Саморазвитие природы

Морфогенетические коды, способствующие соединению друг с другом составных частей природы

Термин "морфогенетический код" заимствован мной у английских ученых, занимающихся исследованием строения биологической клетки (Албертс и др., 1994). Каждые две соседние клетки определенного вида биологической ткани соединяются по определенной системе контактов, названной морфогенетическим кодом. Эта система контактов располо­жена на внешней стороне плазматической мембраны, вмещающей все Внутреннее содержимое клетки. Среди межклеточных соединений вы­деляются запирающие соединения, прикрепительные и коммуникаци­онные контакты, необходимые не только для соединения клеток, но и для передачи веществ и электрических сигналов через мембраны. Вся эта система соединений расположена на поверхности клетки таким об­разом, что в ней всегда можно определить "верх" и "низ", и, кроме того, она обладает неограниченно большой возможностью комбинации в пространственной ориентировке участков соединений. Действие систе­мы соединений-рецепторов основано на многократном увеличении си­лы связывания клеток за счет одновременного соединения многих ре­цепторов на поверхности соседних клеток и расположенного между ними внеклеточного матрикса. У каждой клетки имеется определенный спектр специфических рецепторов склеивания для других клеток и мат - рикса, а также их определенная концентрация и распределение на кле­точной поверхности. Это и будет определять суммарное сродство, с которым клетки связываются друг с другом и с матриксом. Именно этот спектр и есть морфогенетический код, который определяет, как клетки организуются в ткани. Причем у клеток каждой части тела - печени, почек, кожи, сердца и т. д. - имеется свой индивидуальный морфогене - тический код, который позволяет им соединяться именно в эти органы. А клетки разных органов по этой же причине соединяться не могут.

Понятие о морфогенетическом коде соединения биологических клеток мной распространено и на другие типы соединений объектов природы, но я даю ему более расширенное толкование. Код не только связан с чисто морфологическими особенностями соединяющихся по­верхностей, но и обусловлен более широкими генетическими свойства­ми объектов. В соответствии с этим я предлагаю следующее определе­ние.

Морфогенетический код соединения отдельных составных частей объектов природы или преобразования одного в другой - это сочетание факторов морфологического взаимного соответствия их соедини­тельных контактов и/или внешних факторов действия различных сил (гравитационных, электрических, магнитных, электростатических), температуры, давления и т. д., которые способствуют объединению составных частей в целостный объект или превращения одних объек­тов в другие.

Рассмотрим это на примере неорганической природы, что мне как геологу ближе.

На атомно-молекулярном уровне морфогенетический код пред­ставляет собой систему соединений отдельных атомов в молекулы.

Эту систему можно назвать атомно-молекулярным уровнем мор - фогенетического кода (1-го порядка). В нее входят типы связи - кова - лентная, ионная, металлическая и др. Казалось бы, любое соприкосно­вение двух атомов должно привести к их соединению в молекулу, если исходить из этих представлений о связях. Но изучение химических ре­акций показывает, что молекулы новых веществ образуются не при ка­ждом соударении атомов. Считается, что для их соединения необходи­мы достаточно высокая энергия соударения атомов и столкновение их определенными реакционноспособными частями поверхности при оп­ределенной ориентировке относительно друг друга - так называемый стерический фактор. Поэтому для атомов вероятность достигнуть тако­го соответствия очень мала, так что одновременно в соединение вступа­ет только очень незначительная их доля - 10-15-10-20 от общего числа.

Непосредственная причина того, каким образом соединение ато­мов в молекулы или разных молекул друг с другом обусловлено влия­нием стерического фактора, находится в области гипотез. Вероятно, это следствие влияния связей, характеризующихся определенной направ­ленностью в пространстве. Однако, в принципе, стерический фактор есть проявление определенного морфогенетического кода, подобного соединению биологических клеток, так как скорость и прочность этого соединения индивидуальны для каждой пары соединяющихся атомов.

При формировании твердых кристаллов отдельных минералов из жидкости или газа в морфогенетическом коде появляются и новые свя­зи. Эту часть кода можно назвать кристаллохимическим уровнем (2-го порядка). К числу таких связей относятся упоминавшиеся выше коор­динационное число ионов, способ их упаковки в кристаллической ре­шетке, кристаллохимическая структура минералов. На это соединение влияют также и внешние факторы - температура и давление, при кото­рых устойчивыми будут определенные типы минералов. Иными слова­ми, собственно мофологическое соответствие "стыковочных узлов" молекул и атомов в составе кристаллической решетки может реализо­ваться только при определенных внешних условиях, являющихся также составной частью морфогенетического кода, так как без этих условий образования минерала не состоится.

