С.Т.ЗАХИДОВ

Доктор биологических наук, профессор

Глубокоуважаемая Валентина Васильевна! Уважаемые члены Сретенского клуба, коллеги!

Доклад посвящен 95-летию СЕРГЕЯ ПАВЛОВИЧА КУРДЮМОВА - видного ученого-математика, члена-корреспондента АН СССР, участника Атомного и Космического Проектов. Особо хочу подчеркнуть, что основные  работы Сергея Павловича были посвящены укреплению  обороноспособности нашей страны. Сергей Павлович – Учитель и Просветитель, один из самых ярких представителей научной аристократии (СЛАЙДЫ 1, 2, 3). 

Как явствует из названия моего доклада, речь в нем будет идти о самоорганизации систем генетики, биологии, социума.

ПРЕЗЕНТАЦИЯ 

Но прежде мы поговорим о том, что такое синергетика.  Тезисно и компиляционно, с использованием интерполяций (СЛАЙД 4).     

Синергетика – это новая система познания мира в его единстве, глобальная наука, жадно изучающая все существующее во всей его сложности. В XXI веке именно синергетика выступает как начало многовекового процесса синтеза различных областей знаний, как самая активная методология, проникающая сегодня повсюду, и ничего при этом из наук не вытесняющая.

Синергетика – общая теория самоорганизации - самая таинственная и критическая проблема современной науки.

Синергетика зародилась в недрах математики и теоретической физики, как область знаний о нелинейных,  неустойчивых процессах и явлениях в различных средах.

Сегодня синергетика включает в себя идеи классической и неклассической (неравновесной) термодинамики, теорию хаоса и теорию катастроф.

Предметом изучения синергетики являются кооперативные явления, механизмы пространственно-временной самоорганизации систем разного класса.

Таким образом, синергетика, сделав предметом своего изучения практически все природные системы, стала междисциплинарной наукой.

Синергетика ведет поиск параллелей (образцов подобия) между явлениями живой и мертвой природы с целью установления универсальных закономерностей в эволюции материального мира.

Еще в середине 30-х годов прошлого столетия русский гений науки Николай Константинович Кольцов писал: «Между живой и неживой природой непереходимой грани нет».  

В нулевые годы Е.Н.Князева и С.П.Курдюмов придут к убеждению, что синергетика  открывает глубинный изоморфизм живого и неживого, общность  образцов эволюции и структурных образований в царствах живой и неживой природы. Таким образом, Князева и Курдюмов, опираясь на новую науку,  подтвердили и развили  постулат Кольцова.

Далее в одной из работ авторов находим: «Синергетика дает возможность рассматривать старые проблемы в новом свете, переформулировать вопросы, перереконструировать проблемное поле науки, позволяет снять технологические барьеры, страх перед сложными системами».  

По выражению профессоров МГУ Ю.Л. Климонтовича и В.В. Сурикова, термин синергетика является во многих случаях очень удачным и стимулирующим, он востребован временем и хорошо вписывается в главное направление движения науки – стремление к объединительному процессу многих наук; подчеркивается своевременность, обоснованность и перспективность синергетических исследований. Яркая междисциплинарность синергетики позволяет утверждать, что другого подобного термина у нас пока нет.

С точки зрения чистой науки, синергетика – настоящая наука по той причине, что она, как и все положительные науки, «зажата» между математикой и философией.

Синергетические знания дают надежду, что Россия, пройдя через слои хаоса и катастроф, порвав связи с Североатлантическим миром, войдет в новую историю, обладая большой эволюционной перспективой.

О  дефинициях и образах синергетики. 

Нелинейность и линейность (СЛАЙД 5).

Что имеют в виду исследователи, когда говорят о нелинейности системы.

Нелинейные системы – это системы, в которых возможны невоспроизводимые явления, несколько стационарных состояний, бифуркации, неустойчивости, возникновение хаотической траектории. В них возможны резкие перемены, они сверхчувствительны, необычно реагируют на внешние воздействия. В нелинейных системах детерминизм исключен. Нелинейность является всеобщим ограничителем, препятствующим бесконечному росту.

При нелинейности процессов наблюдается ускорение темпов развития, или развития в режиме с обострением, под которым автор теории Сергей Павлович Курдюмов понимал экстремальную фазу развития, сверхбыстрое нарастание неустойчивых процессов, порождающих хаос и самоорганизацию.

Фундаментальный принцип поведения нелинейных систем – это периодическое чередование стадий эволюции и инволюции, развертывания и свертывания, взрыва активности, увеличения интенсивности процессов и их затухания, ослабления, интеграции и дезинтеграции (Князева, Курдюмов). Авторы постулируют:  «Нелинейность имеет глубокий смысл, будучи индикатором множественности эволюционных путей и возможностей, качественных ломок, фазовых переходов, ситуаций на «краю хаоса», когда флуктуации могут сбросить систему в иное состояние». На мой взгляд,  это самое сильное определение понятия нелинейность.

В нелинейном мире, как утверждал, в свою очередь, русский эмигрант В.Д. Поремский, возрастает вероятность совершения маловероятных событий.    

