Эволюция на пальцах. Для детей и родителей, которые хотят объяснять детям

Никонов Александр Петрович

Все жрут друг друга – вот так, в общих чертах, устроена биосфера, то есть живая оболочка нашей планеты.

(Помимо биосферы, есть ещё гидросфера Земли – её моря и океаны. Есть литосфера – суша. Есть атмосфера – газовая оболочка, воздух, которым мы дышим. И есть техносфера – искусственная среда, построенная людьми, в которой мы обитаем, как разумный вид. Это я вас на всякий случай информирую).

А теперь перенесёмся обратно в кухню, где на столе стоит наша кастрюля и, оказывается, не является замкнутой системой, хотя и прикидывалась. Давайте поставим ее на огонь! Включим газ и будем нагревать чертову посудину.

В этой ситуации система уже совершенно явно стала незамкнутой. Мы буквально силком

закачиваем в систему кастрюля – вода энергию в виде тепла. Система откровенно открытая! И довольно простенькая, честно говоря. И что же мы видим даже в такой простой системе, где особо и меняться-то нечему, при активном нагнетании в эту систему энергии извне?

Там образуются активные, пусть и неживые, движущиеся структуры – кольцевые течения, которых раньше не было! Они называются конвекционными ячейками. В них циркулирует нагретая вода – сначала, поднимаясь, нагретые потоки воды отдают тепло в атмосферу в виде пара и таким образом охлаждаются, а затем снова уходят вниз греться. Так «живут» эти образования, так они рассеивают полученную тепловую энергию (рассеивание энергии называется диссипацией). Часть поступившей в кастрюлю энергии эти конвекционные ячейки сбрасывают (диссипируют) в окружающую среду, а часть тратят на себя, своё существование, свою работу. Они же ведь действуют, «живут», крутятся!

Рис. 7. Для простоты показаны всего три конвекционные ячейки в кастрюле, то есть три кольцевых потока воды, переносящих наверх поступающее снизу тепло. Научное название этих ячеек, к слову, – ячейки Бенара

По такому же принципу существуют и живые организмы. Разница между настоящей жизнью и «жизнью» ячеек в кастрюле – только в сложности диссипативных структур. Водяные потоки просты, а живая клетка очень сложна, но и она производит и рассеивает тепло в результате своей жизнедеятельности… Кстати, Пригожин, которого я упоминал выше, заметил и доказал одну интересную вещь. Оказывается, если в систему закачивать энергию, в ней образуются не просто новые структуры, но именно такие структуры, которые противятся наступлению хаоса, или, что то же, уменьшают общую энтропию. Другими словами, поступающая в систему энергия не рассеивается тупо в пространстве. Эти образования ее присваивают и тратят с максимальной эффективностью. А рассеивают совсем немного. Жадны до энергии!

На что же тратят эти структуры присваиваемую ими энергию? Да на свою жизнь! На поддержание себя в мире, который каждую секунду стремится их разрушить. Они постоянно, каждую секунду работают, чтобы противостоять второму началу термодинамики, которое стремится уничтожить любую сложность, любую организацию, рассеять информацию и превратить всё в хаос и бессмысленную кучу вещественного мусора.

Так работают ячейки Бенара – если не «кормить» их теплом горящего газа, они распадутся, им просто не на чем будет работать. А если человек перестанет есть и питать свое сложное тело энергией, то тоже умрёт и распадётся. У него не будет энергии на ежесекундную борьбу за свою сложность против уравнительного давления среды, за свою организацию, накопленную информацию, за свою выделенность из среды.

Живые системы находятся в устойчивом неравновесии со средой только до тех пор, пока борются за свою устойчивость – за свою жизнь. Бросили бороться – покатились вниз. А для борьбы нужна энергия. Ее живые системы добывают в этой самой среде, жестоко конкурируя друг с другом за добычу! Поэтому выживает и оставляет потомство лучший, сильнейший, самый приспособленный.