Минералы являются составной частью горных пород, слагающих земную кору. Поэтому с образованием пород связан третий уровень морфогенетического кода, который можно назвать породным (3-го по­рядка). Здесь исключительное значение приобретают внешние усло­вия - температура, давление, силы гравитации. При кристаллизации интрузивных пород важнейшее значение имеет последовательность кристаллизации минералов в зависимости от температуры, химического состава расплавов, различие в удельном весе минералов в процессе их гравитационного осаждения и т. д. При формировании метаморфиче­ских пород решающую роль играют температура, давление, химический состав первичных пород, за счет изменения которых они образовались. На образование осадочных пород влияют гравитационные силы, рас­творимость химических компонентов в воде при определенных темпе­ратурных и окислительно-восстановительных условиях.

Четвертый, самый высокий, уровень морфогенетического кода - уровень самоорганизации земной коры (4-го порядка). К генетическим признакам предыдущих уровней добавляются еще факторы планетар­ного масштаба, влияющие на дифференциацию вещества в масштабе всей земной коры, характер подкоровых вязких потоков мантийного вещества, гравитационные процессы расслоения земной коры, зарожде­ние магматических пород и перемещение их в верхние зоны земной коры и т. д.

Таким образом, среди морфогенетических кодов самоорганизации неорганической природы можно выделить четыре уровня:

1) атомно-молекулярный (1-го порядка);

2) кристаллохимический (2-го порядка);

3) породный (3-го порядка);

4) самоорганизации всей земной коры (4-го порядка).

Собственно морфологическая часть кода присуща только кодам на

Атомно-молекулярном и кристаллохимическом уровнях. Это способы соединения атомов в молекулы и укладка их в кристаллической решет­ке минерала. В морфогенетических кодах породного уровня и уровня самоорганизации земной коры и частично кристаллохимического уров­ня доминирует генетическая часть кода, которая определяется как сум­ма генетических признаков, способствующая образованию того или иного субъекта природы.

С наибольшей достоверностью можно выявлять морфогенетиче - ские коды кристаллохимического и породного уровня, так как это коды пород и минералов, которые человек может наблюдать непосредствен­но: визуально или под микроскопом, ощущать, взвешивать, определять твердость, цвет, вкус и т. д. Их генетические признаки могут быть про­верены экспериментально в лабораторных условиях.

Морфогенетические коды атомно-молекулярного уровня самоор­ганизации природы нельзя определять непосредственно, можно только строить более или менее обоснованные предположения косвенным ме­тодом, основываясь на визуально наблюдаемых в природе явлениях. Например, планетарная модель атома была предложена Бором на осно­вании наблюдения вращения планет вокруг Солнца. Непосредственно ядра атомов и электроны, а также и атомы в целом изображают как уп­ругие шарики, хотя в действительности это, вероятно, гораздо более сложные образования. Действие сил притяжения-отталкивания на атомно-молекулярном уровне тождественно наблюдаемому притяже­нию-отталкиванию магнитных горных пород и минералов. Предполо­жения и гипотезы научно обоснованы, если подтверждаются в резуль­тате исследования природных объектов.

Процесс формирования земной коры настолько длительный и большой по масштабам, что человек наблюдать его непосредственно не может. Но историю этого процесса и все элементы морфогенетического кода можно восстанавливать по признакам, сохраняющимся в горных породах. Достоверность этого восстановления зависит от полноты со­хранности этих признаков и физической возможности их наблюдать на поверхности Земли или в горных выработках и керне буровых скважин. Некоторые элементы становления земной коры можно и непосредст­венно наблюдать в природе: извержения вулканов, землетрясения, вы­ходы горячих источников, отложения осадков в водных бассейнах и т. д. Изучая их, можно судить и об аналогичных процессах далекого про­шлого Земли - так называемый метод актуализма.

В идеальном случае желательно было бы знать полностью весь морфогенетический код того или иного субъекта природы, который способствовал его возникновению. Например, для гранита хотелось бы знать, какие температуры, давления, гравитационные силы и другие факторы привели к объединению в одну породу кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата, биотита (или амфибола). Далее необходимо проследить, какие параметры повлияли на построение кристаллохими - ческой структуры решеток этих минералов и, наконец, каков морфоге - нетический код на атомно-молекулярном уровне их образования. Прак­тически же при геологических исследованиях изучение кодов на атом - но-молекулярном уровне почти не проводится, так как они принимают­ся как постулаты или законы. Объектом более частых исследований являются коды на кристаллохимическом уровне, особенно касающемся генетических признаков образования отдельных минералов. По сущест­ву, главным объектом исследования являются морфогенетические коды на породном уровне и уровне самоорганизации земной коры, так как именно эти признаки могут непосредственно наблюдаться и анализиро­ваться человеком. Минералы и слагающиеся ими горные породы и по­лезные ископаемые используются человеком в своей практической дея­тельности, поэтому важно знать всю сумму их генетических признаков, чтобы проводить их успешные поиски на земной поверхности или в земных глубинах, доступным горным выработкам.

Здесь была дана характеристика морфогенетических кодов для не­органической природы. Но в подобной же форме они могут быть рас­смотрены и для органической природы. Можно, например, выделить морфогенетические коды атомно-молекулярного, клеточного уровня и уровня самоорганизации организмов и растений в целом.