По мнению английского биолога и генетика,  философа, который отзывался о марксизме как о «глубокой научной философии», Конрада Уоддингтона, развитие - это движение  по определенному пути, которое не должно прерываться.

Линейное развитие – это развитие от начала до конца.

Нелинейный же путь развития – это точно не тротуар Сретенского бульвара или Ильинки. Это движение, которое может проявляться в отклонениях, сбоях и сломах, застреваниях и разрывах.

Геометрический образ нелинейной функции – кривая на плоскости, искривленная поверхность.

Простейшие нелинейные модели глубоко содержательны!  В нелинейности есть и своя красота, и простота!» (СЛАЙД 6).

Действительно, те, кто занимается нелинейными задачами и проблемами самоорганизации, проявляют единодушие, считая, что мир нелинейных явлений страшит, покоряет, неотразимо манит своим неисчерпаемым разнообразием. В нелинейном мире безраздельно господствует  изменчивость и буйство красок.

Ну, а для полноты картины два слова о линейном мире как оппозиции миру нелинейному.

Линейный мир – мир регламентаций  и регуляций, мир, где все прозрачно и пропорционально, идеально и точно, стабильно и  воспроизводимо, предсказуемо, без трений и изменений.

Линейное мышление – мышление консервативное, одномерное, не желающее думать и принимать решение, выходить за рамки отлитых конечных формул.

Здесь представлены две образные модели, так называемой нелинейной динамики (СЛАЙД 7).

1. Извилистое течение реки вниз к морю - течение по пути наименьшего сопротивления. Река – живая система, ее течение хаотичное, далекое от равновесности.

2. «Путь пьяницы» - движение по хаотической, неопределенной траектории, которое каким-то мистическим образом приводит пьяницу домой, бросает в объятия жены и детей, спасает семью от катастрофы.

Как не парадоксально, но и в первом, и во втором случае мы имеем дело, с устойчивым движением.

Из нелинейной динамики следует – здесь я цитирую работы Дмитриева и Лоскутова - что системы с хаосом проявляют удивительную пластичность и чутко реагируют на  любые внешние воздействия. "Инновационные" возмущения окружающей среды не способны их разрушить.

Так, например,  поведение сердечной мышцы по своей природе хаотично, и это позволяет ей гибко реагировать на стрессы, изменения физических и эмоциональных нагрузок.

Нарушения хаотичности, нелинейности флуктуаций в биении сердца, появление в нем упорядоченности служат важным признаком приближающейся болезни.

Нелинейная динамика — междисциплинарная наука, в которой изучаются свойства  нелинейных динамических систем, одновременно детерминированных и стохастических, развивающихся в режимах с обострением. Нелинейная динамика и синергетика, как считает Александр Лоскутов, образуют единое направление  современной науки.

Методы нелинейной динамики перешли сегодня в сферу прикладных задач, банковских технологий, медицинской диагностики, стратегического планирования.  

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ УТВЕРЖДАЮТ (СЛАЙД 8), что нестабильность ведет к образованию структур, восстановлению установившегося состояния после внезапного нарушения последнего внутренним и внешним фактором.

Неустойчивость, наоборот, ведет систему по термодинамической ветке в энтропийный котел молекулярного мира.

Неустойчивость рассматривается как состояние цунгцванга, когда любой  ход может только ухудшить состояние  организации. Неустойчивость –  потеря равновесия при первом дуновении ветра.

Интересно отметить, что И.Р. Пригожин использовал понятия нестабильность и неустойчивость как синонимы, тогда как С.П. Курдюмов строго дифференцировал эти понятия, используя их как антонимы. И ничего страшного в этом нет, по той причине, что противоположности образуют единство целого,- как утверждал Вернер Гейзенберг.

Неустойчивость – это нестабильность, нестабильность – это неустойчивость. Информация – это сведения о…. Хаос –  беспорядок. Масло масляное. Тавтологии, тавтологии, тавтологии. Но тавтологии не должны нас смущать, поскольку они  имеют целью исправить путем большей наглядности недостаток логических формулировок, устранить неясность явлений и понятий.

Итак, роль нестабильности и/или неустойчивости в науке и жизни будут главными темами нового тысячелетия. 

  ТЕОРИЯ ХАОСА

Александр Юрьевич Лоскутов, талантливый математик и теоретический физик, один из самых молодых профессоров МГУ (СЛАЙД 9). Он активно сотрудничал с Сергеем Павловичем Курдюмовым и Ильей Романовичем Пригожиным. К сожалению, Александр Юрьевич очень рано ушел из жизни. В своих выступлениях, докладах Александр любил утверждать: «Хаос - понятие математическое, а все остальное рассуждение». 

Наверное, он имел право так говорить, поскольку его, в соавторстве с А.С.Михайловым, фундаментальный труд «Введение в синергетику» – во многом  произведение математическое.  Однако многие специалисты категорически не принимали это утверждение Александра Юрьевича Лоскутова, считая, это утверждение упрощением.

