Функционирование живого организма.
Воздействие на наследственность организма.
Для биологии кардинальным вопросом является возможность искусственного воздействия на наследственность организма (гены). Вначале господствовала точка зрения (Ламарк), что наследственность изменяется под влиянием окружающей среды по принципу: жирафа старательно вытягивала шею и от этого ее шея со временем, в процессе эволюции, стала длинной. Затем была принята точка зрения (Мендель), согласно которой наследственность зависит только от генов, приобретенных от родителей, окружающая среда роли не играет, она на наследственность повлиять не может.
Впоследствии было обнаружено, что гены изменяются под действием радиоактивного излучения – появляются мутации (отклоняющиеся от нормы признаки организма), передаваемые по наследству. Действие излучения на гены можно сравнить со стрельбой из пушек по воробьям – слишком много разрушений причиняет оно генам. Именно поэтому соответствующие изменения в организме сразу бросились в глаза.
Как видим, это открытие внесло новый аспект в вопрос о влиянии окружающей среды на наследственность. Оказывается, окружающая среда все же влияет, но для этого надо воздействовать не на отдельные тела, а на гены, являющиеся носителями наследственности.
Не так давно был открыт более «мягкий» способ воздействия на гены – химический, он не столь разрушительный, как лучевой, поэтому его заметить было труднее.
|
|
|
Нетрудно сообразить, что на гены со стороны окружающей среды можно воздействовать всеми теми степенями свободы, которые входят в состав генного ансамбля (это – химическая, термическая, механическая, электрическая, магнитная, волновая, вибрационная и многие другие). Количественная сторона воздействия (иногда очень слабо заметного) определяется свойствами генного ансамбля и ролью в нем отдельных степеней свободы.
Таким образом сближаются непримиримые до сих пор точки зрения на влияние окружающей среды на наследственность. При этом вопрос переносится в новую плоскость: проблему следует понимать не в наивном смысле вытягивания шеи, а более глубоко, рассматривая характер воздействия окружающей среды на носители наследственности – гены.
Принудительная тренировка.
Из сказанного ясно, что данный организм, обладающий определенными наследственными признаками (генотип), изменить трудно. Но зато существуют неограниченные возможности для воздействие на приобретаемые признаки организма (фенотип). Имеются многочисленные и очень показательные примеры, которые дает практика индийских йогов, китайская и тибетская медицина.
|
|
|
Анализ показывает, что общий принцип диалектики – единства и борьбы противоположностей – находит воплощение во многих законах природы. В частности, он отражен в принципе притяжения и отталкивания, в стремлении тел к равновесию и к нарушению равновесия, в существовании зарядов и антизарядов и т.д. Решающую роль он играет также в вопросах жизнедеятельности организма. С его помощью могут быть объяснены многие явления жизни, а также разработаны методы эффективнейшего воздействия на фенотип. Соответствующая теория развивается В.Г. Земцовым, который называет ее теорией принудительной тренировки.
Развитие организма происходит в результате его взаимодействия с окружающей средой. Организм всегда находится в состоянии более или менее устойчивого равновесия. Воздействие среды нарушает это равновесие и приводит к количественной и качественной перестройке организма. Последующие воздействия происходят при другом более высоком уровне устойчивого равновесия.
Таким образом, в организме имеется явно выраженная тенденция к установлению равновесия, к ослаблению деятельности, к комфорту. Внешняя среда принуждает организм нарушать равновесие. Это интенсифицирует деятельность, нарушает условия комфорта и ведет к развитию организма, усовершенствованию его приспособительных функций. Аутогенная тренировка – это одна из форм принудительного воздействия на организм через психическую сферу.
|
|
|
Вся система физического и умственного воспитания строится именно на принудительной тренировке. Этому способствуют выполнение наперед задаваемых планов, активный труд и т.п. Выключение из сферы труда и активной деятельности может привести к преобладанию тенденции к установлению равновесия, в результате чего происходит быстрое угасание организма. Таких примеров очень много – после ухода на пенсию и прекращения всякой работы человек быстро теряет форму и выходит из строя.
По теории В.Г. Земцова, метод принудительной тренировки позволяет эффективно решать проблему здоровья, долголетия и т.д. Анализ показывает, что в вопросах долголетия в конечном итоге решающим оказывается фактор принудительной (но разумной) тренировки организма (закалка упражнениями, холодом, теплом и т.д.).
Энтропия и жизнь.
Общая теория позволяет развеять некоторые заблуждения, возникшие в связи с попытками применить энтропию для изучения процессов функционирования живого организма. Больше всего недоразумений возникло в связи с отождествлением энтропии Клаузиуса с «энтропиями» Больцмана и Шеннона (§ 57).
|
|
|
Энтропия Больцмана записывается следующим образом:
S = k ln w i + const дж/град,
где k - константа Больцмана, дж/град;
w i - вероятность некоторого события, определяемая относительной частотой его появления.
