Как возникла жизнь и законы ее развития

© Александр Дмитриевич Мальцев, 2017

ISBN 978-5-4474-1730-7

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Известно, что многообразие Природы легко разделить на живое и не живое. Живое это проявления жизни. Вопрос «Что такое жизнь?», «Для чего дана жизнь?» обсуждается с момента появления разума у человека. Отсутствие ответа создает ситуацию, когда живое существует, не зная для чего. Но! «Если звезды зажигаются, то кому-то это нужно». Кому нужно возникновение жизни? Ни религия, ни наука не дают ответ на этот вопрос.

На основе современных научных взглядов, закономерно, жизнь не должна возникнуть. Случайность возникновения жизни столь мала, что человек почти единственное разумное существо во Вселенной. Так ли это?

Для объяснения процесса возникновения жизни рассмотрим Природу вокруг себя.

Жизнь это круговорот веществ в природе. Для круговорота процессы должны быть замкнуты и цикличны. Замкнутость выражается в том, что линии представляют собой окружности, плоскость имеет форму сферы, сфера объемна, объем замкнут во времени. Как понять «Объем замкнут во времени»? «Объем замкнут во времени» это наш мир может находиться только между прошлым и будущим. Между прошлым и будущим существует момент «сейчас». Следовательно, наш мир замкнут в моменте «сейчас». Для фантастов этот вывод несет печаль. При любом развитии цивилизации, человек не сможет выйти погулять по прошлому или будущему. Но есть и радостное известие. Замкнутость не означает изолированность. Наше тело замкнуто, но человек не изолирован от внешнего мира. Аналогичная ситуация со временем. Человек не может выйти из момента «сейчас», но он не лишен возможности видеть и чувствовать будущее и прошлое.

Следующее условие, обеспечивающее существование жизни – цикличность. Цикличность выражается в развитии Природы с повторением. Повторение идет по схеме: Линия, образовавшаяся из точек, замкнулась в круг. Круг замкнулся в сферу. Сфера становится шаром. Шар стягивается в точку.

Для существования круговорота веществ, процессы круговорота должны быть разделены.

Необратимость хода времени создает возможность разделения процессов во времени. Пространство позволяет разделить процессы по месту действия. Необратимость хода времени, и пространство создают условия для существования круговорота. Но! Круговорот должен возникнуть. Для возникновения круговорота необходимо наличие встречных процессов, разделенных по времени и месту действия. Основой, всех для встречных процессов, является существование в Природе инерции. Инерция является встречным процессом любому процессу. Инерция одного процесса не способна создать круговорот, т.к. противодействие осуществляется по оси воздействия, т.е. на одной линии. Для возникновения круговорота необходимо min 2 процесса, расположенных по нормали (перпендикулярно) друг к другу. Перпендикулярность двух линий создает точку пересечения. Первый процесс является точкой на втором процессе. И наоборот. Второй процесс является точкой на первом процессе. Что бы точка одной линии, могла слиться с линией другого процесса, она должна иметь возможность стать другим процессом. Явление перехода одного состояния системы, в другое состояние, называется трансформацией. Существование инерции и трансформации создают возможность для возникновения и существования процесса круговорота.

Для круговорота необходимо иметь направление преобразования. Направление преобразования создает Потребитель. Для возникновения Потребителя необходимо наличие Ресурса, т. е. Количества потребляемой системы. Следовательно, круговорот возможен при появлении Потребителя и Количества. Потребитель быстро исчезнет, если рядом не будет Количества/Ресурса. Следовательно, Потребитель должен быть подвижным, при наличии Ресурса, или Количество должно само приходить к Потребителю. Что было первым Потребителем? Для существования Потребителя должен существовать процесс потребления. Процесс потребления не может возникнуть на основе инерции. Инерция существует во всех процессах. Трансформация позволяет переводить Количество в другую форму, что создает возможность для его потребления. Самая распространенная трансформация в Природе это трансформация энергии. Следовательно, Количество возникло на основе движения энергии.