Ну и естественно, в этот момент на память приходили слова Иоганна Вольфганга Гёте: «Математики - своего рода французы – стоит им сказать что-нибудь, как они переведут это на свой язык, и тогда получается нечто совсем другое».

Хаос - понятие многогранное, неоднозначное и очень сложное, есть различные его определения и различное его понимание. Е.Н.Князева в одной из своих работ приводит целую коллекцию определений хаоса.  

Современная теория хаоса - это учение о постоянно изменяющихся сложных системах, теория, описывающая нестабильный, нелинейный мир, нерегулярное «непредсказуемое» поведение простых систем.

По-моему же определению теория хаоса -  это интеллектуальное отражение термодинамической реальности, это - совокупность данных, описывающих поведение и судьбу сложных систем в условиях потери ими оптимального состояния. Или, говоря на языке С.П.Курдюмова, в режимах с обострением.  

Ученые считают, что теория хаоса полезна как средство интерпретации научных данных по-новому.

Однако сделаем много шагов назад и вспомним, что у древних греков хаос – это бесконечное мировое пространство, совершенно пустое сначала, которое затем наполнилось бесформенной  первобытной материей. Из этой материи  с течением времени  образовалась вселенная.

Хаос – нечто бесформенное, беспорядок, полное неустройство, путаница, безначалие. В музыке – нестройная масса звуков, нескладица.

Мне больше  нравится определение Платона: «Хаос – состояние материи, которое остается по мере устранения возможностей проявления её свойств. По учению Платона, Эрот был первым из богов, явившимся из начального Хаоса. Любовь – основа и начало всей жизни».

Генетический образ хаоса – мутации. Теория мутаций должна входить в круг интересов синергетики по той причине, что мутации – это термодинамические флуктуации генетического происхождения. Мутации базируются на трех идеях синергетики: открытость, нелинейность диссипативность. Немецкие физики В. Эбелинг и др. рассматривает мутации, как случайное производство альтернативных возможностей, как единственный источник новых структур, новой информации.

Г. Хакен, говоря о проблеме хаоса, поставил перед физиками задачу разобраться в сути хаотического движения и  разработать пути к управлению хаосом, поскольку с «приручением» хаоса следует ожидать много такого, что окажется чрезвычайно важным  в смысле практического применения.

Ну и два слова о порядке, который вместе с хаосом составляют бинарную оппозицию (СЛАЙД 10).

Порядок – “замороженный” беспорядок, минимум энтропии. Порядок знаменует собой конец хаоса, ограничение степеней свободы, указывает на существование устойчивости, какой-то определенности, организованности, стационарности. По В.А. Аршинову и В.С. Войцеховичу, порядок – основа простоты, необходимости, закона, красоты и гармонии.

Порядок – это солнечная система и движение планет, это -  кристалл и законы квантовой механики.

Порядок – это  кресты на Арлингтонском кладбище. И чем больше крестов будет на Арлингтонском кладбище, тем более упорядоченной и более гармоничной будет мировая система развития человечества.   

Один из механизмов сохранения порядка в системе – самоорганизация, т.е. процесс, в ходе которого создается, воспроизводится и совершенствуется организация сложной динамической системы.

Параметры порядка сообщают как системе себя вести.  В работе С.П.Курдюмова, Г.Г. Малинецкого и А.Б. Потапова «Синергетика – новые направления» находим: что к выявлению параметра порядка может привести  многократное  измерение какого-либо показателя системы в дискретные моменты времени. По мнению Германа Хакена,  параметры порядка превращаются в  носителей информации - информаторов. В молекулярной генетике такими информаторами являются молекулы рибонуклеиновых кислот.

В мире живых систем порядок держится на острие генетического хаоса, имеющего неоценимое значение для эволюции и видообразования.

К месту будет сказать, что в недрах любого эволюционного процесса идет ожесточенная борьба между двумя тенденциями – регрессом и прогрессом (точка бифуркации).

На этом слайде (СЛАЙД 11) вашему вниманию представлен рисунок голландского художника, кумира математиков Мориса Эшера «Порядок и хаос».

НА СЛАЙДЕ 12 приведены еще несколько ценных постулатов из современных работ по теории хаоса, а на СЛАЙДЕ 13 высказывания о хаосе и беспорядке двух великих русских – К.А.Тимирязева и Л.Н.Толстого.

Теория катастроф входит в общую теорию сложных нелинейных систем. Теория катастроф изучает качественные, внезапные, скачкообразные изменения состояния системы при непрерывных плавных изменениях внешних условий, изменения, которые разрывают путь  природы, нарушают естественный порядок вещей, состояний (СЛАЙД 14).

Потеря системой устойчивости приводит к катастрофе, гибели.  

После катастрофы возникает новая система норм.

Мировая история предстает в Коране  как цепь катастроф, происходивших с разными народами. Эти катастрофы последовательно сменяли друг друга и последовательно уничтожались. Через сказания о пророках и катастрофах Коран внушает людям картину закономерного линейного человечества к определенному концу, к Судному дню. Коранические сказания изображают поступательный исторический процесс. Но изображают и другое: повторяемость и параллельность событий. Они придают мировой истории иные измерения, подчеркивают постоянства связей, ситуаций, явлений.

