Какая существует взаимность между елементами природы ??
Природа – единое целое. Целостное восприятие объекта – отражениецелого во взаимоотношении его частей. Поэтому для восприятия целостности природы необходимо изучение ее частей – живой и неживой природы – в их взаимосвязях. Связь между элементами неживой природы. При изучении темы “Природные зоны нашей страны” устанавливаем связи между элементами неживой природы. – между высотой солнцестояния и температурой;
– между облачностью и температурой;
– между температурой и характером осадков;
– между температурой и состоянием водоемов и почвы;
– между рельефом и направлением течения рек;
– между рельефом и климатом. Специфика живого организма. Младший школьник должен знать специфические свойства живых организмов (обмен веществ – питание; дыхание, выделение, рост и развитие, размножение, приспособленность к условиям среды, изменчивость, уникальность и неповторимость каждого организма), как условия и следствия связи организмов со средой. Именно благодаря своим специфическим свойствам организм связан со средой обитания. В план изучения каждой природной зоны включено, в частности, знакомство с видовым многообразием населяющих ее живых существ, а также раскрытие различных природных взаимосвязей. Это конкретные связи между неживой природой и организмами, между различными организмами. Таким образом, получает развитие идея экологической целостности природы. Связи между элементами живой и неживой природы. Живые организмы существуют только за счет связи с окружающей средой, в том числе с объектами неживой природы. Так рост, развитие, размножение возможно лишь как результат обмена веществ организма со средой. В обмене участвуют такие элементы неживой природы, как воздух, вода, минеральные вещества. Изменение состояния компонентов неживой природы отражается на состоянии объектов живой природы и проявляется, например, в сезонных изменениях живых организмов. Младшие школьники могут наблюдать эту взаимосвязь в изменениях внешнего вида (у растений и животных) и поведения (у животных) живых организмов вслед за изменениями в неживой природе. Изучение каждой природной зоны включено, в частности, знакомство с видовым многообразием населяющих ее живых существ, а также раскрытие различных природных взаимосвязей. Это конкретные связи между неживой природой и организмами, между различными организмами. Чтобы дети лучше запомнили характерных представителей живого мира каждой природной зоны, при работе с картой природных зон предполагается “населить” разные природные зоны соответствующими видами растений и животных с помощью фишек Работа с такими фишками вызывает большой интерес детей. – Установить взаимосвязь живой природы и неживой, выявить, как приспособились животные к условиям изучаемой природной зоны. Например “Ледяная зона”: Как животные приспособились к сложным и суровым условиям Крайнего Севера? (Суровый климат – густая шерсть; толстый подкожный слой жира; живут только такие животные, для которых есть корм в ледяной зоне). Связь между элементами живой природы. В основе этой связи – специфические особенности живых организмов (потребность в питании – основа пищевых связей живых организмов). Проявление этой связи наблюдается в пищевых цепях. Пищевой цепью (или цепью питания) считают последовательный ряд видов живых организмов, в котором каждое предыдущее звено является пищей для последующего. Например: береза-лось-волк, злаки-мышь-лиса, растения-насекомое-синица-пустельга. Подтверждая идею об единстве человека с живой природой необходимо и человека включать в такие цепи питания: травянистые растения – лось – человек, пшеница – курица – человек. Что же касается экологических связей в природе, то можно составить цепи питания характерные для данной природной зоны. Учащиеся могут составлять их устно или с помощью графических и динамических моделей.
Урок 4. живая и неживая природа. явления природы. что такое погода — Окружающий мир — 2 класс
Урок 4. «Живая и неживая природа. Явления природы. Что такое погода»
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
- Объекты и явления неживой и живой природы.
- Связи неживой и живой природы.
- Из чего складывается погода.
- Что такое температура и как её измеряют.
Глоссарий по теме:
Природа – всё существующее во Вселенной.
Температура – величина, характеризующая тепловое состояние чего-либо.
Термометр – прибор для измерения температуры.
Погода – состояние атмосферы в данном месте, в данное время.
Метеорология – наука о физическом состоянии земной атмосферы и происходящих в ней процессах
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Основная литература:
- Окружающий мир. Учебник, 2 кл. в 2 ч. / Плешаков А. А. – М.: Просвещение, 2017. Ч. 1. – С. 24–35.
Дополнительная литература:
- Окружающий мир. Рабочая тетрадь. 2 кл.: учебное пособие для общеобразоват. организаций. В 2 ч. / Плешаков. А. А. – М.: Просвещение, 2017. – Ч. 1. – С. 17–26.
- Окружающий мир. Тесты. 2 класс: пособие для учащихся общеобразоват. учреждений / А. А. Плешаков, Н. Н. Гара, З. Д. Назарова – 6-е изд. – М.: Просвещение, 2012. – С. 7–12.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Растения и грибы, птицы и звери, рыбы и насекомые, а также сам человек – всё это живые организмы или живая природа. А знаете ли вы, чем живая природа отличается от неживой? Давайте рассмотрим основные признаки. Всё живое рождается и развивается, дышит и питается, размножается и умирает.
Человек – часть живой природы, он появляется из нее, растет и развивается в ней.
Неживая природа не дышит, не питается, не растёт и не размножается.
Всё в природе взаимосвязано. Чтобы дышать нужен воздух, чтобы питаться – вода и почва. Чтобы расти и развиваться необходимы солнечный свет и тепло.
Речка – это неживая природа, но она является местом обитания многих рыб и животных, растений и насекомых.
Растения могут помочь реке в период дождей удерживать берег от размывания, скрепляя береговую линию своими корнями.
Живая и неживая природа тесно связаны друг с другом и не могут существовать по отдельности.
Все изменения, происходящие в природе, называются явлениями природы или природными явлениями. Они происходят как в неживой, так и в живой природе.
Многие явления, которые мы наблюдаем, связаны со сменой времён года – сезонов. Такие природные изменения называются сезонными явлениями. Какие вы знаете времена года? Как меняются при этом деревья? Существует 4 времени года или сезона – весна, лето, осень и зима. Посмотрите, какие явления природы вы можете наблюдать из окна прямо сейчас?
Перемена погоды и изменения в поведении животного мира в природе зависят от количества солнечного тепла, которое получают разные части земного шара. Количество тепла чего-либо называют температурой и измеряют при помощи термометра. Термометр – это прибор для измерения температуры. Термометры бывают комнатные – для измерения температуры воздуха в комнате; уличные – для измерения температуры воздуха на улице; водные – для измерения температуры воды; медицинские – для измерения температуры тела человека.
Температура измеряется в градусах. Она записывается при помощи знаков плюс (тепло) или минус (холодно).
Утром, перед тем как выйти из дома, мы смотрим в окно, чтобы узнать какая там погода. Как вы думаете, зачем нам это нужно знать? Конечно же, от погоды на улице зависит наша одежда. Что же такое погода? Погода – это состояние воздушной оболочки Земли в данном месте и в данное время. Из чего же она складывается? Во-первых, это температура воздуха. На улице может быть холодно или тепло, и жарко или морозно. Во-вторых, это облачность, то есть наличие в небе облаков и туч. Если на небе светит солнце и видны лишь отдельные облака, говорят, что сегодня ясно. Если облаков много, и они часто закрывают солнце, говорят: переменная облачность. Если же всё небо затянуто облаками и солнца не видно, говорят, что сегодня пасмурно. В-третьих, это осадки: вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая на землю из облаков или из воздуха. Это может быть дождь, снег, град, туман, роса, иней. В-четвёртых, это ветер. Он может быть слабым, сильным или умеренным. Итак, из чего же складывается погода? Из температуры воздуха, облачности, ветра и осадков.
