自然の進化

イゴール・スンチェレイと一緒に

この研究は、ダーウィンの進化論を無生物に拡張し、生物学的進化が自然の発達の段階の1つであることを示し、その後の進化の発展の方向を予測しようとします。 さらに、著者は生命の定義とその進化的意味のバージョンを提供します。

1進化の第1レベルと第2レベル

「進化」という用語は、通常、物質の単純な状態からより複雑な状態への移行と同時に、より完全な状態への移行と呼ばれます。 進化は、物質の発生過程を「前方」と見なし、物質の発生の複雑な状態から単純な状態への「後方」の逆の過程を分解または劣化と呼びます。 とりあえず、直観的な理解レベルで「前進」の方向を残しますが、進化のより正確な定義を以下に定式化します。

無生物は進化しますか？ 無生物のよく知られた状態を考えてみましょう：

1. 素粒子;
2. 化学元素の原子;
3. 分子。

次の各状態は、前の状態よりも完全で複雑であると考えることができます。 理解の直感的なレベルでは、動きの方向「前方」が存在します。これは、少なくとも無生物の進化があったことを意味します。 ダーウィンの生物学的進化の主な要因を思い出してください。

1. 存在のための闘争;
2. 自然選択;
3. 遺伝的変動。

以下の疑問は、無生物の自然の進化の可能性の仮定から生じます。 彼女の主な要因は何ですか？ 次のように思われる仮説を提示しましょう：生物と無生物の性質の進化の駆動因子は同じであり、それらの違いは行動のメカニズムのみです。 それをテストするために、生物学的進化の3つの主要な駆動要因を任意の物質オブジェクトのより一般的な形式に再定式化し、ダーウィンがおそらくデフォルトで意味する4番目の要因を追加します。

1. 存在の現在の形態を維持するための、不可避の変化に対するオブジェクトの抵抗。
2. オブジェクトの存在の形での量的または質的な変化。
3. 避けられない変化に対するオブジェクトの抵抗の方法の変更。
4. オブジェクトの存在条件を変更する。

図1は、進化的要因の条件付きのアクションのシーケンスを示しています。 実際、それらはすべて、もちろん同時に行動します。

図 1。

明らかに、進化の駆動因子の修正された定式化は、生物の存在形態に適用されたときにダーウィニズムの駆動因子と同等のままでした。 2つの定義を紹介します。

最初のレベルの進化は、無生物の自然の進化の方法です。
第2レベルの進化は、ダーウィンの生物学的進化の要因に基づいた自然の進化の方法です。

両方のレベルでの進化要因の一般的な本質は、次のように定式化できます。変化する外部条件に最も適合した物質オブジェクトのみが、現在の存在形態を保存します。 この意味で、第1レベルと第2レベルの進化要因は同等です。 最初のレベルで、より一般的な形で再定式化された進化的要因の作用メカニズムを考えてみましょう。

現在の存在形態を維持するための、不可避の変化に対するオブジェクトの抵抗

最初の要因の意味は、物質がその変化に抵抗することにより、達成された状態を維持しようとすることです。 反対は時間の停止を意味するため、変化は避けられませんが、変化に対する抵抗は変化の種類に影響します。

不可避の変化に対する無生物の物体の抵抗のメカニズムは、ニュートンの第3法則に基づいています-作用の力は反作用の力に等しくなります。 変化をもたらす力は、変化に対する抵抗の反対の力に対抗します。たとえば、固体材料の物体は、外力に対抗することで形状を維持する傾向があります。

無生物とは異なり、生物は質的に新しいエネルギー消費の方法で避けられない変化に抵抗することができます。 彼らはそれ自体、生きている形で存在を拡大するような方法で環境を変えます。 野生生物は同時に2つのレベルの進化の影響下にあるため、存在のために戦うために環境自体に変化を加える可能性がさらに現れると、実際には変化に対する抵抗力が増大します。

例。 冬に凍らないように、男は木造の家を建てました。 自然の変化：初期の木が成長し、今では家の壁がそれらから構築されています。

私たちは、第二レベルの進化因子の作用により、惑星地球の表面を変化させています-存在のための闘争、または同様に、避けられない変化への抵抗。

したがって、第2レベルでの第1レベルの進化と比較すると、避けられない変化に対する生物の抵抗は増加しますが、これはその無生物および生物の変化の加速を犠牲にして達成されます。 第2レベルの進化では、変化に対する抵抗力の成長は減速をもたらさず、変化と進化の加速をもたらします。

