Кувшин Маслчет – психология от страха боли до совести. Второе издание, исправленное

В ходе случайных результатов Эволюции появляются новые химические реакции, в которых тепловые, газовые (атмосферы) и световые воздействия Солнца преобразуются в питательные вещества для роста органических молекул и их обособленных групп. Эти реакции фотосинтеза и их реакции-предшественники обеспечивают известные энергетические основания для устойчивости молекулярных комплексов и их возможного роста в продолжение некоторого времени. Накопление энергии в химической форме внутри групп, вместе с дополнительными реакциями последующего расходования энергии образуютфункцию энергообеспечения для Жизни – поиск, извлечение, формирование запасов энергии и их использование.

Функция энергообеспечения может увеличивать время существования таких систем. Она способна продлить время жизни через рост безопасности и вероятности выживания агрегата при конкуренции за жизнь и пищу.

Потому стихийное выживание, как мы видим, кратко представимо в виде трех функций Жизни: 1) сбора, поиска и выработки энергии, 2) обеспечения безопасности и 3) размножения выживших наилучших вариантов организмов в среде в процессе их взаимодействия между собой и со средой в целом. Функции Жизни это то, что должны делать объекты Жизни, чтобы выжить, но они этого «не знают», а только исполняют.

Как следствие живое развивается через совершенствование организма. Что живет дольше, безопасней во взаимном «поедании» друг друга (такое употребление именуется «биоценоз»), что размножается быстрее и эффективнее, что использует энергию среды, включая и другие виды Жизни, то и оказывается на вершине пирамиды Живого. И на всякий момент времени всё вместе Живое есть результат прошедшего в Эволюции приспособления к среде выживших. Потому Живое усложняется в эволюции. Процесс выживания обеспечивает отбор наилучших форм организмов. Материал живого в локальных границах сред оказывается пригодным для случайных модификаций при изменениях среды. Живое – результат влияний среды на появление, изменение и разрушение живого и его отбора, то есть увеличения роли лучших и дольше живущих вариантов.

Определение: Жизнь – форма сосуществования высокомолекулярных органических организмов (особей), характеризующаяся наличием трех (адаптивных) функций: 1) получения и потребления энергии из среды, 2) обеспечения безопасности от разрушающих действий среды и 3) воспроизводства (размножения) новых организмов с передачей (наследованием рекурсивно) всех трех указанных функций для сохранения или роста количества взамен погибающих.

1.1.5. Адаптация как принцип отбора Живого и модель Винера

Выше мы говорили, что всякое Живое как вид (генотип – наследуемая форма) есть результат отбора, то есть прошедшего в Эволюции приспособления к среде. Приспособление есть основной процесс. Его удобней именовать «адаптацией», что по латыни «adapto» означает «приспособлять».

Общая модель приспособления к среде или адаптации абстрактной системы дана работами Норберта Винера в 1948 году, см. рис. 1.1.[4 - Идея имеет множество предшественников, начиная с XIX-го века в различных областях знаний, но модель математика Винера совпала с началом практической массовой реализации искусственных (технических) систем такого типа.] [Винер Н., с. 13].

В чем суть модели адаптации. Система, например, организм, существует в естественной среде. Некий измеритель в системе находится в режиме постоянного мониторинга среды. Он измеряет отклонение параметра окружающей среды от некоторой нормы, характерной для данной системы. Выявленное отклонение запускает функцию прямого действия для адаптации системы. Функция прямого действия – это некоторое поведение в системе для приведения её к равновесию со средой. Есть и отдельная функция для остановки прямого действия. Она именуется функцией обратного действия. Для остановки прямого действия в организме могут работать иные датчики, чем датчики, запускающие прямое действие. Но Винер имел изначально более простую (техническую) систему, которая останавливается от того же датчика. В современной психологии и в психофизиологии эти процессы нередко именуются активацией и инактивацией.

Рис. 1.1. Цикл адаптации по Н. Винеру

Процессы адаптации в эволюции, как и все функции живого, развиваются системно. Параллельно, см. рис. 1.1., развиваются 1) датчики среды, 2) прямые процессы и 3) тормозные процессы. Всякий дисбаланс развития трех частей проявляется через неэффективные жизненные процессы и потому немедленно отсекается отбором.