Наука о погоде называется метеорология. Во многих местах на Земле есть метеорологические станции, где учёные постоянно ведут наблюдения за погодой. Многие природные явления учёные обозначают специальными метеорологическими условными знаками. Этими знаками пользуются учёные разных стран. При помощи долгих наблюдений учёные составляют прогнозы, то есть предсказания погоды. Составлять их помогают специальные космические спутники, метеорологические самолеты и корабли, оснащённые необходимым оборудованием. Иногда предсказывать погоду можно, используя народные приметы. Первые народные приметы появились давным-давно, когда люди стремились разгадать секреты окружающего мира и приоткрыть его тайны. Приметы создавались веками и переходили из поколения в поколение. Они становились частью народных пословиц и песен. Знание народных примет и сейчас помогает людям планировать свои дела. Берегите живую и неживую природу. Знайте, что жизнь на земле невозможна без природы. Человек должен охранять и беречь её!
Разбор типового тренировочного задания
Текст вопроса: Заполните таблицу:
Живая природа | Неживая природа |
Ответ:
Живая природа | Неживая природа |
Разбор типового контрольного задания
Соедините объект и явление:
Солнце Снежинка Появление цыплёнка Зерно | Прорастание Яйцо Восход Снегопад |
Ответ:
Связь между живой и неживой природой
(Тер.Инк. N07-02, 15/02/2002)Вадим Прибытков, физик-теоретик, постоянный корреспондент Терры Инкогнита.
Неживая природа является первичной, живая—вторичной.
Неживая природа существует вечно, она бесконечна в пространстве. Живая природа также существует вечно, но это вечное существование не является «непрерывным», как это характерно для неживой материи. Живая материя возникает, развивается и исчезает. Потом снова появляется, но уже совсем в другой звездной системе. Она может существовать одновременно на многих мирах, но эти миры отделены друг от друга такими гигантскими расстояниями, что говорить о каком-то едином, связанном, общем существовании нельзя.
Неживая природа является первичной и в том отношении, что все молекулы живой природы построены из атомов и молекул неживой. Для живой природы не существует особых элементов. Они едины. Все нужное, все необходимое мы черпаем из неживой природы. Из нее мы возникаем и в нее возвращаемся. Она—основа всего. Следовательно, эта основа требует бережного к себе отношения. Если раньше человечество пользовалось неживой природой, растительным и животным миром бездумно, то в последние годы начинает возникать сознание того, что бездумному отношению к природе постепенно приходит конец.
Возникла экология, т.е. наука об отношении к природе.
Наука эта является фактически произведением XX века, потому что до этого о природе почти не думали. Поэтому и появлялись классические примеры, когда овцы истребляли ландшафты целых стран.
Если говорить о возможности существования жизни, то для этого необходимо одновременное наличие большого количества физических факторов. Поэтому обстоятельства, дающие возможность возникать и развиваться живой материи, возникают чрезвычайно редко. И любой, на первый взгляд самый незначительный фактор, например, наклон земной оси, может настолько изменить условия существования живой природы, что будут происходить глобальные изменения в ее существовании. Стоит добавить в атмосферу немного «другого газа», как атмосфера потеряет все свои свойства стимулятора живого и будет действовать в противоположном направлении.
Из этого следует, что неживая материя не стимулирует живую материю и является по отношению к ней в целом «равнодушной», если можно употребить это слово. Если же быть более точным, то это не равнодушие, а лишь действие непреложных законов. Поэтому различные концентрации и сочетания материи и энергии создают различные условия для возможности жизни. Эти условия могут быть при исключительно редком совпадении огромного количества факторов благоприятными, и они же могут быть при господствующем несовпадении этих факторов—неблагоприятными.
Поэтому условия для существования жизни можно скорее рассматривать как исключение, чем, как правило. Слишком редко возникают те особые условия (их можно было бы назвать «тепличными»), которые дают возможность для существования жизни. Все это говорит о том, что человечество должно немедленно прекратить войны и внутренние конфликты и бросить все силы на сохранение атмосферы, которая является слишком тонкой и уязвимой, на сохранение океанов, лесов, почвы, природных ресурсов, на очищение нашей Земли, на создание чистоты в общей квартире. Т.е. давно пора заняться «генеральной уборкой», которой человек по существу еще никогда и не занимался.
Из всего этого следует, что Вселенная не наполнена «зародышами жизни», потому что они не могут быть вечно в неблагоприятных для них условиях. Поэтому жизнь возникает лишь там (и совершенно самостоятельно от «зародышей, или микробов жизни»), где для этого имеются условия. Земля—это уникум, и жизнь возникла на Земле. Когда условия для жизни на Земле исчезнут, исчезнет и жизнь, если человечество ничего не предпримет для своего спасения.
На это и надо (и срочно!) направить все международные усилия.
Кстати о природе | Глобальный проект Единства
С ки и кин , гремящей в их головах, студенты снова вместе ходят по кладбищу, играя словами и наблюдая, как они себя чувствуют на языке и в голове.
Пропитанные формальностями синтаксиса, изрядное количество студенческих вопросов вращается вокруг желания «правил» для использования новых слов, правил, которых у нас нет. Есть притяжательный падеж? Где границы? «Я могла бы сказать« ки »об этом кусте, — говорит Рене, — но как насчет ветра?»
«Да, — говорю я ей, — на моем языке ветер понимается как живой.
Когда мы стоим под массивным ветвистым дубом, студенты спорят, как использовать слова. Если дерево ки, то как насчет желудей? Они согласны с тем, что желуди — это клана, — целая семья маленьких существ. В этой неухоженной части кладбища земля также усеяна опавшими ветвями. «Эти мертвые конечности тоже считаются кинам ? Хотя они мертвы? — спрашивает Эвелин. «Глядя на мертвые ветки на земле, я обнаружила, что много думаю о дровах», — говорит она.«Я всегда говорил — и думал, — как будто I был тем, кто делал дрова. Но когда я подумал об этом дереве как о ки, как о существе, я внезапно понял, насколько это абсурдно. Дрова не делал. Дерево сработало. Я поднял его только с земли ». Всего в одном предложении Эвелин переживает передачу свободы воли или способности действовать от человечества к самому дереву. Грамматика одушевленности — противоядие от высокомерия; это напоминает нам, что мы не одиноки. Позже Эвелин пишет: «Использование ki заставило меня взглянуть на все по-другому, как будто все эти люди дарили подарки — и я не мог не чувствовать себя благодарным.Мы называем такие дрова растопкой, , и для меня это привело к новому пониманию. И посмотрите — это слово кин прямо здесь в растопке ».
Другая ученица, Аманда, добавляет: «Это слово заставляет меня больше относиться к деревьям как к индивидуумам. Раньше я бы просто назвал их всех «дубами», как если бы они были видами, а не индивидуумами. Именно так мы изучаем это в дендрологии, но использование ki заставляет меня думать о каждом из них не просто как о «дубе», а как об этом конкретном дубе, с сломанной веткой и коричневыми листьями.
Несмотря на очень краткое введение в ки, и кин, , студенты сразу понимают смысл слов: «Я полагаю, что это будет проблемой для большинства религиозных людей», — говорит Пол. «Это как бы сбивает людей с пьедестала того, что они единственные, у кого есть душа». Действительно, христианские миссионеры были острием подавления языка в культурах коренных народов и были одними из главных архитекторов движения индийских школ-интернатов. Война с языком анимации и отношения к миру природы была важна для двойной миссии религиозного и экономического обращения.Безусловно, библейский мандат на человеческое подчинение творения несовместим с языками коренных народов.
Другой студент, Киран, замечает: «Использование этих слов во время прогулки открыло мне глаза на то, как мы все связаны. Когда вы начнете использовать ki и kin, , вы почувствуете сожаление о том, что всю свою жизнь вы принимали их как должное ».