オブジェクトの存在の形の定量的または定性的変化

2番目の駆動因子の効果について説明しましょう。 これは、変化に対するオブジェクトの抵抗の結果に関する自然な意思決定メカニズムです。 オブジェクトが正常に変更に抵抗する場合、そのオブジェクトは以前の形で存在し続け、定量的な変更のみを受け取ります。 物体の抵抗が外力によって破壊されると、物体はその存在の形を変えることを余儀なくされます。 進化の第2レベルでは、変化に対するオブジェクトの抵抗の外力による廃棄は、個人の死を意味します。

進化の最初のレベルでは、自然選択の要因は異なる方法で作用します。物質は破壊不可能だからです。 変化に対する抵抗力が不十分な場合、進化の2番目の要因により、無生物の物体が強制的に存在形態を変化させます。 ただし、アクションの本質はこれから変わることはありません。以前の形式では、マテリアルオブジェクトはもはや存在しません。

例。 met石が月に落ちます。 衝突時には、月とmet石の両方が外部の条件の変化に抵抗して、その形を維持しようとします。 月の質量は何倍も大きいため、2番目の進化的要因は、その存在形態に定量的な変化のみをもたらします-その表面に別のクレーターが現れます。 しかし、met石の問題は質的にその存在の形を変えなければなりません-その一部は気体状態になり、ほこりの形で月の表面にゆっくりと定着し、残りは小さな破片に砕けます。

存在の形の質的な変化の後、前のオブジェクトの問題は常に変化した条件下で存在するように適応されることがわかることに注意すべきです。

避けられない変化に対する物体の抵抗の方法の修正

異なる環境条件では、無生物の変化に対する耐性の方法は異なります。 同じ物質オブジェクトは、超低温および超高温、圧力、重力および電磁界の条件下、異なる化学組成環境などで異なる動作をすることがわかっています。 これらを組み合わせた場合、これらおよび他の多くの環境特性は、不可避の変化に対して無生物に抵抗する膨大な数の異なる方法を生成します。

したがって、第1レベルの進化において、環境は、避けられない変化にオブジェクトを抵抗する方法の変更のソースです。 以下では、このステートメントについて詳しく説明します。

自然の進化とは何ですか？

進化は必然的にそれ自体の中に斬新な要素を持たなければならないと我々は仮定する。 無生物の性質の振る舞いは、厳密に定義された物理法則の影響を受けます。 無生物には選択の余地はありません。例えば、原子と分子の構造は、素粒子の現代の標準モデルから明らかに続きます。 大気圧で水が100°Cに加熱されると、常に沸騰し始め、0°Cに冷却されると常に氷に変わり始めます。 ここには目新しい要素はなく、すべてが完全に事前に決定されています。 確かに、無生物の自然の進化には、既存の物理法則の条件で物質の新しい特性を明らかにすることを可能にするものが他にありません。 ここの進化はどこにありますか？

この重要な質問に答えるには、公理に頼り、進化過程の不可逆性の公理を定式化する必要があります。これは、ルイス・ドロー[i]の仮説を無生物に拡張します。

宇宙の物質の現在の状態は、将来的にユニークです。

逆は、宇宙の時間が閉ループで流れることを意味します。 公理の意味は、宇宙の各現在の状態が一意であることです。 これは、宇宙の物質の状態のあらゆる瞬間に、過去のすべての状態に関して新規性の要素が出現し、無生物の自然の進化を可能にすることを意味します。

存在の外部条件がわずかに変化する限り、無生物の進化に気付かないかもしれません。 しかし、最終的には、存在条件が大きく変化するため、これまで知られていなかった「居眠り」特性が現れます。

温度が変化すると、水は水のままになるか、氷や蒸気に変わりますが、その存在の外部条件は常に新しいものになります。 これらの新しい外部条件は、水分子の新しい固有の内部状態と特性を作成します。これに気付かない場合は、まだ十分に注意していないことを意味します。