Какое отношение имеет к представленным и обоснованным выше трем функциям Жизни описанная модель адаптации Винера? Каждая из функций Жизни выполняется в режиме адаптации, представленном моделью Винера. Если для отдельного живого объекта не хватает энергии, безопасности или воспроизводства (по воспроизводству ситуация сложнее), то каждый объект запускает поведение (прямое действие) для обеспечения и компенсации выявленного недостатка. Три функции Жизни определяют суть Жизни как явления, а адаптация оказывается инструментом исполнения этих функций.

А природа третьей функции – воспроизводства, её сложность была предметом огромных забот физиков и биохимиков в попытке проследить химическую эволюцию до организма уровня Клетки и понять причину и механизм появления ДНК-РНК наследственности. Для непосвященного в биохимию и в функционирование передачи наследования (как она есть) до недавнего времени эта тема была предметом огромной неопределенности. Более того, представление о порядке появления алгоритма наследования отсутствовало и у большинства специалистов, перегруженных множеством разнородных деталей исследований и конкурирующих гипотез пребиотической (до появления Жизни) Эволюции.

Не будем говорить здесь о порядке появления функций Жизни – это дело специалистов.

Однако самые последние публикации открытий в их в минимально популярном виде дают возможность дать и получить общее представление о динамике появления первых механизмов наследования без тонкостей биохимии. Суть важнейшего в первом ПОЯВЛЕНИИ ЖИЗНИ события можно представить как переход от циклических процессов реакций создания (появления) и разрушения (гибели) органических веществ к воспроизводству объекта, который объединяет в своем существовании и то, и другое как продуцирование или репликацию.

1.1.6. Воспроизводство как катализ в Мире РНК

Организм в научном понимании состоит из белков, а белки состоят из аминокислот. Каждая аминокислота – соединение 1) углерода с кислородом (карбоксильных групп, где carbo – уголь, а «оксиль» – кислород) и 2) аминных групп двадцати типов – азота с водородом, требующим участия воды. Белки тела образуют клетки. Каждая клетка живет от часов до двух суток и за время жизни копируется с помощью генетического кодирования посредством двух типов специальных органических групп – макромолекул в виде вариантов нуклеиновой кислоты ДНК и РНК (число атомов до нескольких миллионов)[5 - РНК – рибонуклеиновая кислота. Рибо – приставка от имени органеллы «рибосомы» в клетке, где находятся и формируются макромолекулы РНК.]. Эти макромолекулы состоят из последовательности звеньев, которые кодируют наследственную информацию для построения белков при копировании клеток в организме.

ДНК содержит всю информацию о клетке как архив данных наследования, а РНК является, как понималось ранее в науке, промежуточным средством для копирования и формирования (синтеза) новых белков, прежде всего, для создания белков при воспроизведении новой клетки.

Но представление о значении РНК перевернули исследования ученых (США и др. стран) во второй половине XX-го века. Известное до того материалистическое «коарцерватное» (капельное) направление идей появления Жизни Опарина-Холдейна получило развитие в результатах новых генетических исследований. Карл Вёзе (Carl R. Woese) сличил составы РНК у разных представителей живого микромира [Woese C., 1967]. Он предположил возможность самоусложнения РНК как независимого объекта эволюции. Он же свел классификацию простейших форм Жизни на самом высшем уровне к трем доменам (надцарствам): архей, бактерий и эукариотов. Через год Лесли Орджел (Leslie E. Orgel) пришел к выводу о способности РНК к самостоятельной репликации без участия белков [Orgel L., 1968]. Он провел опыты c приспособлением самих РНК к введенным ядам.