Экопсихологи предположили, что наши представления о себе как о неотъемлемом отделении от мира природы имеют негативные последствия для благополучия людей и экосистем.Возможно, эти слова могут быть лекарством для них обоих, так что каждый раз, когда мы говорим о живом мире, мы дышим уважением и вдыхаем родство, превращая саму атмосферу в средство родства. Если местоимения могут вызвать сочувствие, я хочу осыпать мир их звучанием.
Наиболее откровенные ученики выражают некоторый энтузиазм по поводу новых местоимений, но тихие скептики сохраняют свои оговорки относительно письменного задания, когда мы вернемся в класс. Один студент говорит об этом так: «Это сердечная и щедрая идея, но она никогда не сработает.Людям не нравятся перемены, и они разозлятся, если вы попытаетесь научить их говорить. Большинство людей не хотят думать, что природа так же хороша, как они ». Один ученик пишет каракулями, в каждом из которых наполовину сформировано его нетерпение: «Если вы хотите изменить мир, сделайте что-нибудь реальное. Станьте волонтером в продовольственном банке, посадите дерево. Придумывать местоимения — большая трата времени ».
Вот почему я люблю преподавать, как нас заставляют нести ответственность.
Абстракция «придумывать местоимения» действительно кажется бесплодной в то время в истории нашей страны, когда язык неуважения является валютой политического дискурса.Американский национализм, не говоря уже о человеческой исключительности, превозносится как высокая цель, не оставляющая места для смирения и экологического сострадания. Кажется донкихотным приводить доводы в пользу уважения к нечеловеческим существам, когда мы отказываемся распространять его на человеческих беженцев. Но я думаю, что этот студент ошибается. Слова имеют значение, и они могут колебаться, создавая волны в «реальном» мире.
Экологическое сострадание, присущее языкам наших коренных народов, снова опасно для предприятия по доминированию, поскольку политические и экономические силы выступают против мира природы, а экстрактивный колониализм возрождается под влиянием евангелия процветания.Контраст в мировоззрении сегодня такой же разительный, как и во времена моего деда, и снова земля и коренные народы вынуждены платить за это.
Если вы думаете, что это всего лишь загадочный лингвистический вопрос, просто посмотрите на прерию Северной Дакоты, где, когда я пишу это, сотни людей разбили лагерь под снежной бурей, переживая сильный мороз, чтобы продолжить охрану своей реки, которая находится под угрозой из-за строительства нефтепровода Дакота и неизбежных разливов нефти.Река для них не , а — река находится в пределах их круга моральной ответственности и сострадания, поэтому они яростно защищают ки , как если бы река была их родственницей, потому что ки таковыми. Но те, кого они защищают ki , говорят о реке, нефти и трубе одним и тем же термином, как если бы «это» было их собственностью, как если бы «это» было не чем иным, как ресурсами, которые они могли использовать. Как будто он мертв.
В Стэндинг Рок, между теми, кто вооружен водометами, и теми, кто вооружен молитвой, существуют два разных языка для мира, и именно здесь проводится линия фронта.Обращаемся ли мы с землей так, как если бы ки — наш родственник — как если бы земля была одушевлена бытием — взаимностью и почтением, или как то, к чему мы можем относиться с уважением или без уважения, по нашему выбору? Язык и мировоззрение колонизатора снова вступают в схватку с мировоззрением коренных народов. Зная это, к защитникам воды в Стэндинг-Роке присоединились тысячи союзников-инородцев, которые также говорят голосом сопротивления, которые говорят от имени живого мира, от имени грамматики анимации.
К счастью, человеческая история отмечена постоянно растущим признанием личности, с тех времен, когда аборигены не считались людьми, когда рабы считались тремя пятыми человека, и когда женщина стоила меньше мужчины. .Язык, личность и политика всегда были связаны с правами человека. Будет ли у нас мудрость снова расширить круг? Именование — это начало справедливости.
Во всем мире идеи справедливости для природы возникают в политической и правовой сферах. В Новой Зеландии, когда река Уонгануи оказалась под угрозой, руководство коренных народов маори заручилось защитой священных вод, объявив реку юридическим «лицом» с правами на собственное благополучие. Конституции Эквадора и Боливии, возглавляемых коренными народами, закрепляют права матери-природы.Швейцарцы внесли поправки в свою конституцию, чтобы определить животных как существ, а не объектов. Только в прошлом году нация Хо-Чанк в Висконсине внесла поправки в свою племенную конституцию, признав, что «экосистемы и естественные сообщества на территории Хо-Чанк обладают неотъемлемым, фундаментальным и неотъемлемым правом на существование и процветание». Эта правовая структура позволит племени защитить свои родные земли от добычи песка для гидроразрыва и добычи ископаемого топлива, потому что земля будет иметь юридический статус как лицо.Поддерживаемое революционными инициативами Фонда правовой защиты окружающей среды Сообщества, растущее движение за права природы происходит от корней одушевлённости, от личности всех существ. Для этого нам понадобится новое местоимение.
значение для социальных исследований
L1
260 Рошель Гельман
Ссылки
Брансфорд Дж. Д., Браун А. Л., Кокинг Р. Р., ред. (1999) Как люди учатся: мозг, разум, опыт и школа.
Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук.
Кэри С. (2001) О самой возможности разрывов в концептуальном развитии. В: Язык, мозг и
когнитивное развитие (Dupoux E, ed), 304–324. Кембридж, Массачусетс: MIT Press.
Cordes S, Gallistel CR, Gelman R, Latham P (2007) Невербальная арифметика в арифметике: свет от шума.
Психофизика восприятия 69: 1185–1203.
Ericsson KA (2006) Влияние опыта и целенаправленной практики на развитие превосходных экспертных характеристик
.В: Кембриджский справочник по опыту и работе экспертов (Ericsson KA, Charness N, Feltovich
P, Hoffman RR, eds), 685–706. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.
Гельман Р. (1972) Логическая способность очень маленьких детей: правила числовой инвариантности. Child Dev 43: 74–90.
Гельман Р. (1990) Первые принципы организуют внимание к соответствующим данным и приобретение числовых и причинно-следственных
концепций. Когнитивные науки 14: 79–106.
Гельман Р. (2002) Оживляет и другие мирские вещи.В: Репрезентация, память и развитие: Очерки в честь Жана Мандлера
(Штейн Н., Бауэр П., Рабиновиц М., ред.), 75–87. Махва, Нью-Джерси: Лоуренс Эрлбаум.
Гельман Р. (2006) Маленький ребенок как арифметик натуральных чисел. Curr Dir Psychol Sci 15: 193–197.
Гельман Р., Бреннеман К. (2004) Соответствующие пути для дошкольного научного обучения. Ранний ребенок Q Rev 19:
150–158.
Гельман Р., Бреннеман К., Макдональд Дж., Роман М. (в печати).Дошкольные пути к науке. Балтимор:
Брукс.
Гельман Р., Дургин Ф., Кауфман Л. (1995) Различие между одушевленными и неодушевленными: не только движением.
В: Причинность и культура (Спербер Д., Премак Д., Премак А., ред.), 150–184. Оксфорд: Plenum Press.
Гельман Р., Лукариелло Дж. (2002). Обучение в когнитивном развитии. В: Справочник Стивенса по экспериментальной психологии
, том 3. 3-е изд. (Пашлер Х., Галлистель С.Р., ред.). Нью-Йорк: Вили.
Гельман Р., Уильямс Э. (1998) Возможные ограничения для когнитивного развития и обучения: специфика предметной области
и эпигенез. В кн .: Справочник по детской психологии, 5-е изд. (Кун Д., Зиглер Р., ред.), Том 2: Познание, восприятие и язык
, 575–630. Нью-Йорк: Вили.