この声明を支持して、水に関するもう1つの例を挙げます。 知られているように、炭素含有分子と水はタンパク質体の中で優勢です。 体内でのタンパク質の合成は複雑なプロセスであり、特定のプログラムに取り組んでいる分子植物の生産プロセスを連想させます。 さらに、水分子もこの植物の一部であり、それを制御する分子コンピューターであり、その原理については最も曖昧な考えしか残っていません。 タンパク質環境では、水分子は私たちにはまだ知られていない新しい特性を示し、情報の処理と伝達に関与しています。

私たちの公理の結果は、無生物の進化が現在も継続していることであり、平行した生物学的進化により加速されていることがわかります。 すべての人工化学物質は、無生物の状態で自然発生する可能性が極めて低い、新しい外部条件での原材料および半製品の配置により、人々によって生産されます。

そして今、以前の結論はすべて、自然の進化の概念のより正確な定義を与えることを可能にし、「前進」という運動の直感的なアイデアを形式化しました。

自然の進化とは、自然が物質の存在について、以前は存在していなかった新しい形態と条件を作り出すプロセスです。

2人生の定義

作業の第2部では、生物と非生物を区別する重要な特徴を見つけ、それに基づいて、生命の概念を形式化する定義を策定します。 多くの研究者は、生命現象の定義の独自のバージョンを与えていますが、一般的に受け入れられている定義はまだありません。

より厳密に問題を提起します。 私たちになじみのある、またはなじみのないオブジェクトの動作だけでなく、その問題の内部状態も観察する機会があるとします。 次に、この観察の結果に基づいて、対象を生きているまたは無生物の性質に帰属させることが明確にできる定義を求めます。

オブジェクトの動作により、進化の最初の要因が決まります。 したがって、生物と無生物の性質の重要な違いは、避けられない変化に対する抵抗の方法の違いに求められます。 生きている物体自体が変化の源であり、外部および内部の条件に対して利用可能な一連のタイプの反応から選択する能力があります。 技術的には、生体は制御システムとして表すことができます。そのブロック図を図2に示します。

図 2

制御アルゴリズムFの場合、本質的に、生物の物質体の内部状態は、外部条件のタイプの1つにすぎないことに注意してください。 内部変更は外部変更の結果である場合がありますが、そうでない場合があります。 両方のケースの一例を挙げます。

周囲温度を下げると、低体温症の生きている個人を脅かす可能性があります。 ここで、個人の内部状態の変化は、外部条件の変化の結果です。

それどころか、個人の生物の老化の主な理由は、外的条件の変化ではなく、細胞の老化メカニズムが親から個人が受け取った遺伝情報にコード化されているという事実にあります。

制御アルゴリズムFは、過去の経験を考慮して機能します。 過去の経験は、次の2つの方法で発生します。

1. 遺伝情報とともに送信されます。
2. 人生の過程で蓄積します。

遺伝情報とともに送信された過去の経験を保存するためのメモリは、制御アルゴリズムの一部です。 私たちは、生き物にとって、人生の過程で得られた経験は必須ではないという事実に注意を促します。そうでなければ、新生児は生きていると認識できません。 したがって、生き物の場合、人生の過程で蓄積された経験を保存するために、破線で示されているメモリブロックを持つ必要はありません。

制御アルゴリズムは、観測されたパラメーターを特定のターゲット値のセットに近似する試みに基づいています。 制御アルゴリズムFの目標は、有害なバクテリアやウイルスに立ち向かう、空腹を満たす、休む、子供を育てる、競争に勝つ、お金を稼ぐなどです。 明らかに、生き物の主な目標は人生のための闘争であるべきです。 この目標は常に最高の優先順位を持つ必要があります。他のすべての目標は、制御アルゴリズムが生命に対する脅威を一時的に排除する条件を作成できたときにのみ発生します。

そして今、以前のすべての結論の後、私たちは最終的に人生の定義のバージョンを与えます。

物質オブジェクトは、その存在のために戦うために、その内部状態および/または環境に影響を与えるためにそれを制御する少なくとも1つのエネルギー集約的な方法を使用できる場合に生きています。