Надо сказать, что очень часто вместо термина катастрофа  используют другие термины.

Например, в математике термин «катастрофа» - синоним термина «бифуркаций» (СЛАЙД 15).

Согласно синергетической логике, которой следуют Белавин и Курдюмов, точка бифуркации (критическая точка) ведет к появлению двух возможных сценариев дальнейшего хода событий: распад и гибель сложной организации или «фазовый переход» - выход системы на новый режим развития. 

Академик АН СССР, биолог-эволюционист Иван Иванович Шмальгаузен допускал, что в фазе критического состояния сравнительно небольшое дополнительное воздействие на биологические системы может иметь для нее  далеко идущие последствия.   

В конце 14 века, уважаемые коллеги, на Констанцском соборе (СЛАЙД 16), когда поборники строгости нравов  жаловались на порочную жизнь пап и вопили о необходимости реформы нравов, один из кардиналов, а именно Пьер де Айи (1350-1420) прогремел им в ответ:

«Только сам черт может еще спасти католическую церковь, а вы требуете ангелов».

«Только воровство еще может спасти собственность, клятвопреступление - религию, незаконнорожденность - семью, а беспорядок – порядок», – кричала французская буржуазия после государственного переворота.

И в том, и в другом случае речь идет о том, что нарушены законы  развития общества и, чтобы удержать общество от полного распада, изменить и улучшить его внутреннюю структуру, необходимо нелинейное, катастрофическое решение проблемы. И такое решение есть. Это - привнесение в систему, вставшую на путь дезорганизации и регрессивного развития, «порядкообразующих», хаотических элементов, способных, вступая в игру, аннигилировать нежелательные процессы и беспорядок, запустить механизм самоорганизации - переход системы в качественно иное состояние, более совершенное, упорядоченное и устойчивое.

Терроризм, коррупция, криминал, глобальный праздник плоти, скорее всего, и есть те новые катастрофические управляющие  параметры. Которые способны отменить мертвый порядок, вывести континенты, государства, экономики, религии  из энтропийной ямы (СЛАЙД 17).

СЛОВОМ, все это вместе взятое в терминах синергетики называется пересечением двух хаосов, в результате которого рождается новый порядок.

Теория катастроф, теория хаоса, теория сложности, теория возмущений, теория мутаций являются разными языками, которые описывают поведения нелинейных динамических систем, их свойство резким скачком переходить в другое состояние.

Экспериментальные генетические исследования показали, что комбинирование двух мутантных хаотических геномов - а "не лучшего с лучшим" - может приводить к взаимному исправлению недостатков; нежелательные мутации превращаются в положительные приобретения (И.И.Шмальгаузен, 1968, И.А. Рапопорт, 1996). (СЛАЙД 18).     

Только благодаря скрещиванию двух родительских форм, хилых, не блещущих высокой жизнеспособностью, удалось вскрыть в генотипе не только отрицательные стороны, но и формирование крупных положительных генетических ресурсов, повышающих статус генома, о чем свидетельствует жизненный подъем у их потомков.

Другими словами, там, где обычно лучшее получается из лучшего можно искать лучшее также из мутантов, ставших худшими, но искупающих это  своим обогащением синтетических путей.

Если кто-то помнит фильм «Бродяга» с Радж Капуром, то там один из главных героев говорит: «Сын вора будет вором. Сын честного человека будет честным человеком». Так вот, сегодня эта схема во многих случаях не работает. Сын мафиози или сын эскортной проститутки может стать гарвардским профессором или олимпийским чемпионом, талантливым артистом или замечательным литератором. Да и сами худшие под влиянием среды приобретают респектабельность и интеллект, становятся дамами и господами с большой буквы.

Все это вместе взятое в терминах синергетики, как я уже  говорил минуту назад, называется пересечением двух хаосов,  рождающим новый порядок. Или, говоря на языке биологии, освежением вырождающихся пород.

Итак, в генетике точечные генные мутации, сложные и несложные хромосомные перестройки, мобильные генетические элементы (МГЭ), умножение копий ДНК отдельных генов, вирусы, а также химические и физические факторы, несущие беспорядочные сигналы, непрерывно перетасовывают генетический материал, поддерживают в нем хаотическое движение, нестабильности, увеличивают поток информационной энтропии. И все это естественным образом создает условия для развертывания процесса самоорганизации.

Г.Г.Малинецкий справедливо считает, что результаты самоорганизации можно увидеть, используя  объективные физические, химические, биологические методы.

Он же в совместной работе с Капицей и Курдюмовым постулировал, что возникновение хаоса на микроуровне ведет к упорядоченности на макроуровне.

Художественными образами высокой внутренней неустойчивости и разупорядоченности при внешнем благополучии и гармонии являет собой Дориан Грей. Или, например, Дон Жуан, в котором отлично уживались сердцеед и девственник, хаос и порядок.

Уважаемые коллеги!