Пол Берг (Paul Berg) обнаружил органических предшественников молекулам РНК в их активности и функциях. Он исследовал рекомбинации ДНК, мутации и их искусственное воспроизводство (1972), то есть разборки и сборки групп нуклеотидов – склеивания участков генетического кода. Фредерик Сенгер (Frederick Sanger) создал способы анализа динамики или истории ДНК в эволюции, то есть «вычисления последовательности» (sequencing = секвенирования) частей кода в процессах изменений ДНК. Оба вместе с Уолтером Гилбертом (Walter Gilbert), работавшим с Сенгером, получили за это втроем Нобелевскую премию в 1980-м. А в 1982 году Томас Чек (Tomas Cech) и Сидни Олтмен (Альтман) открыли каталитическую способность РНК (Нобелевская премия 1989). Это свойство объяснило формирование Жизни как особой химической надстройки управления биохимическими реакциями или «реакции над реакциями». Общий результат позволил Уолтеру Гилберту в 1986 году назвать полученное представление о роли каталитической функции РНК в появлении Жизни «гипотезой Мира РНК» [Gilbert W., 1986].

Что же означает каталитическая способность РНК?

Химические реакции в природе идут естественным образом при случайном соединении реагентов. Всякое химическое взаимодействие означает рост энтропии (беспорядка) и выделение излишней энергии как результата. Однако во многих случаях для реакций и выделения лишней энергии требуется участие третьих веществ или условий. Такие третьи – естественные или примененные человеком – именуются катализаторами. Они снижают порог запуска реакций. Но их особенность в том, что они сами не исчезают и не реагируют – иначе они были бы простыми участниками таких реакций. Ржавчина на железе – результат воды как катализатора – ускорения окисления (соединения с кислородом и образование окисла железа) с помощью воды. То же случается и в химии белков – живого. Катализаторы реакций в мире органических веществ именуют ферментами (греч. закваска) или энзимами. Это белковые вещества (молекулы или их агрегаты), пригодные для ускорения химических реакций в среде белков. Позже такие катализаторы мы назовем организмом. Но это не простые добавки, а многомолекулярные соединения в составе тысяч и миллионов молекул.

Мы продемонстрируем идею катализированной реакции в виде буквенной модели, чтобы не приводить примеры с названием химических веществ. Подлинные примеры лишь затруднят понимания смысла, суть явления. В анализе каталитической реакции сырье для неё – сами реагирующие вещества – именуются субстратами, а результат реакции – продуктами. Пусть субстраты A и B пригодны для взаимодействия и выработки продуктов C и D лишь в случае присоединения фермента, обозначаемого буквой F. Естественно, такие реакции возникают в случае неустойчивых комбинаций (растущей энтропии), в которых реакция (A + B) идет с выделением энергии. Фермент F снижает энергетический порог реакции или ускоряет операцию, выступая как выборочный ключ к запуску.

Катализ. То, что Человек в производственной практике обнаружил в катализе, было достижением, стало использоваться в химии, но само по себе не вызывало внимания. Но внезапно ферментация сама оказалось в центре не только биохимии, но и философии развития Жизни.

Ниже чисто условно приведена модель действия фермента F при осуществлении реакции взаимодействия субстратов A + B. Два субстрата вступают с собой во взаимодействие в присутствии фермента F. В результате возникают продукты реакции C + D и возобновленный или оставшийся неизменным сам фермент F. Говоря обобщенно, тройка A + B + F преобразуется в C + D + F, где F выходит «сухим из воды» (реакции).

До нового взгляда на воспроизводство жизни фермент представлялся пассивной добавкой и условием другого и важного. В новом понимании природы фермент осознается как самое важное. Фермент – инициатор реакции или объект, управляющий реакцией, или образно говоря «реактор реакции». Такая ферментация минимально двухфазная. В ней на первом этапе выделяется энергия освобождения, а на втором эта энергия (или её часть) поглощается восстанавливаемым объектом F.

В новой интерпретации объект F извлекает энергию из доступных (подчиненных) объекту-ферменту материалов среды A и B для продолжения своего существования, то есть своего воспроизводства посредством взаимодействия с A-B средой. И это революция в химии и в самой жизни природы.