В природе существует постоянное движение энергии от звезд в пространство. Это движение создает определенное Количество энергии. Количество энергии позволило возникнуть Потребителю энергии. Следовательно, первый Потребитель был Потребителем энергии звезд.

Развитие Потребителя

Первым циклическим процессом был нагрев – охлаждение планет. Планеты стали первым Потребителем энергии звезд. Потребление было в виде задержки энергии излучения звезд, в пространство, трансформацией энергии высокого потенциала, в энергию низкого потенциала. Задержка энергии звезд подняла температуру планеты и создала Энергию Планеты. Достаточные размеры планеты и ее состав создают условия, когда Энергия Планеты обладает характеристикой «Количество». Наличие Количества Энергии Планеты, позволяет возникнуть Потребителю Энергии Планеты. Потребителями энергии, на планете, становятся движение атмосферы и круговорот жидкости. Движение атмосферы, пары жидкости и конденсат паров обладают энергией. Следовательно, возникает Потребитель энергии атмосферы и конденсата паров (жидкости). Энергия жидкости растворяет минералы. Жидкость, вместе с растворенными в ней минералами, силой гравитации, собирается в моря и океаны. Движение атмосферы создает циклоны, которые сопровождаются грозовыми разрядами. При грозовых разрядах возникают химические продукты из молекул атмосферы. На этом этапе, физические процессы развития Потребителя, трансформируются в химические процессы. Химические процессы имеют два пути, относительно энергии исходных веществ:

– синтез химических веществ, имеющих высокий энергетический потенциал. Этот синтез возникает как противодействие движению физических процессов высокой энергии;

– образование молекул с низким потенциалом энергии.

В Природе идут оба процесса. Молекуле, с низким потенциалом энергии, трудно вступить в круговорот, т. к. Потребитель возникает при наличии Количества энергии. Следовательно, круговорот веществ возник на основе молекул с высоким энергетическим потенциалом.

Физические процессы создали накопление Количества химических веществ, имеющих высокий энергетический потенциал. Количество создало условия для возникновения Потребителя химических веществ. Потребитель преобразует молекулы с высоким потенциалом энергии, в молекулы с низким потенциалом энергии, трансформируя Количество в исходное состояние. Так возникает химический круговорот.

Противодействуя (аналог инерции) Потребителю химических веществ, в Количестве возникает процесс образования новых продуктов, более устойчивых к воздействию Потребителя. Так возникает Качество. Для материи, Качество это образование новых химических соединений, отличающихся от исходных веществ и веществ Количества. Возникновение новых химических веществ, при переходе Количества в Качество, способствует расширению круговорота – круг трансформируется в тор или сферу.

Преобразование точки в линию, линии в круг, круга в объем (сферу, шар или тор) есть эволюционный скачек.

Первым химическим круговоротом был круговорот неживой Природы. Эволюционное развитие круговорота привело к возникновению сферы/тора круговорота химических веществ. Сфера/тор круговорота химических веществ имеет круговорот, расположенный по нормали (перпендикулярно) к начальному круговороту. Круговорот «нормаль» возникает и заканчивается в плоскости неживой Природы. Плоскость неживой Природы является одновременно Потребителем и Количеством для круговорота «нормаль». Потребление, заканчивающееся в плоскости неживой Природы, есть аналог смерти. Потребление, возникающее из плоскости не живой природы, является аналогом рождения. Промежуток между возникновением и распадом аналогичен процессу жизни. Следовательно, примитивное потребление, в круговороте «нормаль», есть аналог жизни.