Хартнетт П.М., Гельман Р. (1998). Раннее понимание чисел: пути или препятствия на пути к построению нового понимания
? Изучите Instr 8: 341–374.
Hurewitz F, Papafragou A, Gleitman LR, Gelman R (2006) Асимметрии в получении чисел и
квантователей.Lang Learn Dev 2: 77–96.
Macario J (1991) Использование цвета детьми раннего возраста при классификации: еда и предметы канонического цвета. Cogni-
tive Dev 6: 17–46.
Massey C, Gelman R (1988) Способность дошкольников решать, может ли сфотографированный незнакомый объект перемещаться
сам. Дев Психол 24: 307–317.
Mix KS, Levine SC, Huttenlocher J (1997) Числовая абстракция у младенцев: Другой взгляд. Дев Психол 33:
423–428.
Obrecht N, Chapman G, Gelman R (2007) Интуитивные t-тесты: непрофессиональное использование статистической информации.Психон Б Ред.
14: 1147–1152.
Saxe R, Tenenbaum J, Carey S (2005) Секретные агенты: выводы о скрытых причинах 10- и 12-месячных
младенцев. Psychol Sci 16: 995–1001.
Spelke ES (2000) Основные домены. Am Psychol 55: 1233–1243.
Ваксман С., Медин Д., Росс Н. (2007) Фолькобиологические рассуждения с точки зрения межкультурного развития:
Ранние эссенциалистские представления сформированы культурными верованиями. Дев Психол 43: 294–308.
О разделении между живым и неодушевленным
Недавний взгляд на Природа и математическая основа стабильности материалов в химическом и биологическом мирах Роберт Паскаль и Адди Просс развивают концептуальные загадки, которые мешают нам отнести одушевленное к неодушевленному [ 1]. Авторы резюмируют эти теоретические проблемы в извечном вопросе, как жизнь могла появиться из неодушевленной материи . Более того, Паскаль и Просс встревожены тем, что биология как дисциплина к настоящему времени отделилась от физических наук, хотя химия действительно стала биологией на этой планете примерно 3.5–4 миллиарда лет назад. Отсюда логический вывод: все ученики должны иметь общую концептуальную основу.
Нам почти нечего добавить к этому точному анализу статус-кво. Тем не менее, мы хотим подчеркнуть, что только условно мы называем одни системы живыми, а другие неживыми, но сама природа не делает различий: модели без масштабов распространены повсеместно [2-10]. Повсюду в природе встречаются искаженные, почти логнормальные распределения, которые накапливаются вдоль сигмовидных кривых и, следовательно, появляются в логарифмических масштабах в основном в виде прямых линий, т.е.е., соблюдать степенные законы [11,12]. Эти шаблоны имеют одну и ту же математическую форму, только параметры отличаются от одной системы к другой.
Например, длина генов распределяется таким же асимметричным образом, как и длина слов. Популяции животных и растений, независимо от вида, распространяются в наземных и морских средах так же, как экономическое богатство, независимо от активов, распространяется в различных обществах. Точно так же химические реакции и экономические операции протекают по сигмовидной кривой в направлении стационарных циклов, таких как цикл лимонной кислоты в клетке и годовые циклы производства.Также циклон вращается в градиенте температуры так же, как галактика вращается по спирали в универсальной плотности. Эти логарифмические спирали встречаются также во многих других знакомых формах, таких как раковины, шишки и соцветия.
Более того, экологическая преемственность развивается так же, как и технический прогресс, то есть перемежаясь от одной инновации к другой по сигмовидной кривой. Разветвляется производство товаров, как разветвляется филогенное дерево видов. Так же рассеивается электрический разряд в среде, например, в воздухе.Кроме того, нейронная активность, регистрируемая из коры головного мозга, подчиняется степенному закону, так же как сейсмическая активность, регистрируемая из мантии Земли. Метаболическая сеть в ячейке отображает такое же степенное распределение пересечений, что и узлы транспортной сети в городе или коммуникационной сети World Wide Web по всему земному шару, а также сети галактик по всей Вселенной. Эти универсальные модели представляют собой убедительное свидетельство того, что существует естественный закон, который охватывает все.
Закон природы
Основной закон природы не является загадкой. Он говорит о том, что разность энергий любого вида, то есть свободная энергия любого вида будет израсходована за наименьшее время, когда система любого вида переходит из одного состояния в другое [12-15]. Первые слова Principia обращаются к той же связи между силами и движением: Рациональная механика будет наукой о движениях, возникающих в результате любых сил, и о силах, необходимых для создания любых движений, точно предложенных и продемонстрированных [16].Впоследствии Ньютон производит известное равенство F = d t p между силой F и изменением количества движения p , т. Е. Изменением курса. Никакая система не имеет другого выбора, кроме как двигаться вдоль равнодействующей силы, то есть по пути, по которому свободная энергия потребляется за наименьшее время.
Также Карно признает универсальность без разделения на одушевленное и неживое [17]: Все вещества в природе могут быть использованы для производства движущей силы .Мощность P равна потреблению бесплатной энергии. Поскольку P = F · v = d p t · v = d t 2 K , нет энергии в движении со скоростью v , т. Е. кинетическая энергия 2 K , имеет любой вариант, кроме как направлять по самому крутому градиенту энергетического ландшафта, то есть по пути с наименьшим временем.
Например, ручей будет менять свой путь, и этот поток энергии будет сам по себе, т.е.е., естественно, выбирайте самый крутой спуск, чтобы как можно быстрее сбежать по склону холма. И наоборот, любой ручей не может не высыхать, когда поток находит более быстрый способ использовать гравитационный потенциал. В соответствии с этим принципом популяция животных также будет варьировать свои способы зарабатывать на жизнь, и связанные потоки энергии сами будут естественным образом выбирать среди альтернатив, например, генетические, эпигенетические, поведенческие механизмы или любую другую функцию, которая способствует наименьшему времени свободной энергии. потребление.И наоборот, ни один вид не имеет никакой свободы, кроме как адаптироваться или погибнуть, когда появятся более эффективные потребители общего резервуара свободной энергии. Эти курсы к термодинамическому балансу с превосходным окружением — не маловероятные процессы, но естественные для всех систем. Это всего лишь тривиальное математическое упражнение, чтобы показать, что императив наименьшего времени в форме уравнения движения порождает модели без масштабов [12]. Конечно, эти закономерности распознавались и моделировались различными математическими функциями уже в течение долгого времени, однако понимание того, что безмасштабные модели являются результатом наименьшего потребления свободной энергии, было упущено.
Как указывают Просс и Паскаль, принцип Дарвина — это всего лишь захватывающий рассказ без твердой математической формы. В отличие от универсального императива потребления свободной энергии за наименьшее время, как это дает второй закон движения Ньютона, принцип наименьшего действия Мопертюи или второй закон термодинамики Карно можно строго проанализировать [18,19]. Эти три формы фактически эквивалентны друг другу. В частности, можно доказать, что второй закон движения Ньютона идентичен второму закону термодинамики Карно.Вспоминая, что v = d t x и 2 K = p · v = TS , сила F = d t p p x 2 K = T d x S = d x Q приравнивается к температуре T , умноженной на изменение энтропии d4 отрезок пути d x , который, в свою очередь, вызван изменением энергии d Q вдоль d x .Математическая эквивалентность не оставляет нам другого выбора, кроме как сделать вывод, что эволюционный курс продвигается в направлении равнодействующей силы. Этот путь наименьшего времени потребления свободной энергии, в свою очередь, эквивалентен пути максимальной скорости увеличения энтропии. Однако математический формализм не предполагает детерминизма. Напротив, эволюционные курсы по своей сути неразрешимы, потому что движущие силы поглощаются движениями [20]. Другими словами, чистая сила постоянно меняется вместе с изменениями в движении, т.е.э., с эволюцией.
