Информационные аспекты эволюции биосферы

В. И. Вернадский писал: «Жизнь для нас научно известна только как закономерная часть биосферы: жизнь вне биосферы не существует — есть нереальная абстракция» (В. И. Вернадский, 1980. С. 287). Он отвергал правомерность, казалось бы, очевидного представления о том, что свойства живого в полной мере присущи отдельному организму, перенося эти свойства на планетарную организацию жизни — биосферу. Дж. фон Нейман (1960), обсуждая идею создания самовоспроизводящихся автоматов, указывал на то, что в ходе процесса неизбежно уменьшение их сложности. Организмы же воспроизводят себя без уменьшения сложности, более того сложность живого постоянно возрастала. По Ю. Г. Пузаченко (2009) рост биологического разнообразия и общей организованности жизни в геологическом масштабе времени не может реализоваться без информационных взаимодействий живого вещества и среды. Чем сложнее организм, тем большую информацию извлекает из иерархической организованности биосферы.

Любой организм избирательно обменивается со средой веществом и энергией, но для этого он должен получать информацию о состоянии среды, «предвидеть» закономерности ее изменений в пространстве и времени. Информационные сигналы из среды обеспечивают согласованность вещественно-энергетического обмена с суточными, месячными и сезонными изменениями геофизических процессов.

Информационные сигналы регулируют процессы, протекающие внутри организма, взаимоотношения между организмами, взаимодействия организмов с геофизической средой и, наконец, взаимосвязи биосферы с ее космическим окружением.

А. С. Пресман (1976) считает, что слабые электромагнитные поля (ЭМП) — носители информации на всех уровнях иерархии биосферы. Электромагнитная сигнализация осуществляется из внешней среды организмам, внутри организмов, между организмами, в их группах, сообществах и в биосферу из космического окружения. ЭМП распространяются в любых средах обитания жизни — в речной и морской воде, в почве, в тканях организма, могут передаваться при любых метеоусловиях, на любые расстояния по планете. Все биосистемы реагируют на ЭМП. Земная атмосфера прозрачна для ЭМП.

Чувствительность к ЭМП возрастает со степенью усложнения биосистем: от макромолекул к клеткам, органам, организму. Возрастает от простейших организмов до хордовых.

Естественные ЭМП в биосфере простираются в широком спектре частот. Регулярно изменяющиеся ЭМП несут информацию организмам, обеспечивающую согласование ритмов их жизнедеятельности с периодическими вариациями геофизических факторов (освещенности, температуры, давления), а также информацию для пространственной ориентации организмов.

Углеродистые соединения и их производные широко распространены во Вселенной. Образование из этих «заготовок» живых организмов на нашей планете чаще всего рассматривается как самоорганизация с помощью случайных изменений и естественного отбора. Однако, по подсчетам Л. А. Блюменфельда (1974), вероятность случайного образования ДНК составляет всего 10⁸⁰⁰. Кибернетики утверждают, что самоорганизующихся систем в природе не существует. Прогрессивный направленный ход макроэволюции — усложнение организации биосферы, проявляющееся в увеличении многообразия видов. Совершенствование взаимодействий между организмами, группами и, наконец, всей живой природы с неживой, по-видимому, недостаточно объяснить только случайностью и отбором.

Протопланетный этап развития Земли был связан только с извлечением энергии из космического пространства — лучистой энергии Солнца, энергии космических лучей и т. д. По мере образования земной коры и атмосферы из космической среды извлекается не только энергия, но и «порядок» — организация. Это проявляется в ритмичности, ориентированности, симметрии атмосферных, магнитосферных и ионосферных процессов, причем все проявления пространственновременной организации биогеосферы отражают соответствующую организованность солнечных и космических процессов. На этой энергоинформационной стадии формирования биосферы космическая энергия и информация воспринимаются «по одному каналу» — информация слита с энергией, утилизирующейся в процессах образования зональных структур Земли. На данной стадии и возникали, по-видимому, простейшие органические вещества как закономерная часть геохимических процессов в земной коре и атмосфере.

Новая стадия началась с формирования гидросферы (Мирового океана) — водного раствора органических и минеральных соединений, которая становится «колыбелью жизни». Гидросфера — гетерогенная неравновесная система; современные экспериментальные и теоретические исследования приводят к следующим заключениям о свойствах воды:

• —вода — это кооперативная система, в которой всякое воздействие распространяется «эстафетным» путем на тысячи межатомных расстояний, т. е. имеет место дальнодействие;
• —в водной среде могут образоваться и длительное время сохраняться метастабильные системы (например, гексоаквакомплексы кальция), придающие ей чувствительность к слабым внешним воздействиям;
• —образование таких структур, а также большого количества центров кристаллизации может происходить в результате активации различными физическими воздействиями, особенно электромагнитными;

—вода может активироваться ЭМП земного и космического происхождения.

Первичная гидросфера могла активизироваться корпускулярными и электромагнитными излучениями Солнца, космическими лучами, грозовыми разрядами и т. п. Излучения стали носителями пространственно-временной информации, накапливая которую гидросфера образовывала кооперативную систему первичной жизни. Примитивные одноклеточные образовались путем симбиоза «доорганизмов», что также происходило в соответствии с принципами пространственновременной организации под влиянием космической информации.

Комплекс одноклеточных организмов способен преобразовывать среду. По В. И. Вернадскому, появление жизни на планете было одновременно началом эволюции жизни и биосферы. Биосфера способна извлекать информацию из космического окружения, на фоне относительной устойчивости вещественно-энергетических показателей усложняется ее организованность.

В процессе эволюции повышается организованность живых организмов, возрастает запас внутренней информации, что открывает новые возможности для поглощения дополнительной информации.

По гипотезе В. П. Казначеева, Е. А. Спирина (1991), электромагнитное поле, распространенное в околоземном космосе, генерируемое излучением Солнца, играет фундаментальную роль в эволюции биосферы и принимает обязательное участие в процессах жизнедеятельности. В процессе эволюции живого вещества электромагнитные поля превратились в важнейшую информационную систему. Уже на первых этапах эволюции живого вещества развитие способов усвоения биосистемами вещества и энергетических потоков регулировалось компонентами электромагнитной среды. С внешней электромагнитной средой взаимодействовали потоки электромагнитных излучений, которые испускали живые системы. Совокупность внешних и внутренних электромагнитных потоков, образующая единую электромагнитную биогенную среду, действовала как важный фактор образования механизмов трофических систем, регуляции магнитно-энергетических потоков внутри сообщества организмов. Динамика этого космопланетарного электромагнитного поля, вероятно, существенно усложнялась с эволюцией жизни, особенно по мере развития социальной деятельности человека. Таким образом, на протяжении эволюции биосферы действовала как важнейший фактор совокупность различных электромагнитных и других полей, создаваемых потоками космических излучений и излучений собственно живого вещества. Природа совокупного электромагнитного поля биосферы в настоящее время исследована недостаточно. Можно лишь утверждать, что это поле сопровождает жизнедеятельность клетки с момента ее возникновения, а далее организует и определяет организацию, направленность атомно-молекулярных и материально-энергетических потоков на клеточном уровне.