Возникший аналог жизни должен сохраняться, при изменениях во внешнем мире. Быстрые процессы круговорота исчезнут, при ухудшении внешних условий на длительный срок – все Количество будет использовано. Медленный круговорот аналога жизни, подвержен сильному влиянию, от возмущений в круговороте неживой природы. Образно говоря, для медленного круговорота, удары судьбы от Природы будут слишком частыми. Следовательно, для стабильности существования круговорота жизни, химические или физические процессы, создающие круговорот, должны иметь коридор скорости процессов. Этому условию удовлетворяют некоторые химические процессы. Например. Окисление кислородом воздуха соединений углерода:

медленное – тление при температуре окружающей среды;

быстрое – горение.

Жизнь должна была занять срединное положение между холодным медленным тлением и быстрым горением.

Условия возникновения жизни

Если рассматривать процессы в Природе, как равновесные, то возможность возникновения жизни равна нулю. Для возникновения жизни, процесс эволюции, должен создавать накопление молекул с внутренней энергией и не допустить их полной деградации, до исходного состояния. Для этого должно отсутствовать равновесие в процессах синтеза и деградации. Именно так все и обстоит в природе. Процессы синтеза и деградации зависят от температуры. Известен эффект увеличения скорости химических реакций в 2—4 раза, при повышении температуры на 10 градусов. При вращении планет возникают перепады температур. Накопление потенциала днем и деградация ночью, происходит при разных температурах. В результате, образовавшееся днем Количество, не деградирует полностью в темное время суток, создавая преобладание процесса синтеза, над процессом распада, что ведет к накоплению количества Ресурса. Следовательно, для возникновения жизни, планеты должны вращаться.

Жизнь возникает на основе, приобретенной в ходе эволюции, способности материи использовать энергетические потоки на местном уровне. Растительность преобразует энергию фотонов в химические продукты. Животный мир потребляет растительность. Хищники потребляют жертв. Использование энергетических потоков возможно трансформацией или консервацией энергии. Трансформация или консервация это противодействие движению или торможение движения энергии. Следовательно, жизнь возникает, как противодействие потоку энергии. На начальном этапе, поток энергии приходит на планету и планета консервирует и трансформирует энергию. Трансформация и консервация энергии зависит от характеристик планеты и процессов происходящих на ней. Характеристиками планеты, влияющими на прохождение энергетических потоков, является наличие атмосферы, вращение планет, возможность эндотермических химических реакций, наличие веществ обладающих большой энергоемкостью (вода). Для существования атмосферы, планета должна иметь массу, позволяющую силам гравитации сохранять газовую оболочку. Чем сильнее выражена трансформация потока внешней энергии на планете, тем больше шансов возникновения жизни на ней. Дополнительным условием является приход оптимального количества энергии.

Ход процесса на Земле

Наличие атмосферы и воды, приход достаточного количества энергии, создает условия для образования атмосферных циклонов. При достаточной температуре, атмосферные циклоны сопровождаются грозовыми разрядами. Грозовые разряды в атмосфере, сопровождаются образованием окислов азота, аминов и аминокислот. Окислы азота, взаимодействуя с водой и кислородом воздуха, образуют азотную кислоту. Взаимодействуя с минералами планеты, азотная кислота образует соли азотной кислоты – нитраты. Под действием кислорода и фотонов, аминокислоты и амины окисляются до азота и воды. Так возник круговорот азотных химических веществ. Из молекул (точек) образовалась цепочка, замкнувшаяся в круговорот малого диаметра. «Организатором» круговорота азотных химических веществ была энергия Солнца. Для возникновения жизни, круговорот должен расшириться. Для расширения круговорота, азотные соединения должны быть устойчивы к воздействию солнечной энергии и кислорода. Устойчивость можно получить:

– изолируясь. Так в воде осуществлялась защита от разрушения фотонами и окисления кислородом.

– используя/трансформируя опасный фактор, снижая его активность полностью или частично.