生命の定義の2つの重要な結果を示します。

帰結1.すべての生きている物質オブジェクトは、エネルギー的に高価な存在モードをもたらします。

センサー、プロセッサー、メモリー、およびアクチュエーターは永続的なモーションマシンではなく、動作するにはエネルギー源が必要です。

結果2.エネルギー的に安価な方法で存在するすべての物質オブジェクトは無生物です。

系2は、系1から論理的に続きます。

それでは、例を使って定義を確認しましょう。 Corollary 2を使用すると、石、湖、鉛筆、スプーンなど、エネルギー効率に優れた存在のすべてのオブジェクトを無生物にすぐに帰属させることができます。 この結論は、私たちの人生経験と一致しています。

次に、エネルギー集約型の存在を持つオブジェクトの定義を確認します。

たき火。 たき火にたくさんのfireがあると、火が燃え上がり、fireが少なくなると、火は徐々に消えます。 たき火はもっと長く燃えたいので、火は小さくなっているのでしょうか？ いいえ、燃焼反応の強度は、quantityの量と質、および外部環境の状態によってのみ決まります。 これは燃焼の強さを制御する火ではなく、火の中にfireを入れる人です。 結論：無生物。

犠牲者または自殺者。 彼の意識のレベルで、彼は生命のための闘争を放棄し、それを止めるように彼の手足を制御します。 しかし、彼の体はまだ人生をあきらめていません。 身体は、心臓、呼吸筋、消化器系などの生命を維持するために、身体の他の実行メカニズムを制御し続けます。 結論：生きています。

臨床的に死亡した状態の人。 心臓は停止しましたが、死は同時に発生しません。エネルギー集中代謝が停止すると、身体は徐々に死にます。これは、身体の異なる部分で異なる時点で発生します。 結論：身体の少なくとも1つの細胞が代謝を続ける限り、人は生きていると見なされます。

母親の胎内の赤ちゃん。 彼の成長のために、彼はその後の出産に必要なエネルギー集約的なタンパク質合成法を使用しています。 結論：生きています。

上記の例からの発見は、それらが常識と矛盾しないことを示しています。 太陽、空飛ぶプール、植物、植物の種、鳥や両生類の卵、精子、タンパク質分子、その他の物体の定義を確認するよう読者にお願いします。

最も複雑であると同時に、一見よく知られた答えを持つ最も興味深い例で定義を確認します。

人々が作成した単純なロボットを想像してください。このロボットは、「負荷の下に立たないでください！」というスリンガールールを満たすようにプログラムされています。 クレーンは荷台をプラットフォーム上に保持し、クレーンのオペレータはそれをロボット上に配置しようとします。 ロボットは荷物の位置を監視し、荷物の下にならないように常に横に追い出します。

私たちの定義では、そのようなロボットは生きています。 同時に、私たちの常識はそのような答えを真実と考えることを拒否します。

ロボットは、負荷の下から引き出されると、その存在のために戦うのですか？ 彼はなぜこれをしているのか理解していない。 それで、彼は存在のために戦うために去りません、そしてそれが彼がもはや人生の我々の定義を満たさない理由ですか？ ただし、この定義では、誤って生きているオブジェクトが何かを認識する必要はありません。 私たちの無条件反射は、例のロボットプログラムと同様に機能します。 高温の物体に誤って触れた場合、なぜそれをしたのかを理解する前であっても手を離します。 植物の世界のオブジェクトは、私たちが生きている自然として分類しますが、彼らの生活の過程で何かを認識する可能性も低いです。

次の質問をします。 ロボットはその行動に基づいて生きていないという常識の結論ですか？ わかった、いや。 私たちの常識は、ロボットが存在しないという過去の経験に基づいてのみ、ロボットを無生物として分類します。 この声明を証明するために、ロボットの代わりに、フェンスで囲まれた場所に生き物-犬-がいると想像してみましょう。 犬は走り回ることができます、barえ声、フェンスに急ぐことができますが、最も懸念されるのは負荷がその上にあるという事実です。 彼女も、荷物が彼女にかかっていることの危険性を認識しておらず、条件付けられた反射と条件付けられていない反射によって、彼女が逃げ出すことを強制しません。 この例では、ロボットは既存の外部条件下で犬よりも適切にその存在を求めて戦っていますが、それでも私たちの常識は、犬ではなくロボットを生きていると考えています。 ロボットを無生物として分類するときのロボットの動作を完全に無視すると、常識の結論の妥当性に関する最初の疑問が生じます。