Стоит подчеркнуть, что стандартный способ опустить изменение массы d m , равное энергии d E = d mc 2 рассеивается в вакууме, характеризуемом c 2 , из Полная форма F = d t p = m a + v d t m , где a = d 92 t , лишает нас понимания любого перехода от одного состояния к другому, т.е.э., эволюция. Даже простая химическая реакция не может быть понята без диссипации, и поэтому термодинамика и кинетика из учебников кажутся несовместимыми. В действительности никакая кинетика не запускает реакцию, но кинетика — это проявление наименьшего расхода свободной энергии по времени. Точно так же возникнут концептуальные головоломки, когда энтропия будет ошибочно принята за меру беспорядка, то есть несогласованность, вместо того, чтобы рассматривать ее как сумму как связанных, так и свободных форм энергии. В состоянии максимальной энтропии термодинамического баланса вся энергия связана, так как вся свободная энергия потреблена.
Сворачивание белка, например, очевидно не определяется только аминокислотной последовательностью, но зависит также от рассеивания в окружающую среду, свойства которой, температура, pH, ионная сила, шапероны и т. Д. Влияют на результат [21] . Поэтому многие биологи справедливо считают стандартные детерминированные, статистические или вероятностные формы физики недостаточными для объяснения жизни. И наоборот, многие физики избегают старого, но точного диссипативного уравнения движения, потому что его невозможно решить.Проблема не в сложности; Проблема в том, что движение влияет на его движущие силы. Следовательно, эволюционные пути неразрешимы, но не произвольны [20]. Но разве этот недетерминизм, сопровождаемый чувством направления, не является внешней характеристикой природы? Таким образом, нужно принять то, чего нельзя избежать.
Благодарность и земля: взаимность в природе | Этика Земли
Хотя Земля предоставляет нам все, что нам нужно, мы создали экономику, основанную на потреблении, которая задается вопросом: «Что еще мы можем взять от Земли?» и почти никогда: «Что Земля требует от нас взамен?»
От того, что Земля просит что-то обо мне — обо мне! — мое сердце переполняется.Я радуюсь безоговорочному признанию одушевленности Земли, того, что живая планета способна просить нас о чем-то, а мы способны ответить. Мы не пассивные получатели ее подарков, а активные участники ее благополучия. Запрос удостоен чести. Это дает нам понять, что мы принадлежим.
Большую часть времени, проведенного людьми на планете, до великого заблуждения, мы жили в культурах, которые понимали завет взаимности, что для того, чтобы Земля оставалась в равновесии, чтобы дары продолжали течь, мы должны отдавать в равной мере. за что берем.
В учениях моих предков Потаватоми ответственность и дары понимаются как две стороны одной медали. Обладание подарком связано с обязанностью использовать его на благо всех. Дрозд наделен даром песни — и поэтому он обязан встречать день музыкой. У лососей есть дар путешествовать, поэтому они берут на себя обязанность нести еду вверх по реке. Поэтому, когда мы спрашиваем себя, в чем наша ответственность перед Землей, мы также спрашиваем: «Что является нашим даром?»
Как люди, которые эволюционировали здесь совсем недавно, мы лишены даров наших сопутствующих видов фиксации азота, опыления и миграции на 3000 миль под магнитным руководством.Мы даже не умеем фотосинтезировать. Но мы несем свои дары, в которых Земля остро нуждается. Среди самых сильных из них — благодарность.
Благодарность может показаться слабым чаем, учитывая стоящие перед нами отчаянные испытания, но это мощное лекарство, гораздо большее, чем простое спасибо. Благодарение подразумевает признание не только дара, но и дарителя. Когда я ем яблоко, я выражаю свою благодарность тому широкорукому дереву, чье терпкое потомство сейчас у меня во рту, и чья жизнь стала моей собственной.Благодарность основана на глубоком знании того, что само наше существование зависит от даров существ, которые действительно могут фотосинтезировать. Благодарность способствует признанию личности всех существ и бросает вызов заблуждению человеческой исключительности — идее о том, что мы каким-то образом лучше, более заслуживаем богатства и услуг Земли, чем другие виды.
Эволюционное преимущество культур благодарности неоспоримо. Эта человеческая эмоция имеет адаптивную ценность, потому что она дает практические результаты для устойчивости.Практика благодарности может реально привести к практике самоограничения, когда мы берем только то, что нам нужно. Признание даров, которые нас окружают, создает чувство удовлетворения, чувство достаточности, которое является противоядием от социальных посланий, которые проникают в наш дух и говорят нам, что мы должны иметь больше. Практика удовлетворения — радикальный поступок в обществе, ориентированном на потребление.
Предания коренных народов полны предостерегающих историй о том, что благодарность не проходит. Когда люди забывают воздать должное подарку, последствия всегда будут как материальными, так и духовными.Весна высыхает, кукуруза не растет, животные не возвращаются, а легионы оскорбленных растений и животных и рек восстают против тех, кто пренебрег благодарностью. Западная традиция повествования странным образом молчит по этому поводу, и поэтому мы попадаем в эпоху, когда справедливо опасаемся климата, который мы создали.
У людей есть протоколы благодарности; мы формально применяем их друг к другу. Мы говорим спасибо. Мы понимаем, что получение подарка влечет за собой ответственность сделать подарок взамен.Следующим шагом в нашей культурной эволюции, если мы хотим выжить как вид на этой прекрасной планете, является расширение наших протоколов благодарности живой Земле. Благодарность является наиболее мощным ответом Земле, потому что она открывает путь для взаимности, для отдачи.
Взаимность — возврат подарка — это не просто хорошие манеры; так устроен биофизический мир. Баланс в экологических системах возникает из петель отрицательной обратной связи, из циклов отдавания и принятия.Взаимность между частями живой Земли создает равновесие, в котором жизнь, как мы ее знаем, может процветать. Когда подарок находится в движении, он может длиться вечно. Петли положительной обратной связи, в которых взаимодействия приводят друг друга к нарушению баланса, приводят к радикальным изменениям, часто до точки невозврата.
Как мы можем отвечать на дары Земли?
- Мы должны признать себя лишь одним из членов великой демократии видов и понять, что мы, как и любой другой успешный организм, должны играть по правилам, регулирующим функционирование экосистемы.Законы термодинамики не были приостановлены от нашего имени. Неограниченный рост невозможен. В ограниченном мире мы не можем безостановочно брать без пополнения.
- Задолго до появления людей солнечная экономика растений создала живой мир из неодушевленных материалов, постоянно восстанавливая жизнь через сети взаимности. Промышленные экономики одержимы идеей обращения этого процесса вспять, превращая великолепно одушевленные продукты в холодные мертвые продукты с потрясающей эффективностью.Наши пути на Земле формируются тем, что мы любим больше всего. Мы участвуем в экономике, которая, кажется, больше любит прибыль для нескольких представителей одного вида, чем хороший зеленый мир для всех. У нас есть выбор инвестировать нашу любовь иначе. Мы должны привести нашу экономику в соответствие с экологическими принципами и целостностью человека.
- Экологическое восстановление — это акт взаимности, и Земля просит нас обратить наши дары на исцеление нанесенного ущерба. Способность формировать Землю, которую мы бездумно используем, чтобы вывести землю из строя, можно использовать для ее исцеления.Нарушена не только земля, но и наши отношения с землей. Мы можем быть лекарством для Земли, партнерами в обновлении.