В природе развивались оба варианта. Естественным «отбором», в воде накапливались азотные соединения:

– относительно стабильные, при воздействии кислорода и фотонов;

– защитившиеся от разрушающей энергии фотонов, трансформацией и потреблением энергии фотонов. Трансформация и потребление энергии фотонов имеет вариантов реализации. Один из вариантов это проведение химических реакций, поглощающих энергию фотонов. Для химических реакций, поглощающих энергию фотонов, нужно сырье. Сырье должно быть всегда рядом, поэтому основным сырьем должна была стать среда.

Для возникновения жизни или аналога жизни должен существовать круговорот, расположенный по нормали /перпендикулярно к круговороту не живой природы. Круговорот «нормаль» может возникнуть только в объемном круговороте. Для образования объемного круговорота необходимо разнообразие химических реакций. Химические реакции азотных веществ имеют мало вариантов. Возможностью, создать множество химических соединений, обладает углерод. Окислы углерода всегда присутствовали в Природе. В итоге, углекислый газ и вода, стали сырьем для повышения эффективности защиты азотсодержащих молекул, от разрушения фотонами. В этом случае, азотные соединения должны вести химические реакции от углекислого газа и воды, к соединениям углерода высокой энергии. Молекула азотного соединения, для осуществления такой химической реакции, должна иметь способность:

– вводить в свой состав воду и углекислый газ, образуя с ними слабую химическую связь. Этими свойствами обладают аммиак и амины.

– получив квант энергии, трансформировать углекислый газ и воду в химическое соединение.

(Это свойство аминов можно проверить). Синтезируемым химическим соединением стали углеводы. В результате, длительно сохранялись азотосодержащие молекулы, способные трансформировать энергию фотонов в энергию углеводов. Так создалась защита от разрушения фотонами. Возник химический продукт, аналог катализатора (участвует в процессе, не входя в состав начального и конечного продукта), расширивший круговорот и создающий новое Количество – углеводы. Углеводы, под воздействием кислорода и фотонов, разрушались. В итоге углеводы и азотные соединения создали круговорот химических соединений в Природе. Возникший круговорот химических соединений не был жизнью. Для возникновения жизни нужна передача информации по наследству, т.е. создание себе подобных.

Воспроизводство себе подобных молекул (или фрагментов молекул) возникло эволюционно, как повышение стабильности молекул, относительно стабильности отдельной молекулы. Молекула, аналог катализатора, создав углевод, способствовала возникновению «оттиска» себя на углеводе. Углевод стал матрицей и носителем азотсодержащей молекулы.

Матрица присоединяла к себе амины и аминокислоты из среды, с образованием копии активного фрагмента азотсодержащей молекулы. Количество активных фрагментов стало увеличиваться. Большое количество фрагментов создало внутри молекулы конкуренцию. В следствии конкуренции, возможность молекулы потреблять фотоны снизилась, что снизило стабильность молекулы, и молекула стала распадаться. Распад молекулы снизил конкуренцию внутри молекулы. Это позволило активизироваться фрагментам. Процесс синтеза себеподобных фрагментов и возможность распадаться на части, создали условия для размножения молекул. В результате, случайные химические процессы развились в закономерность. Эволюционно преимущество получили молекулы, способные эффективно трансформировать энергию фотонов в воспроизводство себе подобных молекул и углеводы. Химический продукт, аналог катализатора, создал сферу круговорота, в которой появились фотохимические процессы – нет необходимости в молниях для образования химических соединений высокого энергетического потенциала, достаточно фотонов. Каталитическая химическая молекула стала молекулой Протожизни. Можно считать, что молекулы, потребляющие фотоны, возникли случайно. Но! Молекулы возникли вследствие разнообразия химических реакций, наличия длительно действующего потока фотонов, естественного процесса усложнения и упорядочивания структуры химических соединений, что привело к возникновению фотохимических процессов. Следовательно, фотохимические процессы возникли закономерно. Случайность, (точнее малая вероятность) использования энергии молний, превратилась в закономерность использования энергии фотонов.