Чем отличается фермент (или энзим) – катализатор в случае, когда им оказывается РНК, от всех других белковых катализаторов? Он включает наследственный код для копирования свойств наследования. Следовательно, каталитическое применение F=РНК является природным в среде A-B воспроизводством (репликацией) наследственного кода и самого объекта. Так макромолекула РНК в функции катализатора оказывается саморазмножающимся, то есть автореплицируемым в среде объектом. Не трудно себе представить, что за воспроизводством объекта с наследуемыми свойствами может стоять и расширение (использование, потребление) материалов среды. Процесс воспроизводства совершенствовался и увеличивал длительность существования ферментного многомолекулярного комплекса F. Потребление материалов среды могло означать и накопление запасов энергии, и безопасность – оболочку и средства борьбы с опасными элементами среды E, G и т. п. Сам РНК-код, улучшаемый в отборе как некое ядро, мог развивать и строить вокруг ядра вспомогательные части (органеллы) для энергетической поддержки и мембрану – оболочку внешней безопасности от опасных воздействий среды.

Такой вывод сделали биологи и позже провели множество экспериментов, повторяющих и расширяющих эти результаты. Все они дают основания полагать, что главным и ранним исполнителем-копировщиком и средством копирования в клетках в некоторый момент пребиотической (чисто органической еще не живой) эволюции стала именно макромолекула с начальными свойствами наследуемости. Таким образом РНК – первая структура, адаптирующаяся в среде химического и энергетического разнообразия как реплицируемая (передающая свойства), потребляющая энергию среды и совершенствующая устойчивость и безопасность. Две последние функции, надстроенные над репликацией, означают адаптацию к среде, и потому их носитель оказывается объектом Живого.

1.1.7. Отличия адаптаций организма от его функций

И сразу оговоримся – мы отличаем адаптации организма от бытового представления его (организма) функций.

Биология – наука о живом – довольно часто и много изучала отдельные функции живого и функции действия его частей и органов (на среду). С понятием функции в истории познания прямо и через измерения исследователи связывают причину явления и его следствие. Функция в математике и в технике представима как преобразование от аргумента к её значению или как сигнал на выходе «черного ящика» (преобразователя) при подаче на него входного сигнала.

Функциональный принцип в методологии «условных рефлексов» использовался в физиологии «нервной деятельности» для изучения рефлекса или реакции организма в ответ на воздействие стимула или сигнала. Это чрезвычайное упрощение, именуемое бихевиоризмом [Четвертаков С. А., 2011e]. Но методология удобна для экспериментов и измерений.

В случае Живого простые функции есть только фрагменты прямого действия от каких-либо процессов адаптации или более сложных ситуаций. Точно такую же методологическую роль (явной причины) порой играют и эмоции, применяемые в науке взамен потребностей. И исследователи (как и читатели) в психологии в наше время и каждый раз, изучая отдельную функцию организма, просто обязаны представлять или пытаться понять значение и место всякой функции в соответствующей системе (цикле) адаптации. Все функции как-то встроены в адаптации и не могли появиться в эволюции иным образом[6 - Исключения представляют атавистические части органов, утративших в эволюции свое значение, но не мешающих существованию организма.].

Начиная от циклов адаптаций внутри отдельной клетки, организм как целое приспосабливается и регулируется через множество надстроенных друг над другом адаптивных процессов. Адаптации более высокого уровня используют интегральные сигналы запущенных снизу (восходящих) адаптационных процессов и одновременно управляют (с помощью нисходящих сверху команд) нижними процессами ради сохранения организма в целом.

И цель науки связать множественную функциональность организмов в целостность адаптационных процессов. Сами процессы организма образуют иерархию уровней адаптации: молекулярных, субклеточных, клеточных, органных, системных в организме, в том числе гуморальных (посредством переноса в крови), организменных относительно внешней среды – это и есть «поведение». И нас будут интересовать последние. А выше существуют еще надорганизменные адаптации, то есть взаимодействия между особями – на внутривидовом, популяционном, экосистемном (то есть между видами внутри Царства Живого) и биосферном (то есть внутри всего Живого, включая растения и др.) уровнях.

«А три функции, данные автором в определении Жизни?» – спросит читатель. Вопрос имеет ответ. Он дан ниже. Но здесь можно ответить кратко.

Функция безопасности Живого расслаивается на множество адаптивных процессов для всех форм Жизни, включая и Человека. Эта функция у Животных начинается со страха боли (он известен исследователям как ориентировочно-оборонительный рефлекс). Но высшей формой (личной безопасности) Человека, как узнает читатель, окажется не что иное, как совестная тревожность.