Синергетические теории дают нам новые представления об энтропии как реальном, могущественном факторе, действующем во всех уголках материального мира. Они постулируют, что энтропия - это не только непроизводительные, необратимые потери энергии, отклонения от закономерных норм и нарастание беспорядка в системе, но и фактор, способствующий упорядочению и совершенствованию сложных систем, их эволюции и развитию (СЛАЙД 19).

Еще Энгельс в «Диалектике природы» писал: «Излученная в мировое пространство теплота должна иметь возможность каким-то путем снова сосредоточиться и начать активно функционировать. Энтропия – нелепая теория».
Когда Илью Романовича Пригожина спрашивали: «Что такое энтропия?». Он отвечал: «Энергия, энергия, и еще раз энергия».

С приходом на рубеже 19 и 20 столетий в термодинамическую науку Больцмана и Планка стало ясно, что энтропия имеет двойной физический смысл: как мера обесценивания любой энергии и как показатель неумолимого растущего хаоса, так называемый «принцип элементарного беспорядка» или описание изменений степени хаотичности в процессе временной эволюции.

Энтропийный принцип – это II начало термодинамики, незнание которого равносильно незнакомству с Шекспиром, - говорил Чарльз Сноу, английский писатель-реалист, физик, государственный деятель, лауреат Ленинской премии.         

Сегодня энтропия имеет несколько смысловых значений, есть различные ее толкования. Понятие энтропии достаточно тонко, а его применения достаточно многочисленны.
           

Например, что такое налоги с точки зрения II начала термодинамики? Это – энтропийная плата  государству, а иначе все оставалось в карманах производителей, а государству нечем было платить.
Энтропия неизбежна для всякого естественнонаучного мировоззрения, она играет  важную положительную роль в развитии науки, формировании концепции организации, упорядоченности, случайности, и лучше других теоретических концепций объединяет и  объясняет экспериментальный материал.            

В генетической теории термодинамическая роль мутаций как энтропийной силы, не сводится только к деградации генов и хромосом до химического, молекулярного уровня. Напротив, мутационные изменения чаще всего порождают в микрогенетическом аппарате мощный дезэнтропический потенциал, так называемую положительную флуктуацию            

Нарастание во времени  частот мутаций ведет не только кризису генетической системы, но и к биологическому чуду. Любое отклонение от идеального случая следует считать несравненно большей ценностью, чем рядовой, в массовом порядке ожидаемый, поскольку попутно с возникновением отрицательной единицы стоит пролагающая новый путь положительная, - утверждал И.А.Рапопорт

Иначе говоря, в совокупной энтропии всегда есть место дезэнтропическому фактору, более сильному, чем перемены, поддерживающие эталон II начала термодинамики.
 

О синергетике в генетике (СЛАЙД 20)

Историческая справка.

В 1865 году австрийский монах, математик и физик по образованию Грегор Мендель, основоположник генетики как науки о наследственности и изменчивости, предложил обозначать наследственные задатки (или гены в их современном смысле) буквами латинского алфавита. Заглавными буквами - доминантные гены, дающие начало господствующим признакам, способным подавлять развитие альтернативных признаков, а строчными - рецессивные гены, детерминирующие образование уступающих, побеждённых признаков.

Доминантные и рецессивные гены – это различные аллельные (энергетические) состояния одного и того же гена. Синоним аллели -   соперник.

Чисто теоретически любую живую систему можно считать идеальной, если она состоит из двух идентичных доминантных генов, расположенных в одном локусе, но в двух разных гомологичных хромосомах, имеющих линейную топологию.  

Мутационный процесс, который чаще всего развивается в направлении от доминантности к рецессивности (А → а), ведёт к утрате чистоты генетического состояния.

Под влиянием мутаций генная структура эволюционирует от порядка к беспорядку. По Рапопорту, процесс убыли доминантных генов при спонтанном или индуцированном мутагенезе - явление закономерное и внешне напоминает процесс нарастания энтропии в природе.

Обычно первая мутация в доминантном гене АА приводит к появлению смешанной гетерогенной структуры –  Аа, а вторая даёт начало новой гомогенной форме, теперь уже окончательно рецессивному гену –  аа.

Организмы или клетки с такими генетическими структурами называются соответственно доминантными гомозиготами, гетерозиготами и рецессивными гомозиготами.  Соответственно порядок № 1 --->  слабый порядок --->  и порядок № 2.  

Гетерозигота Aa, обладает свойствами двух противоположных сторон одной генетической реальности: наверху горячий доминантный ген, внизу – холодный рецессивный ген. Гетерозигота Аа занимает промежуточное положение между двумя константными формами - АА и аа. Образно говоря, в гетерозиготе ген как бы сел на два стула.

Если опереться на аппарат аналогий, то  можно обнаружить сходство между мутационными превращениями в генетических системах  и равновесными фазовыми переходами в веществе, которые часто связаны с изменениями порядка. Другими словами, мы можем ассоциировать доминантную гомозиготу, гетерозиготу и рецессивную гомозиготу, соответственно, с твердым телом, жидкостью и газом.   

Когда внутри себя скрещиваются доминантные гомозиготы (АА × АА) или рецессивные (аа × аа) гомозиготы, они не дают расщепления во всех последующих поколениях, в каждом случае будет воспроизводиться один и тот же «чистый» признак, и генетическая энтропия не будет изменяться.

