своих управляющих команд. Биологи ещё не решили, считать ли вирусы живыми, но в данном случае это неважно.
Вирусы развиваются лишь через мутации и копирование, хотя и паразитируют для этого на сложных клетках. Таким образом, вирусы обладают только первым порядком развития. Это пример паразитного первого порядка, который может использовать второй порядок сложного организма как среду для своего существования.
Есть два исключения из второго порядка развития нашего кода. Развитие половой Y-хромосомы у мужчин и митохондриальной ДНК у женщин идёт в рамках чистого первого порядка. Эти части кода передаются без изменений потомку того же пола и просто размножаются, как генетические коды бактерий.
Следует отличать порядок собирания кода от простого симбиоза кодов, то есть от сожительства, когда два разных вида живых существ лишь используют (эксплуатируют) друг друга, улучшая свои условия жизни и свои шансы на выживание в ходе борьбы за существование. Симбиоз не создаёт второго порядка, поскольку не собирает объединённого кода. Использование ещё не означает объединения. К тому же, широко понимаемый симбиоз не всегда взаимовыгоден, он включает и хищничество, и паразитирование.
Например, люди находятся в неравном симбиозе со многими животными и растениями. Некоторых партнёров по симбиозу мы разводим, кормим, лечим, а потом съедаем. Но и сами мы невольно кормим много живности – от крыс и клопов до бактерий и вирусов. Симбиоз так же необходим для развития сложной жизни, как и первый порядок её распространения. Но даже вместе взятые механизмы деления клеток и их симбиоза не смогли создать многоклеточный организм, хотя древние симбиотические клеточные скопления могли быть важным этапом на пути создания нового порядка собирания генетического кода.
Для человека порядок соединения родительских кодов не сводится ни к взаимовыгодному сосуществованию, ни к случайному смешиванию, ни к утверждению единственного верного образца. Прежде, чем генетический код человека начинает управлять новой жизнью, он выполняет сложную работу по своей сборке из участков родительских кодов. Это собирание начинается уже с умственной деятельности мужчины и женщины по поиску супруга, включает молекулярные процессы случайного выбора участков родительских кодов и имеет продолжение в процессе воспитания культуры ребёнка, которая в будущем повлияет на его выбор пары. Человеческие гены собираются с вовлечением в этот процесс наших мозгов и культур. Этот очень сложный второй порядок, который мы называем любовью и семьёй, определяет сущность нашего вида.
Можно считать опытным фактом, что только второй порядок развития генетических кодов привёл к созданию многоклеточных живых существ с их сложной и целесообразной структурой организма. Те функции клетки, которые служат организму в целом и ничего не дают для выживания и распространения самой клетки, можно назвать функциями второго порядка, запрограммированными в генетическом коде.
Как и первый порядок, второй порядок живой природы имеет свои два специфических проявления. Во-первых, он распространяется путём собирания с применением неокончательного отбора. А во-вторых, он управляет коллективным поведением клеток, выстраивая из них сложный организм. Для простоты мы объединяем эти два порядка в одно понятие второго порядка развития.
Так, код второго порядка держит под контролем индивидуальную борьбу клеток организма за их отдельное существование, а также многие процессы их сожительства. Наш симбиоз с желудочными бактериями контролируется просто через регулирование кислотности среды их обитания. Но своими собственными клетками мы управляем через записанный в них генетический код.
В отличие от бактерий-симбионтов, нашим собственным клеткам запрещено беспорядочно размножаться. Иначе у нас будет рак – болезнь бесконтрольного воспроизведения. Некоторым нашим специально назначенным клеткам разрешено хищнически нападать на чужие клетки – иначе у нас не будет иммунитета. Но им запрещено нападать на своих – иначе развивается аутоиммунное заболевание. А поскольку все эти болезни существуют, можно сделать вывод, что второй порядок нашего организма всё ещё не идеален – даже после миллиардов лет эволюции живой природы. Однако, без своего второго порядка человек мёртв, а все его клетки с их сложным генетическим кодом гибнут в борьбе с простейшими микробами, знающими только порядок чистого воспроизведения.
При этом без симбиоза с одноклеточными союзниками нашему организму тоже никак не выжить. Добрый килограмм бактерий внутри нас готовит нам пищу, слой почвенных бактерий на коже подавляет размножение вредных микробов. А ведь недавно люди пытались очищаться от всех микроорганизмов, пытаясь создать чистый порядок нашего тела. На самом деле этим мы приближали торжество первого порядка жизни над нашим трупом.