Функция энергообеспечения у Животных проявляет себя, прежде всего, через голод – важнейшую физиологическую потребность. А другими адаптациями законно считаются – жажда и выведение шлаков, знакомые всем с детства. Как всё устроено у растений, мы обсуждать не будем. Но, несомненно, это тоже адаптивные процессы. К ним у животных и человека надстраиваются смежные процессы. Это одновременно «тревоги», связанные с добычей, производственным трудом и распределением продуктов, включая добычу энергии. Потому и обеспечение энергией у человека (и шире – средствами комфорта) оказывается тоже набором надстроенных адаптивных процессов.

И наконец, функциявоспроизводства у животных, как и у человека, также реализуется системой природных адаптивных процессов, что показано в 3.7.

Потому можно сформулировать свойство: три функции Жизни в определении Живого являются адаптивными процессами или их целыми комплексами. У Человека появится еще одна функция, которая отсутствует даже у высших Животных. Четвертая функция тоже адаптивна, но в особом смысле[7 - Смысл четвертой функции нельзя объявлять без основания – он требует нашего аккуратного движения по предложенному пути. Если его мысленно не пройти, то в наше время разбитых и склеенных фонарей, смысл будет восприниматься фантастикой.].

1.2. Появление нервной системы и психики в Эволюции

В Эволюции нас интересует момент и причина появления важной здесь специализированной функции живого – психики. Давайте проследим, когда и под действием чего у Живого (и какого Живого) появляется нервная система, а потом и её центральная часть – мозг, то есть почти всё, «как у людей». Здесь у психологов важное отличие. Они видят психику и её материальную основу как уникальную самоценность. А специалист по системам управления к Живому и к психике относится как к одному из опытных образцов, изготовленных на фабрике адаптивных систем под контролем Эволюции – полномочного представителя природы. Тогда все обнаруженные в развитии функции построены адаптацией к среде и отражают себя исключительно в приспособлении.

1.2.1. Специализация материалов и клеток

Развитие живого в эволюции происходит стихийно и в сторону усложнения. О периоде химической эволюции до появления Живого уже сказано в 1.1.

К катализаторам-рибозимам (РНК) в эволюции присоединяются первые обслуживающие специализированные белковые ткани. Живое в доменах архей образуется в еще экстремальных средах планеты: горячих, кислых и щелочных средах. И археи могут дополняться механизмами воспроизводства – рибосомами и оболочкой с функциями энергообеспечения и безопасности. Окружающие архею жиры (липиды) формируют мембранную оболочку. Жиры служат так же хранению энергии и питанию. Позже в домене бактерий появляются особая ядерная зона для РНК и органеллы как подсистемы безопасности. На высшем уровне в домене эукариот (полноядерной клетки) из ядерной зоны прокариот образуется сложное ядро и несколько органелл – подсистем обеспечения клетки по всем функциям Жизни. Эукариота пригодна к объединению в многоклеточные структуры. И от домена (надцарства) эукариотов в различных средах питания, в эволюции возникают многоклеточные организмы и дифференциация клеток.

1.2.2. Специализация органов многоклеточных

Новый этап – многоклеточные организмы. Основным процессом их развития становится специализация клеток в организме. Однотипные клетки вместе именуются тканями, а возникшие комбинации тканей образуют органы, исполняющие важные специализированные (адаптивные) функции организма. Органы вместе образуют взаимодействующие подсистемы организма. Все подсистемы функционируют как адаптивные системы, надстроенные над адаптивными процессами внутри клеток.

Важнейшим исходным фактором развития всех специализаций в многоклеточных организмах на всех уровнях, начиная от специализации отдельных клеток, оказывается тип питания самих клеток, то есть способ извлечения энергии организмами. Но сам тип питания развивается и надстраивается как отражение изменений внешней среды. И это необходимо показать.

Типы питания Эволюции образуют, как представляет систематика, различные Царства. Для нас важно значение двух ведущих Царств: Первое это Растения или автотрофы – производители энергии для своей жизни из неживой природы, прежде всего, фототрофы. Они используют в качестве источника углерода углекислый газ – CO