Однако после скрещивания между собой доминантной и рецессивной гомозигот (АА × аа) появляются гибриды с неупорядоченной смешанной структурой (Аа). У таких гетерозиготных гибридов рецессивный ген игнорируется.

Замечательной аналогией здесь выступает заимствованный из статистической физики парадокс Гиббса. Так, при смешении двух объёмов тождественных газов энтропия не увеличивается, тогда как в смешанном объёме, составляемом из двух различных газов, она обязательно возрастает.

Уважаемые коллеги! Генетика доставляет в синергетику собственные оригинальные модели специфических антиэнтропийных процессов. Одну из таких упрощенных идеализированных моделей я предлагаю вашему вниманию.

Схема этой модели показана ниже на этом же СЛАЙДЕ 20.

Допустим, что в нашем распоряжении есть какая-то идеальная генная структура, например, упорядоченный доминантный ген А. Далее предположим, что эта структура в силу каких-то неизвестных нам причин встала на путь точечных мутационных изменений, т.е. на путь хаотизации. Меняются постепенно и незаметно нуклеотиды, связи между ними. Время идет, мутационная энтропия растет. И как только количество мелких квантовых переходов в гене, «неощутимых от одного века к другому», достигнет максимальных критических значений и суммируется, система войдет в точку бифуркации, станет предельно неустойчивой.

Здесь на развилке теперь достаточно небольшого смещения, крошечной флуктуации, чтобы открылась вероятность для крупномасштабного катастрофического скачка – либо к гибели гена, либо его выход  к новому энергетическому пику, новому активному началу, что, собственно, и является процессом самоорганизации. Основу этого антиэнтропийного процесса предположительно составляет механизм перегруппировки генетической энергии, идущей за счёт «размораживания» и перестройки внутренних и межмолекулярных связей в структуре ДНК гена.

Именно благодаря этим изменениям рождается качественно новая генная конфигурация - рецессивный ген а - с новой точкой отсчёта роста мутационной энтропии. При идеализации можно  энтропию и обнулить, поскольку система, пройдя через хаос,  автоматически освобождается от энтропийного груза, забывает своё прошлое, достигает нового устойчивого, стационарного состояния. Термодинамика допускает такой произвол.

О том, что доминантный ген A перешёл по энтропийному мосту в новое квантовое состояние, мы со временем узнаем по результатам расщепления фенотипического признака в потомстве. Например, когда у части фруктовых мушек вместо знакомых красных глаз вдруг видим белые глаза, а у садового душистого горошка среди привычных гладких горошин обнаруживаем горошины с шероховатой поверхностью.

Процесс хаотизации генной структуры может оказаться обратимым, хотя это маловероятно. Возможен и другой вариант развития событий, когда доминантный ген A из точки бифуркации совершит мутационный скачок в новый доминантный ген B.

Итак, мы видим, что нашу модельную  систему точка бифуркации ведет к появлению не двух возможных сценариев дальнейшего хода событий, а четырех. У Белавина и Курдюмова точка бифуркации ведет систему либо в гроб истории, либо к «фазовому переходу» - выходу системы на новый режим развития.

В картине Виктора Васнецова «Витязь на распутье» (СЛАЙД 21) на камне показаны три сценария:  «Как пряму ехати — живу не бывати — нет пути ни проезжему, ни прохожему, ни пролетному». Следуемые далее надписи: «направу ехати — женату быти; налеву ехати — богату быти». На камне они прикрыты мохом или стерты. Такое объяснение дал Васнецов Стасову. Стасов похвалил Васнецова .

В добавление еще одна генетическая иллюстрация (СЛАЙД 22). Так, «…доминантные гены, детерминировавшие на протяжении чудовищных отрезков времени адаптивные признаки, через какое-то время могут создать тупиковое положение в эволюции генома. И тогда крупномасштабный квантовый скачок к рецессивности открывает вероятность, чтобы осуществить дивергенцию в направлении нового доминантного гена иного строения, контролирующего другую каталитическую функцию». И как следствие, другую форму биологического существования.

«Биология обязана генетике своим рождением, но биология наделена собственным положением, оригинальностью и свободами» И.А.Рапопорт (СЛАЙД 23).

Да, гены создали белки, ферменты, мембраны, рибосомные матрицы. Многие другие внутриклеточные органеллы, создали клетки, ткани, организмы. Но все последние располагают возможностями для самосовершенствования и самоорганизации.

Нарастание генетической энтропии во времени или по другим причинам, нам не известным, в конечном счете, подрывает «экономику» клетки, дезорганизует ее строение, угрожает гибелью.

 В данном случае, говоря фигурально, речь идет о клеточной стагнации: генетические инвестиции падают, импорт из окружающей среды нарастает.

Роль генов и хромосом в развитии и функционировании сложно организованных биологических систем не следует преувеличивать. Живые системы никогда не бывают завершенными.

Они открыты.

В катастрофических условиях в них обнаруживаются механизмы самоорганизации, реальные и метафизические. Эти механизмы останавливают разрушительные процессы, сообщают клеткам и тканям дополнительное сопротивление враждебным силам природы.