Фотохимический процесс увеличил стабильность молекул и эволюционно двигался к повышению эффективности потребления фотонов, как фактора разрушающего. Молекулы «возлюбили» врага своего. «Возлюбив» стали его потреблять. Потребляя врага, воспроизводили себе подобные молекулы.

Это был первый этап. При внешнем разрушающем воздействии, молекула становиться стабильнее, если объединяется в систему молекул. Эффективность использования (и защиты от) фотонов повышается, увеличением плотности активных фрагментов в единице объема. Увеличение плотности активных молекул, в единице объема, можно создать увеличивая:

– молекулу или количество фрагментов молекулы, поглощающих фотоны;

– количество молекул.

Увеличение размера активной молекулы имеет недостаток. Большая линейная молекула, могла потерять свои свойства, т.к. возможность разрушения или смятия молекулы растет с увеличением ее длины. Чтобы не было смятия, форма большой молекулы должна быть компактной, жесткой и упругой. Этим условиям удовлетворяет форма шара, тора и круга/спирали. Шар имеет самую высокую компактность – характеристику естественной стабильности молекулы. Но! Шар имеет проблемы с приходом энергии и сырья в центр, возникает конкуренция внутри молекулы между активными фрагментами. Сфера, круг могут быть смяты и стать мало функциональны. Самый выгодный вариант это образование спирали. Спираль устойчива при температурных движениях атомов в молекуле, легко

получить энергию и сырье. При размножении, спираль легче копировать, чем сферу, тор или шар. Образованию спирали способствует вращение Земли (аналогично зарождаются атмосферные циклоны). В результате естественного отбора и вращения Земли, азотсодержащие молекулы приобрели форму спирали.

Увеличение размера молекулы можно заменить повышением концентрации молекул. Для увеличения количества молекул в объеме, молекулы надо удерживать в компактном виде не химическим способом. Вариант нехимического соединения создается, объединением молекул на носителе. Носителем может быть сама молекула, став двойной спиралью. Приобретя форму двойной спирали, азотсодержащая молекула стала белком. В качестве носителя активных молекул можно использовать, создаваемые из воды и углекислого газа, молекулы углеводов. Носитель может быть внутри и вне активных молекул. Вариант носителя вне активных молекул, предпочтительнее. Носитель одновременно становится защитой азотсодержащих молекул от воздействия кислорода и фотонов. Защита это изоляция. Изоляция способна сохранить существующее состояние и погубить процесс. Молекулы сохранят возможность существовать, если носитель будет пропускать сырье и фотоны. Способностью пропускать сырье и фотоны, обладает молекула углевода, имеющая соответствующее геометрическое строение. Разделение на защиту/носитель и внутренние молекулы создало специализацию в единой системе. Далее стала работать эволюция. Эволюция специализации привела к усилению свойств и потребовала условий. Условия легче создавать в замкнутом пространстве – появилась оболочка. В качестве оболочки, как носителя и защиты, использовались созданные углеводы. Так возникла Протожизниь.

Для создания себеподобной молекулы нужен связанный азот. Количества аминов и аминокислот, образовавшихся естественным путем, в природе очень мало. Нужен был источник связанного азота. Связанный азот, в виде нитратов, в природе был. Трансформация нитратов в амины возможна только восстановлением атомарным водородом. Атомарный водород возникает при разложении воды под действием жесткого электромагнитного излучения, например ультрафиолетового. Для осуществления этой реакции (и зашиты от ультрафиолетового излучения), необходимо создать повышенную концентрацию нитратов рядом. Что бы повысить концентрацию нитратов, их надо абсорбировать из окружающей среды. Как нитраты удерживались на носителе, я не знаю, но растения это могут делать. Возможно, нитратов было достаточно много в воде. Далее, нитрат в водной среде, получив дозу ультрафиолета, трансформировался в аминокислоту. Имея оболочку и возможность абсорбировать нитраты, способная «размножаться» молекула Протожизни стала протоклеткой жизни.