それでも、これは定義の定式化の間違いですか、それとも新しい定義の新しい生物生命の存在を定義が予測していますか？ おそらく、私たちの常識は、生命は生物学的な形でしか存在できないという考えのステレオタイプに基づいて、ロボットを例から無生物に分類しますか？ 作業の3番目の部分は、これらの質問に対する答えの検索に専念します。

3進化の第3レベル

私たちの最後の例は、何らかの形で彼らの存在のために戦うことができる人造ロボットの存在の可能性が疑いの余地がないことを示しています。 質問は開かれたままでした：彼らは生きているかどうか？

それらが生きていると仮定すると、それらは生物学的生命の代表者によって作成されているので、さらに生命体を二次、生物学的一次と呼びます。 「二次的な生命形態」という用語は、無生物の自然から生じることはできず、「一次的な生命形態」、つまり生物学的にしか作成できないことを強調しています。

二次生命体の可能性は理論的に証明できます。 二次生命体の進化の駆動因子を見つけて、ダーウィンの生物学的進化の駆動因子と比較して、それらが存在のための闘争をさらに強化し、進化を加速することを証明できる場合、二次生命体の存在の可能性が証明されることも考慮します。
ダーウィンの進化は、単一種の生物の進化ではなく、新しい種の出現を説明することを思い出してください。 さらに、変化する外部条件への生物学的生命の適応のメカニズムは遺伝的変動性に囲まれているため、ダーウィニズムは一人の生きている個体の進化さえも除外しています。 この結果、生きている個人ではなく、その子孫だけが新しい外部条件に適応する機会があります。

したがって、一次生命体との類推により、個々の代表ではなく、生物種との類推による二次生命の代表者の特定の社会の想像上の例を考慮して、二次生命体の進化の駆動因子を検索します。 つまり、二次生命体の存在の可能性に関する私たちの仮定では、さらに先に進み、まず人々の助けを借りて、後に独立して、二次生命体の代表者が独自の種類を作成できると仮定する必要があります。

私たちは、ロボットが組立ラインと見分けがつかない工場を意味するものではありません。 外見上、それらは実際に見分けがつかない場合がありますが、生物学的生命との類推により、二次生命の各個体は固有でなければならず、種の統一を維持するために、少なくとも2人の親からの可変的な遺伝情報を所有しているという事実から進みます。 二人の無性個体を交配させる過程で、二次生命体の代表者のように自分で創造する多くの理論的に可能な方法の一つを説明しましょう。

制御アルゴリズムのみを、二次生命体の生物の遺伝情報と見なします $$$F$ 、図2。 生物学的生命からの遺伝情報へのこのアプローチの基本的な違いは、遺伝情報は生物の生物全体の構造、つまりセンサー、プロセッサー、実行メカニズムでもあるということです。 遺伝情報への新しいアプローチにより、作業のアルゴリズムを作成できます $$$F$ そして人生の過程で得られた経験 $$$M$ 身体の残りの部分から分離可能なのは、二次的な生命体です。 それらを新しいもの、例えば改良された元素の基盤の上に作られた体に移す可能性があります。 これにより、二次生命体の代表者は体の老化から保護されます。

ここで、生命の二次形態の存在の可能性を証明するための最初の必要条件を見つけます。これは、生物学的生命の個人と比較した存在の闘争の強化です。 もちろん、老年期からの死を回避する可能性は、存在、つまり生命のための闘争を強化することを意味します。

二次的な生命の個人を交配するプロセスに戻りましょう。 , , F . , $$$F_1$ そして $$$F_2$ $$$M_1$ そして $$$M_2$ 。 $$$F_{1\ new}$ そして $$$F_{2\ new}$ 。 , $$$F_1$ , $$$F_2$ 。 – $$$F_{1\ new}$ , $$$F_{2\ new}$ , $$$F_1$ , $$$F_2$ それに応じて。 , .

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1. Dollo, Louis. Les Lois De L'évolution. New York: Arno, 1893.