Итак, созидательная деятельность биологических систем в условиях генетической катастрофы обеспечивается их открытостью, а также наличием фенотипического стратегического резерва.

 Этот резерв представлен в виде  ранее запасенных РНК- молекул, белков и ферментов, наличием так называемых “теневых” матриц, например, генов вирусов. Все это может вносить перемены, благоприятствующие сохранению биоформ.

Говоря образно, в клетках есть потаенные места, так называемые оффшорные зоны, где складированы ресурсы.

Разумеется, трудно сразу поверить в возможность существования резервной теневой экономики в недрах клетки. Онтологический багаж клетки – это не только все видимое под микроскопом. В клетках, утверждает Рапопорт,  как и в элементарных частицах, имеются резервы структурообразования. Они надёжно скрыты. Их признаки пока не выявлены в полной мере в микроскопических и других опытных исследованиях.

Поэтому здесь, как и в области атомной физики, еще приходится придавать значение теоретическим построениям.

Стволовая клетка – это клетка, способная к самоподдержанию и давать начало многим самым разнообразным специализированным клеткам, образующим ту или иную ткань (СЛАЙД 24).

Важно заметить, что в большинстве случаев дезинтеграционные процессы не затрагивают периферию клеточной системы, где могут в  ряде случаев располагаться родоначальные, стволовые клетки. Стволовые клетки проявляют высокую устойчивость к повреждающим действиям физических и химических агентов.

В норме в стволовых клетках жизнь едва теплится, поскольку обменные процессы в них текут на очень низких уровнях, а скорость деления этих клеток на порядок ниже скорости деления других типов клеток.

Стволовые клетки – это исходный пункт становления любой клеточной системы, это - “китайская стена” на пути разрушительных процессов, это - “ростки надежды”, способные вывести систему из глубокого кризиса, путем снятия запрета на реализацию пролиферативного потенциала, запуска цепного лавинообразного механизма клеточных делений. Благодаря этим делениям сравнительно быстро восстанавливается структурно-функциональная целостность клеточных и тканевых систем. Пролиферативный потенциал  следует рассматривать как ресурс морфогенеза.

Безусловно, процесс формирования клеточной системы на основе нового порядка, но в недрах старой, поврежденной макроструктуры, сопровождается большими энергетическими затратами. При этом не всегда вновь восстановленная клеточная система полностью повторяет оригинал.

В этом плане восстановление любой биологической системы можно сравнить с законом социальной регенерации, сформулированным русским философом и писателем Александром Александровичем Зиновьевым: «Если рушится социальная система, но при этом сохраняется человеческий материал и геополитические условия, то новая система будет максимально близкой к разрушенной. Это закон природы. И хотя новая система укрепляет тенденцию к старой системе…, она всегда опускается на уровень ниже того, какой был до этого».

Содержание закона А.А.Зиновьева поразительно созвучно с идеей автора золотой пассионарной теории этногенеза Льва Николаевича Гумилева. Цитирую: «специфическим свойством этногенеза является его способность к регенерации, суть которой состоит в частичном восстановлении этнической структуры после периода деструкции, причем процесс этнической регенерации идет за счет неизрасходованной пассионарности отсталых, окраинных районов.

Другой хорошо известный, как физикам, так и биологам, пример биологической самоорганизации – это движение дельфинов в воде (СЛАЙД 25). При этом движении по толстой упругой коже дельфинов пробегают складки, которые возникают в условиях критического возрастания скорости, когда поток воды может вот-вот перейти из ламинарного состояния к состоянию турбулентности.  

В этот момент на коже дельфинов возникает как бы “бегущая волна”, которая гасит образующиеся завихрения, помогая поддерживать постоянное ламинарное обтекание.  

Что касается сложных экосистем, то процессы их атомизации – распада на отдельные группы и потери внутреннего порядка (что может иногда иметь даже адаптивное значение) также в дальнейшем сменяются процессами самоорганизации и формирования новых биологических сообществ.

Сегодня уже с большой степенью уверенности можно говорить, что экология стала междисциплинарной, синергетической наукой.

Современная экология исследует катастрофические процессы и явления в природе. А, как известно, с точки зрения экономики предупреждение катастроф - весьма разумный способ действий.

Напомню, первая экологическая катастрофа – это грехопадение Адама и Евы, вторая – Всемирный потоп и далее со всеми остановками. Экологическая катастрофа наступившего тысячелетия - это изменение теплового баланса Земли. Глобальное потепление климата станет причиной тотальной миграции «всего, что имеет дыхание духа жизни». Существа будут вытеснять друг друга. И на этом фоне могут возникнуть новые механизмы самоорганизации, новые формы эволюции.

И крупные социальные системы, как и биологические, таят в своих глубинах скрытые потенциалы развития (СЛАЙД 26), специфические, но, возможно, более эффективные формы организации. Средства и пути, гарантирующие не просто сохранение и выживание социума в условиях нарастающего кризиса и разрушительного хаоса, но и выход его на новую траекторию устойчивого или квазиустойчивого развития.         