- Взаимность коренится в понимании того, что мы не одиноки, что Земля населена нечеловеческими людьми, мудрыми и изобретательными существами, заслуживающими нашего уважения. Мы терпим управление, которое предоставляет корпорациям юридическую личность и свободу слова, но отрицает это уважение к безмолвным саламандрам и сахарным кленам. Земля просит нас быть их голосом.Во всем мире движения, возглавляемые коренными народами, предоставляют рекам и горам статус юридического лица. Декларация прав Матери-Земли была представлена в ООН. Я думаю, что Земля просит нас проголосовать.
Благодарность — наш первый, но не единственный подарок. Мы рассказчики, создатели музыки, изобретатели гениальных машин, целители, ученые и любители Земли, которые просят нас дарить свои уникальные дары от имени жизни.
Давайте жить так, чтобы Земля была за нас благодарна.
К общей теории эволюции: Распространение теории Дарвина на неодушевленную материю | Журнал системной химии
2.1. Объединение абиогенеза и эволюции
Дарвиновская теория лежит в основе современной биологии, и это правильно. Как заметил Добжанский [7]: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Тем не менее, несмотря на необычайное и подавляющее влияние идей Дарвина на биологию и не только, дарвиновская теория не решает проблему происхождения жизни, хотя природа и источник ранней жизни вполне могут повлиять на саму теорию.Интересно, что это ограничение было очевидно уже современникам Дарвина. Таким образом, всего через три года после публикации монументального тезиса Дарвина Геккель [8, 9] указал, что «главный недостаток дарвиновской теории состоит в том, что она не проливает света на происхождение примитивного организма — вероятно, простой клетки — от которого произошли все остальные. Когда Дарвин предпринимает особый творческий акт для этого первого вида, он непоследователен и, я думаю, не совсем искренен … ». Удивительно, но со временем эта ранняя озабоченность, похоже, рассеялась.Так, ведущий биолог Ричард Докинз в первой строке своей книги «Слепой часовщик» пишет: «… когда-то наше существование представляло собой величайшую из всех загадок, но теперь это загадка не потому, что она разгадана. Дарвин и Уоллес решил это …. «[10]. Да, дарвинизм действительно разрешил дилемму о том, как микроскопическая сложность была преобразована в макроскопическую сложность , однако он не разрешил или даже не обратился к самому неприятному вопросу: как необычайная микроскопическая сложность простейшей живой системы возникла в первые место?
Тогда неудивительно, что возникновение сложной жизни на Земле разделено на две фазы — абиогенез, химическая фаза, и эволюция, биологическая фаза (как показано на рисунке 1), причем первая фаза остается той, которая остается источник путаницы и продолжающихся споров (недавний специальный выпуск о происхождении жизни см. в [11], общие обзоры см. в [12–15]).Но что, если эти две стадии можно было бы концептуально объединить в один непрерывный физико-химический процесс? Такое объединение может существенно повлиять на наше понимание феномена жизни, поскольку тогда мы столкнемся с необходимостью понять только один отдельный процесс, а не два отдельных и дискретных процесса. И, учитывая наше широкое понимание дарвиновской фазы, это понимание может быть немедленно применено к плохо изученной более ранней химической фазе.Но есть ли разумные основания для столь масштабного предложения? Мы считаем, что ответ положительный, и основываем эту точку зрения на последних достижениях в системной химии. Недавние исследования молекулярных реплицирующих систем показали, что некоторые явления, связанные с репликацией химических систем, также проявляются в биологических системах. Это общее наблюдение чрезвычайно важно, поскольку оно обеспечивает эмпирическую основу для концептуальной связи между химией и биологией, а не только на очевидном структурном уровне ( i.е. , как одушевленная, так и неодушевленная материя состоят из атомных и молекулярных сущностей), но на более глубоком организационном уровне. Действительно, это свидетельство ляжет в основу нашего предположения о том, что химическая и биологическая фазы на самом деле представляют собой единый процесс. Давайте сначала рассмотрим соответствующие эмпирические данные.
Схема 1Двухфазное (химическое и биологическое) превращение неживого в сложную жизнь.
2.1.1. Естественный отбор на химическом уровне
Еще в 1960-х годах Mills et al.[16] отметили, что молекулярная реплицирующая система, Qβ РНК, при взаимодействии с активированными нуклеотидами в присутствии соответствующей репликазы претерпевала процесс репликации, мутации, отбора, эволюции, что поразительно аналогично биологическим системам. Олигонуклеотид РНК, первоначально длиной около 4200 оснований, реплицировался, мутировал и превратился в гораздо более короткую олигонуклеотидную цепь всего на 17% от исходной длины, которая реплицировалась намного быстрее, чем исходная цепь [15, 16]. Это наблюдение, даже само по себе, предполагает, что дарвиновское поведение, фундаментально биологический феномен, имеет свои корни в химии.Никто не станет всерьез утверждать, что отдельная молекула, какой бы ни была ее структура, в каком-либо значимом смысле «жива», однако поведение дарвиновского типа совершенно очевидно на этом неодушевленном, молекулярном уровне [15, 16]. С тех пор процедуры эволюции in vitro были разработаны и расширены, чтобы охватить широкий спектр систем нуклеиновых кислот, как продемонстрировали работы Bartel и Szostak [17], Johnston et al. [18] и Joyce et al. [19, 20], тем самым подчеркивая общность эволюционно-подобных процессов на молекулярном уровне.
Еще более поразительное выражение естественного отбора на химическом уровне, которое еще больше подчеркивает степень связи химии и биологии, недавно было сообщено Войтеком и Джойсом [21]. Ключевой экологический принцип , принцип конкурентного исключения [22] гласит: «Полные конкуренты не могут сосуществовать», или в более позитивном выражении: «Экологическая дифференциация является необходимым условием сосуществования». Этот принцип сообщает нам, что две не скрещивающиеся популяции, занимающие точно такую же экологическую нишу ( i.е. , оба конкурируют за один и тот же ресурс) не могут сосуществовать — одно приведет к исчезновению другого. Поразительным аспектом исследования Войтека и Джойса было то, что оно продемонстрировало, что корни этого основного биологического принципа можно найти в химии. Они сообщили, что два фермента РНК, когда им позволяли реплицироваться и развиваться в присутствии необходимого субстрата, не могли сосуществовать. Один из ферментов привел к исчезновению другого в соответствии с предсказанием принципа конкурентного исключения.Однако, что более важно, когда два фермента одновременно реагировали с пятью альтернативными субстратами, два фермента были способны сосуществовать . Каждый фермент РНК развивался таким образом, чтобы оптимизировать использование одного из 5 субстратов (разные субстраты для каждого из двух ферментов), так что система эффективно имитировала поведение биологической ниши, опять же в соответствии с принципом исключения. Классические зяблики Дарвина — нишевое поведение [23] на химическом уровне!
Как отмечалось выше, и химические, и биологические репликаторы поразительно похожим образом реагируют на причинную цепь репликация-мутация-отбор-эволюция.Но есть дополнительное следствие этой причинной цепи, которое проявляется как на химическом, так и на биологическом уровнях — процесс комплексообразования. Поясним.
2.1.2. Комплексификация как на химическом, так и на биологическом уровнях
В биологическом мире нет никаких сомнений в том, что в течение длительного эволюционного периода имел место определенный процесс комплексообразования. Хотя подробный путь к клеточной сложности остается спорным, существование этого эволюционного стремления к большей сложности отрицать нельзя.Таким образом, общепринято считать, что более сложная эукариотическая клетка эволюционировала из более простой прокариотической клеточной организации, скорее всего, после некоторого эндосимбиотического события [24], и в более позднем эволюционном скачке, что многоклеточные организмы эволюционировали из одноклеточных. Эволюционная динамика, по-видимому, определяется, по крайней мере частично, биологическими преимуществами, связанными с комплексообразованием.