Двуполый вид имеет значительную часть генома, которая неизменна и одинакова у всех его особей. У человека эта часть составляет более 99,9% от всего кода. Её можно назвать постоянным кодом или генетическим стандартом данного вида. Изменения в этой части означают болезнь или маловероятную полезную мутацию, ещё не найденную эволюцией. Безвредная же мутация означает, что соответствующий участок ещё не относится к постоянному коду. Поскольку возможно выживание нескольких его вариантов, это область видового дискурса.
Различающаяся у разных особей одного вида область генетического кода составляет генетический дискурс, и эта часть заново комбинируется при каждой смене поколений. Область дискурса обеспечивают то разнообразие генетического опыта, которое расширяет приспособляемость вида. Взятые вместе, все варианты кодов из области дискурса составляют генетический фонд вида. Сужение разнообразия и обеднение этого фонда ослабляют живучесть вида, повышая его шансы на вымирание от вирусной эпидемии или изменения климата. У такого вида не хватает вариантов участков кода, которые можно испытать в новых условиях и в новых сочетаниях. Лишь стабильные условия позволят выживать виду с узким генетическим разнообразием.
Такие условия мы искусственно создаём для наших домашних животных. У породистых животных нет преимуществ перед беспородными и дикими, кроме их симбиотической ценности для человека. Ценность приручённой породы животных определяется интересами её хозяина, который господствует в симбиозе с нею. У скота всегда повышена генетическая чистота в смысле однородности кода, но эта бедность генетического опыта приводит чистокровный подвид к быстрой гибели в условиях свободы. Слишком узкий генетический дискурс или, что то же самое, высокая генетическая чистота двуполого вида всегда означает вмешательство искусственного отбора со стороны господствующей силы, которая контролирует размножение этого вида в своих интересах.
В рамках понятия о втором порядке развития первый порядок можно представить ещё и как вырожденный случай, когда генетический код вида теряет всё разнообразие и становится постоянным, а дискурс отсутствует. Полного вырождения второго порядка до уровня первого можно добиться либо клонированием, либо скрещиванием специально сконструированных близнецов с почти одинаковыми генетическими кодами, которые различались бы только полом, закодированным в Y-хромосоме одного из них.
В человеческой истории были попытки намеренного вырождения второго порядка эволюции путём инцеста среди близких родственников (как у древних египтян), либо путём узкой племенной или кастовой эндогамии – традиции внутригруппового брака. Во всех этих случаях генетическое разнообразие группы снижалось, генетический фонд становился беднее, а развитие генетического кода замедлялось. Происходило это потому, что некая группа людей объявляла себя совершенством и желала себе вечных генетических копий. Жёстко контролируя институт брака, старейшины этих общин разводили себе внуков, как скотоводы разводят скот, потому что для клонирования у них ещё не было технологий.
За это приходилось платить плохой приспособляемостью новоявленного подвида людей к переменам условий жизни. Другим следствием вырождения порядка были наследственные заболевания, которые выходили из запасников рецессивных генов вследствие их совпадения в кодах родителей, а затем лишь копировались из поколения в поколение. Поэтому современные народы в своих культурах запрещают инцест, который разрушает второй порядок развития вида через его вырождение.
Важным фактором для успешного собирания генетического кода является вероятность встречи подходящих партнёров. У бесполых такой потребности нет, для них самая лучшая среда обитания та, где ещё нет их копий-конкурентов. Но двуполые могут вымирать при падении их плотности ниже критической из-за вынужденного инцеста. Поэтому многие двуполые существа живут группами, а не расходятся поодиночке. Более того, малые группы должны иногда обмениваться особями, чтобы избежать инцеста и вырождения. Так что при выборе образа жизни высших животных важную роль играет не только конкуренция за ресурсы, но и нужда в организации собирания генетического кода.
В заключение отметим, что вид второго порядка является для других видов просто конкурентом первого порядка. Второй порядок развития существует внутри вида, а для других видов он просто демонстрирует некое сложное преимущество, позволяющее ему эволюционировать быстро и точно.
1. Продолжение в первоисточнике здесь: Теория второго порядка , http://dalaruh.kz/wp-content/uploads/2019/04/SecondOrder.pdf