Величина
wi = lim(Ni/N) при i ® ¥
где Ni – число благоприятных событий – случаев, например, установления i-того состояния системы;
N - полное число событий (измерений).
При большом числе N (например, оно может определять количество атомов, входящих в состав живой клетки) вероятность осуществления какого-либо определенного состояния (например, соответствующего живой клетке) крайне незначительна. Отсюда был сделан вывод о том, что во Вселенной жизнь встречается исключительно редко. Выше уже говорилось об ошибочности этого вывода. Его пороки обусловлены неправомерностью отождествления энтропии Клаузиуса с «энтропией» Больцмана. Заметим, кстати, статистическое толкование энтропии (с помощью формулы Больцмана) лежит в основе статистической термодинамики.
«Энтропию» Шеннона обычно записывают в виде [см. формулу (87)]
Ри = - Sр i lod 2 pi бит.
На основе отождествления энтропии Клаузиуса с «энтропией» Шеннона сегодня делаются многочисленные выводы о свойствах живых организмов (в частности, о грани между живой и неживой природой), мышления (в том числе о невозможности искусственного осуществления мыслящих устройств, о том, где начинается мышление в цепи неживая природа - растение – животное – человек), общества и т.д. Некоторые авторы приходят к заключению о том, что в явлениях информации, а следовательно, в мышлении (и в обществе), которое имеет дело с информацией, и, значит, в живом организме, который порождает мышление, определенные процессы протекают с уменьшением энтропии Клаузиуса, т.е. в направлении, обратном тому, которое наблюдается в окружающей нас неживой природе (на такую мысль их прежде всего наталкивает знак минус перед логарифмом в «энтропии» Шеннона). Иными словами, они предполагают, что в живом организме не действуют известные физические и химические законы. В частности, в этом предположении они видят ключ к разгадке тайны Вселенной о том, где конденсируется (вновь приобретает высокий потенциал) рассеиваемая в мировом пространстве лучистая энергия (роль такого конденсатора приписывается ими растительному покрову планеты).
Этому заблуждению способствует то обстоятельство, что в свое время Шредингер ввел понятие отрицательной энтропии NS («негаэнтропия»), которая равна энтропии S со знаком минус.
NS = - S дж/град.
В действительности упомянутые выводы есть следствие недоразумения, вызванного ошибочным отождествлением различных по физической природе понятий, которым придана похожая форма словесного и отчасти аналитического выражения. Так, например, все три рассмотренные энтропии – Клаузиуса, Больцмана и Шеннона – относятся к совершенно различным явлениям: первая характеризует макрофизические свойства системы (термическую форму движения) в условиях равновесия, вторая – процессы обмена между гипотетическими микрочастицами (грубо говоря, кинетическую форму движения), а третья – вероятность осуществления определенных событий (информационную форму движения). Поэтому выводы, основанные на их отождествлении, оказываются неверными. В частности, нельзя рассматривать знак минус в «энтропии» Шеннона как свидетельство того, что они протекают в обратном (по сравнению с остальными) направлении. Более того, «проблемы минуса» на самом деле вообще не существует, так как этот знак поставлен именно потому, что произведение р ilod 2 pi всегда отрицательно. В результате функция Шеннона S положительна.
Негаэнтропия Шредингера принципиально ничего нового по сравнению с энтропией не содержит. Это просто удобный прием для более наглядного описания некоторых явлений. Ведь не составляет труда процессы теплообмена рассматривать не в терминах переноса теплоты, а в терминах переноса холода, причем холод есть минус теплота. Означает ли такая новая терминология, что с момента ее принятия все процессы теплообмена фактически пойдут в обратном направлении? Нет, конечно. Процессы остаются теми же самыми, но условные потоки теплоты и холода имеют противоположные направления. Сказать: «Теплота отводится от тела» – это то же самое, что сказать» «Холод подводится к телу». Другое понимание негаэнтропии, в том числе применительно к живым организмам, теряет всякий смысл.
Термодинамический анализ показывает, что накапливаемая в растениях энергия не раскрывает никаких тайн Вселенной. Об обратном ходе процесса (с уменьшением энтропии Клаузиуса) при накоплении солнечной энергии нельзя говорить в такой же мере, в какой нельзя этого делать, например, при рассмотрении простейших процессов плавления твердых тел и испарения жидкостей. Как и в растениях, накопленная жидкостями и парами теплота при определенных условиях выделяется. Растения аккумулируют лишь ничтожную долю излучаемой энергии, причем с очень низким коэффициентом полезного действия и при неукоснительном соблюдении основных законов общей теории, в частности закона диссипации. Поэтому объяснение тому, что происходит в живых организмах, надо искать именно в этих законах, одинаково справедливых для всех явлений, включая информационные и биологические.
Таким образом, требуется строгое разграничение известных «энтропий». Лучше будет, если их станут называть по-разному. Один из классиков кибернетики Эшби сказал: «Движение в этих областях напоминает движение в джунглях, полных ловушек. Наиболее знакомые с этим предметом обычно наиболее осторожны в разговорах о нем».
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 158; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!