Учитывая недвусмысленные доказательства комплексообразования в ходе биологической эволюции, кардинальный интерес представляет наблюдение, может ли та же самая тенденция комплексообразования проявляться на химическом уровне, i.е. , в относительно простых химических реплицирующих системах. Ввиду относительно короткого периода времени изучения таких систем объем данных остается ограниченным. Тем не менее можно сделать предварительные выводы. Идея гиперциклической кооперативной сети на молекулярном уровне была впервые предложена Эйгеном и Шустером [25], но только в 1994 г. Сиверс и фон Кедровски сообщили о репликации на основе перекрестного катализа двух олигонуклеотидов [26].Впоследствии было показано, что другие функциональные группы также проявляют автокаталитическое поведение за счет создания кооперативных кросс-каталитических сетей. Таким образом, Ли и др. [27] и Yao et al. [28] продемонстрировали образование сети в самовоспроизводящихся пептидах, а совсем недавно Kindermann et al. [29] и Кассианидис и Филп [30] наблюдали перекрестный катализ в самовоспроизводящейся реакции Дильса-Альдера, предполагая, что совместное молекулярное поведение в репликативном контексте может быть довольно общим.
Более явная демонстрация преимуществ репликации, связанных с сетью, по сравнению с индивидуальным молекулярным репликатором, однако, недавно была продемонстрирована Линкольном и Джойсом [31]. В то время как конкретный автокатализатор РНК был неспособен к более чем двум последовательным удвоениям, для каждого из которых требовалось около 17 часов, преобразование этого РНК-рибозима в кросс-каталитическую сеть на основе двух двух рибозимов РНК приводило к образованию быстро реплицирующихся система с временем удвоения всего 1 час, которая может работать бесконечно.Таким образом, кооперативная кросс-каталитическая система, полученная от автокаталитического родителя в процессе эволюции, оказалась более эффективным репликатором («приспособлением» на биологическом жаргоне), чем автокаталитический родительский предшественник. Вышеупомянутые результаты, хотя и ограниченные по объему, предполагают, что кооперативное поведение может возникать и проявляться на молекулярном уровне, что стремление к более сложным реплицирующим системам, по-видимому, лежит в основе химических, а не только биологических репликаторов. Последствия этих предварительных выводов кажутся далеко идущими.Они предполагают, что биологическое стремление к большей сложности имеет свои корни в химии, что весь эволюционный процесс можно проследить до кинетических сил на молекулярном уровне!
2.1.3. Значение общих паттернов на химическом и биологическом уровнях
Наблюдение одной и той же тенденции комплексообразования как в химической, так и в биологической фазах важно еще в одном смысле. Комплексификация — это не просто явление, связанное с двумя фазами, это также можно рассматривать как механизм , с помощью которого химическая фаза в конечном итоге сливается с биологической фазой (и в нее)! В конечном счете, основное различие между химической и биологической фазами, по-видимому, заключается в степени комплексификации , которая возникла, а не в природе самого процесса.Таким образом, очевидно, что тенденция к большей сложности, которая проявляется на химическом уровне, может привести в расширенном масштабе эволюционного времени к повышенной сложности, очевидной на биологическом уровне. Таким образом, комплексизация, в первую очередь за счет создания сети, которая поддерживает целостную репликационную способность системы, является средством, с помощью которого простые реплицирующиеся химические системы со временем трансформируются в очень сложные реплицирующие системы, которые мы называем биологией.Вывод очевиден: возникновение жизни началось со случайного появления относительно простой воспроизводящейся химической системы, которая затем начала долгий путь ко все более и более сложным воспроизводимым объектам.
2.2. К общей теории эволюции
2.2.1. Раскрытие химических корней дарвинизма
Мы уже указывали, что мышление дарвиновского типа было применено к молекулярным репликаторам, тем самым распространив его влияние на химическую область. Однако при таком подходе возникает методологическая трудность.Подумайте, дарвиновская теория была предложена на основе данных, терминологии и концепций, которые все являются биологическими. Таким образом, дарвиновская теория по определению является биологической теорией. Действительно, будучи биологической теорией, Дарвин сам рассматривал возможность более ранней химической фазы, предшествующей биологической фазе, как такую, которая не может быть адекватно рассмотрена в рамках этих биологических рамок. В известном ныне письме Джозефу Далтону Хукеру, написанному в марте 1863 года, Дарвин писал: «… в настоящее время это просто вздорное мышление о происхождении жизни; с таким же успехом можно думать о происхождении материи» [9].Соответственно, если химическая и биологическая фазы составляют единый физико-химический процесс, как мы предложили, то логически следует, что теория Дарвина должна быть расширена и переформулирована так, чтобы она также могла охватывать неодушевленные химические системы. Обратите внимание, что недостаточно просто сделать вывод о применимости дарвиновских концепций как к химическим, так и к биологическим системам. Не отрицая дидактической ценности такого мышления, применение биологических концепций к химическим явлениям в научном методологическом смысле проблематично и даже ошибочно.Более глубокое понимание биохимической связи может быть предоставлено, но только когда соединение приближается в направлении , обратном . Давайте подробнее остановимся на этой ключевой идее.
Научный редукционизм, центральная научная методология, учит нас искать понимание в науках более высокого иерархического уровня, используя концепции из наук более низкого иерархического уровня, а не наоборот. Это предполагает, что мы должны стремиться объяснить биологический феномен в химических терминах , а не химический феномен в биологических терминах .Чтобы прояснить ситуацию с помощью крайнего примера, рассмотрим две науки, химию и психологию. В то время как предлагаемое молекулярное объяснение некоторого психологического феномена может быть интригующим и вызывать интерес, психологическое объяснение некоторого молекулярного феномена будет встречено только насмешками! Цитируя Вайнберга [32]: «Пояснительные стрелки всегда указывают вниз». Таким образом, мы обычно пытаемся объяснить психологические явления в терминах биологических, биологические явления в физических и химических терминах, химические явления в физических терминах и так далее, а не наоборот.Наблюдение дарвиновского поведения на химическом уровне является очень значимым, не , потому что оно предполагает, что молекулы ведут себя биологическим образом, а потому, что оно открывает возможность объяснения биологического поведения в химических терминах. Это позволяет обнажить химические корни этой самой центральной и глубокой биологической теории, теории Дарвина, тем самым обеспечивая поистине фундаментальную основу для биохимической связи.
2.2.2. Химическая кинетика как основа дарвиновского поведения
Как упоминалось выше, соблазну интерпретировать поведение молекулярных репликаторов в биологических терминах — приспособленность, естественный отбор, выживаемость наиболее приспособленных, и т. Д. , следует твердо противостоять. Химические явления более полезно объяснять с помощью химических терминов, а конкурентные реакции молекулярных репликаторов легко рассматриваются в специальной области химии, которая имеет дело со скоростью химических реакций — химической кинетике.Как было оценено со времени ранней новаторской работы Lotka [33], реакция репликации, иллюстрирующая автокаталитический процесс, кинетически уникальна в том смысле, что полная репликация часто приводит к экспоненциальному росту. Однако экспоненциальный рост по своей природе неустойчивый , поэтому, в лучшем случае, будет сформировано устойчивое состояние репликатора, в котором устанавливается баланс между скоростями образования репликатора и распадом репликатора. Этот кинетический паттерн может быть выражен дифференциальным кинетическим уравнением, например уравнением 1, где X — концентрация репликатора, M — концентрация строительных блоков, из которых состоит X , и k и g — константы скорости образования и распада репликатора соответственно.Популяция устойчивого состояния, состояние, которое эффективно «стабильно», достигается и поддерживается, пока dX / dt остается близким к нулю. Прямым следствием этого описания устойчивого состояния является то, что стабильность результирующего состояния имеет тип динамического — популяция репликаторов стабильна, даже несмотря на то, что отдельные члены постоянно меняются.