 На этом основании человеку, который обладает  синергетическим мировоззрением, удивительно легко увидеть, взглянув в прошлое, что, например, король французов Луи Филипп Орлеанский не был знаком с теорией хаоса и принципами самоорганизации по Хакену и Пригожину, Курдюмову и Руденко. В противном случае, уезжая в изгнание в 1848 году, он бы не сетовал: “Бедные мои подданные! Они погибнут без меня”.  Не погибли. Поскольку обычаи и приемы, выработанные толпой без имени в целях взаимной помощи, защиты и мира, помогают человеку выжить в борьбе за существование (К.Маркс).

Опыт и традиции, знания и запомненная информация, образы действия и коллективного взаимодействия, накопленные человечеством за многие столетия, при определенных условиях, а именно, когда усиливается нестабильность и нависает угроза распада государства, смены общественной формации, могут выступать как движущие силы самоорганизации. Эти силы способствуют формированию внутри изживающей себя системы новых упорядоченных политических, экономических структур с повышенным уровнем адаптации.

Профессор МГУ Александр Прокофьевич Руденко заложил основания для исследований химической эволюции и феноменов самоорганизации в химии и …человеческом обществе (СЛАЙД 27).

В химии моделями его исследований были ЭОКС – элементарные открытые каталитические системы.

Согласно А.П.Руденко, самоорганизация, связанная со способностью к воспроизводству антиэнтропийных процессов и с накоплением потенциальной энергии,  имеет место на всех уровнях развития материального мира, в том числе на уровнях сложных биологических систем и человеческого сообщества. В основе явления самоорганизации, - заключает Александр Прокофьевич, - лежит одна и та же физическая сущность – рост степени неравновесности и поглощение (затрата) энергии. Неравновесные фазовые переходы есть и в социальных системах и экономике.

Опуская изложение некоторых основных положений фундаментальных работ Руденко, замечу, что Александр Прокофьевич считал, что хаотизация может носить как “созидательный”, так и “разрушительный” характер.

В качестве примера созидательной хаотизации в человеческом обществе Александр Прокофьевич рассматривает революцию, трудовой энтузиазм, связанный с затратой сил и энергии, высокопроизводительный труд.  Труд, который преобразует старый,  несправедливый строй в другой, более динамический и справедливый мир.

Примером разрушительной хаотизации на социальном уровне является, по мнению Руденко, контрреволюционная “перестройка” Советского Союза, повлекшая за собой распад государства и уничтожение экономического, финансового, военного, научного потенциалов.

Эти постулаты А.П.Руденко  созвучны с взглядами российско-американского ученого, профессора А.Хазена.  Анализируя динамику развития социальной системы в условиях катастрофы, Хазен пришел к выводу, что система, накопившая огромное количество ошибок, неспособна нормально, устойчиво функционировать. Чтобы выйти из сложившегося тупика, не погибнуть, сохраниться  в русле эволюционного (исторического) процесса, необходима революция - хаотизация системы с последующим установлением нового равновесия, как "цели" (аттрактора). И пока ничего лучше этого способа борьбы  с принципом максимума производства энтропии Природа не придумала.

Один из любопытных примеров самоорганизации, когда новая социальная норма, новый порядок создаются за счет процессов, идущих снизу вверх, приводит Ф.Фукуяма в своей книге “Великий разрыв”. Это – так называемый феномен “грузиков” (СЛАЙДЫ 28 и 29).

Заключение (СЛАЙД 30). 

Дезорганизация, хаотизация, нестабильность открывают шлюзы для самоорганизации, под которой понимают максимально полезную работу против равновесия.

Самоорганизация, как процесс спонтанного возникновения из энергии хаоса новых, более сложных и упорядоченных структур - самая таинственная и критическая проблема современной науки. Структуры, возникающие в процессах самоорганизации, Пригожин назвал диссипативными структурами. Механизмы самоорганизации обнаруживаются в нестабильных системах. Эти механизмы останавливают разрушительные процессы, открывают второе дыхание в них.

Особо хочу подчеркнуть, что, к сожалению, генетика  пока не включена  основательно в круг интересов синергетики. Но как только между ними установится мощная связь, многое, что сегодня составляет содержание науки о дискретной наследственности и изменчивости, может испытать новое рождение. 

В свою очередь, синергетика, если глубоко проникнет в сущность явлений и законы генетики, имеющей свои существенные теоретические отношения с квантовой механикой и химией, то в этом случае синергетика получит новые модели и плодотворные идеи. Она также получит верные ключи к пониманию тонких и, возможно, весьма специфических механизмов самоорганизации. И на этой почве приблизиться к понимаю того, как  шел эволюционный процесс, шел ли он от простого ли к сложному, или от сложного к сложному.

Либо, как полагал основатель английской школы генетики Вильям Бэтсон, "...всё существующее было когда-то предвечно создано во всей своей сложности и потом только изменялось, теряя по пути часть своих первозданных свойств или перетасовывая эти свойства в новых комбинациях".

СПАСИБО

ПРЕЗЕНТАЦИЯ