Вывод. Жизнь возникает как следствие: движения времени, трансформации энергии, инерционности и объемности материального мира, способности материи накапливать энергию химическими преобразованиями. Все эти процессы естественны. Этими свойствами Природа обладает во всей Вселенной. Следовательно, жизнь это естественное состояние существующей Природы. Для возникновения жизни нужны условия.

Научно, закономерность возникновения жизни, следует из роста энтропии во Вселенной. Рост энтропии во Вселенной создает противодействующий процесс (каждое действие создает противодействие). Рост энтропии это рост хаоса и понижение энергии системы. Следовательно, противодействующим процессом создается упорядочивание и рост энергии. Для материи, упорядочивание и рост энергии, достигается процессами, ведущими к возникновению сложных веществ с внутренней (химической) энергией. Эволюция трансформировала химические процессы, в биологические, т.е. привела к возникновению жизни. Сама жизнь, развиваясь, создала себе противодействие в виде подавления жизни. Подавление осуществляется потреблением, для продолжения своей жизни. Мозг расширил потребление до уничтожения. Разум расширил потребление и уничтожение приручением и расширил, для получения комфорта и удовольствия.

Жизнь, возникнув, как противодействие росту энтропии, создает свои процессы противодействия, аналогичные росту энтропии во Вселенной. Возникает цепочка противодействий. Процессы, аналогичные росту энтропии во Вселенной, направлены на разрушение упорядоченности и понижение энергии. Процессы, аналогичные возникновению жизни, способствуют упорядочиванию и повышению потенциала. Каждое следующее противодействие выражено слабее исходного. Это связано с тем, что в паре «действие – противодействие» один компонент обязательно рассредоточен. На уровне Вселенной, рост энтропии является рассредоточенным процессом. Следовательно, процесс самоорганизации, является концентрирующим процессом. Наглядно это видно на плавающих островах мусора. Мусор в океан выбрасывают рассредоточено, а процессы противодействия создают концентрации мусора в «острова». Для живого, противодействие создало следующую последовательность.

Возникнув, жизнь создала противодействие жизни – конкуренцию. Конкуренция разделяет и возникает принцип: «Каждый сам за себя». На этом этапе развитие шло до уровня формирования клеток.

Противодействие разделению создало объединение клеток в живые системы – водоросли.

Объединение в живую систему потребовало разделения. Разделение реализовалось возникновением функциональности в единичной живой системе. «Каждый отвечает за все».

Возникновение функциональности создало противодействие – одинаковость живого.

Одинаковость живого создало противодействие в виде разделения на два пола.

Разделение на два пола получило противодействие объединением в виды.

Разделение на виды позволило освоить сушу и атмосферу.

Процессы противодействия, перешли из сферы живого, в сферу не живого. Эволюция Природы на Земле, создала месторождения полезных ископаемых. Жизнь, противодействуя Природе, разрушает месторождения.

Эволюция протоклетки

Эволюционно, протоклетка развила функцию воспроизводства молекул, в функцию размножения. Протоклетка стала живой клеткой. Размножение на уровне клетки легче всего осуществлять копированием внутри клетки, с последующим разделением на независимые системы. Далее клетки повторили путь молекул, объединившись собою, как на носителе. Возникшая система клеток образовала водоросли. Водная среда создавала равенство водорослей, как потребителей энергии внешнего мира. Водоросли зависели от движения воды и не могли управлять ситуацией. Следствием этого стала концентрация водорослей в отдельных местах. Высокая концентрация вызвала гибель части водорослей, от недостатка света и питания (опоры на внешний мир). Сильнейшие выжили. Разложение погибших водорослей создало в воде повышенную концентрацию веществ, нужных для развития сильнейших водорослей. Сильные стали сильнее. Усиление сильных, создало ситуацию, когда, для повышения своей стабильности, сильные начали угнетать слабых (естественный отбор). Следовательно, при равенстве внешних условий, выживает сильнейший.