На этих словах мы плавно переходим от физики к биологии, а точнее, к механизму биологической эволюции. Приготовьтесь, пристегните ремни!

…Кстати, исходя из вышеизложенного, вы поняли, почему так важно убирать за собой? Потому что, собирая вещи и организуя в комнате порядок, вы работаете на жизнь. А раскидывая их и оставляя в хаотическом беспорядке, вы играете на смерть, в малых масштабах разрушая мир!

Глава 3. Три источника и три составные части эволюции

Итак. В открытую систему под названием планета Земля попадает куча энергии в виде солнечного излучения. Прекрасно! Греет наше Солнышко планетку! Но каким образом из мусора химических элементов образуется жизнь? Ведь наша аналогия с ураганом на автомобильной свалке всё равно осталась справедливой – ураган, хоть и очень энергичен, всё равно не сможет собрать автомобиль: автомобиль слишком сложен.

Да, не сможет. Но природа и не собирает сразу целую лисицу из грязи. Она работает иначе – движется маленькими шажочками, закрепляя один удачный результат и отбрасывая тысячи неудачных. Она глупая, но у неё в запасе миллионы лет на перебор вариантов.

Разберёмся с механизмом появления структур.

Ячейки Бенара в жидкости устроены просто: поскольку нагретая жидкость легче холодной, при нагреве от дна кастрюли она поднимается вверх, там отдает набранное тепло в атмосферу в виде пара, то есть самых горячих молекул жидкости, которые покидают кастрюлю. После этого чуть охладившаяся жидкость опускается вниз, чтобы опять набраться тепла. Так образуются круговые потоки. А как получается биологическое усложнение в природе? Откуда взялось такое разнообразие видов животных?

Механизм биологической эволюции, то есть изменения живого вещества, состоит из трех частей:

– наследственность;

– изменчивость;

– отбор.

Если эти три штуки есть в системе, значит, можно сказать, что в ней идёт эволюция по Дарвину. Давайте же с каждым из этих пунктов неспешно разберёмся: каждый из них по-своему прекрасен.

Наследственность. «Ты на кого больше похож, на папу или на маму?» – такой вопрос иногда задают взрослые дяди и тети детям. Ребенок обычно отвечает, не задумываясь, а задуматься бы стоило – почему вообще он должен быть на них похож? Он же самостоятельная личность, а не кусок, понимаете ли, мамы или папы!

Так вот, дорогие мои, биология уверенно утверждает: кусок! В том и состоит главная идея природы, что признаки родителей передаются детям. Не просто видовые признаки – две руки, две ноги и голова, – а конкретные детали, присущие родовой линии: нос картошкой, голубые глаза, группа крови, склонность к раннему облысению, музыкальный талант, высокий рост, черты лица и прочее.

Хотя все существа одного вида и имеют общие видовые признаки, однако в мелких деталях внешнего и внутреннего строения отличаются. Вот эти-то детали – анатомические или поведенческие – и передаются потомкам от их родителей. Поэтому когда дяди и тети говорят, что вы просто копия мамы или папы, пожмите плечами и объясните: «а что вы хотели, биология!»

Изменчивость. Поскольку мы живем в физическом мире, в котором неопределенность и непредсказуемость заложены в саму структуру бытия (об этом читай в моей книге «Физика на пальцах»), важно запомнить: в этом мире всегда есть и будут ошибки. В этом мире ничего нельзя гарантированно скопировать в абсолютной точности, всегда будут небольшие расхождения между копией и оригиналом. Мир несовершенен. И слава богу, зато он существует!

В книге информация записывается буквами. А где и на чём записана информация о человеке, о его индивидуальных признаках? Ведь где-то же должны содержаться сведения о том, что у ребёнка будут голубые глаза, как у мамы, и нос картошкой, как у папы? Когда в утробе матери формируется и строится тело будущего младенца, на основании каких планов оно строится? Где эти планы зафиксированы?