(1)
Примечательно, что само существование таких динамических состояний имеет глубокие химические последствия, поскольку, как мы отмечали в предыдущей работе, возникает особый вид химии с другими правилами отбора [34–36].Примером этого правила отбора, указанным несколько лет назад Лифсоном [37], является конкурентная реакция двух репликаторов, конкурирующих за одни и те же строительные блоки. Вероятный результат — один из репликаторов будет устранен. Таким образом, на химическом уровне конкурирующая реакция двух реплицирующихся молекул, при которой один из репликаторов «вымирает», является прямым и хорошо понятным химическим кинетическим феноменом. Учитывая, что химия является более фундаментальной наукой, можно поэтому сказать, что биологический естественный отбор подражает химическому кинетическому отбору, т.е.е. , биология сводится к химии для этого фундаментального биологического явления [36].
Процесс комплексообразования, второй паттерн, наблюдаемый как в биологической, так и в химической эволюции, также можно рассматривать как кинетический феномен. Именно на химическом уровне, где превращение простого молекулярного репликатора в автокаталитическую сеть минимальной сложности может быть исследовано напрямую [26–30], кинетическое преимущество сети над единичным репликатором, по-видимому, проявляется.Необходимы дополнительные экспериментальные данные, чтобы полностью установить связь между кинетическим отбором и комплексификацией, но предварительные доказательства, особенно предоставленные Линкольном и Джойсом [31], весьма наводят на размышления. Таким образом, кинетический отбор, химический по своей сути феномен, хорошо известный на молекулярном уровне, все чаще рассматривается как корень поведения дарвиновского типа, тем самым обеспечивая основу для более фундаментального понимания дарвиновского поведения в более сложных условиях. биологический уровень.
Мы определили биологический «естественный отбор» как продолжение химического «кинетического отбора», но каков химический аналог «приспособленности», другой центральной дарвиновской концепции? Какие физико-химические свойства, если таковые имеются, оптимизируются в процессе химического отбора? Где именно в физико-химических терминах кинетический отбор ведет реплицирующую систему? В химических процессах система неизменно движется к состоянию большей термодинамической стабильности, но живые системы, похоже, не следуют этой директиве, поскольку все живые системы по своей природе термодинамически нестабильны .Оказывается, ответ действительно заключается в стабильности системы, но не в ее термодинамической стабильности, к которой мы обычно обращаемся в химии. В воспроизводящемся мире существует другой вид стабильности, совершенно отличный от термодинамической стабильности, вид стабильности, который мы назвали динамической кинетической стабильностью (DKS) [38, 39]. Давайте кратко прокомментируем природу DKS и обсудим, как эти два вида устойчивости взаимосвязаны.
2.2.3. Динамическая кинетическая стабильность (ДКС) и динамические кинетические состояния материи
Система считается стабильной, если она постоянна, остается неизменной со временем — это операциональное, феноменологическое определение.В рамках химических систем мы признаем, что стабильность системы может возникать либо по термодинамическим, либо по кинетическим причинам, и, соответственно, мы говорим о термодинамической и кинетической стабильности. Важно отметить, что оба возникают из-за отсутствия изменения . Однако, как ни парадоксально, в природе существует еще один вид стабильности, который на самом деле достигается за счет изменения , а не за счет отсутствия изменения . Этот вид устойчивости представляет собой динамическую устойчивость. Рассмотрим, например, текущую реку или фонтан.Река или фонтан, как идентифицируемый объект, будут классифицированы как стабильные, если они сохранят свое присутствие в течение долгого времени. Это, как уже было сказано, проявление стабильности, неизменной во времени. Но, конечно, вода, из которой состоит река или фонтан, постоянно меняется, поэтому устойчивость реки (фонтана) в этом случае носит динамический характер, который достигается через изменение. Таким образом, хотя река (фонтан) как объект является стабильным объектом , его устойчивость имеет совершенно другой характер, чем тот, который связан со статическими объектами.
Как уже обсуждалось выше, стабильная популяция реплицирующихся сущностей, будь то химические или биологические, также проявляет динамический вид стабильности. Популяция репликаторов может быть «стабильной» только в том случае, если отдельные сущности, составляющие популяцию, постоянно меняются, точно так же, как постоянно меняющееся содержание воды в реке или фонтане. Таким образом, можно представить себе популяцию молекулярных репликаторов как «молекулярный фонтан» . Значение термина «динамическая кинетическая стабильность» применительно к стабильной популяции реплицирующихся сущностей теперь может стать ясным.Термин «динамический» отражает постоянный оборот членов популяции, термин «кинетический» отражает тот факт, что стабильность реплицирующей системы основана на кинетических параметрах, таких как k и g уравнения 1, т.е. , скорее от констант скорости реакции, чем от термодинамических параметров. Именно значения этих параметров вместе с доступностью ресурсов определяют стабильность конкретной реплицирующей системы. Соответственно, мы можем охарактеризовать стабильные реплицирующие системы ( i.е. , сохраняющиеся с течением времени), химические или биологические, как динамические кинетические состояния материи . Полезность и значение этого термина можно более четко оценить по сравнению с термином, часто используемым для описания неодушевленных систем, более традиционных термодинамических состояний материи , которые характеризуют большую часть химии.
2.2.4. Физико-химическая движущая сила в пространстве репликатора
Давайте теперь определим факторы, которые будут иметь тенденцию повышать стабильность реплицирующей системы.По сути, все физико-химические системы имеют тенденцию претерпевать превращения из менее стабильных форм в более стабильные формы. Второй закон термодинамики — это формальное выражение этого общего стремления. Но в рамках ограничений второго закона возможен ряд результатов, и по причинам, описанным выше, для воспроизводящих систем преобладают кинетические факторы. В частности, в репликаторном пространстве, пространстве, в котором динамическая кинетическая стабильность эффективно контролируется, правило отбора становится: от кинетически менее стабильного до кинетически более стабильного .Таким образом, внутри этого пространства движущая сила фактически является движением к большему DKS . Другими словами, в то время как второй закон требует, чтобы все химические системы были направлены в их наиболее стабильное состояние (состояние с наименьшей энергией Гиббса), в репликаторном пространстве аналог второго закона эффективно управляет природой преобразований [36, 39]. Недавнее исследование Буато и Паскаля [40] также подтверждает идею фундаментальной движущей силы эволюции.
Приведенное выше обсуждение теперь проясняет главное различие между событиями в физическом и биологическом мирах.В физическом мире второй закон является полезным предсказателем того, что может произойти. Так мы можем предсказать таяние льда в теплой воде или взрыв в результате смешения газов водорода и кислорода. Вообще говоря, это закон, который позволяет нам понятным образом связать реагенты и продукты для любой реакции. Однако в биологическом мире, в мире реплицирующихся систем, второй закон фактически обеспечивает предсказательную силу нет .Ни поведение преследующего льва, ни феномен одноклеточного хемотаксиса нельзя объяснить с помощью второго закона. Конечно, все биологические явления соответствуют второму закону, но это глобальное требование само по себе не имеет предсказательной ценности. Скорее, биологические явления могут быть лучше всего поняты и предсказаны на основе их телеономического характера [41, 42], характера, который полностью не связан с термодинамической стабильностью и вторым законом. Поведение голодного льва или бактерии в растворе глюкозы с градиентом концентрации легко понять и предсказать в телеономических, а не термодинамических терминах.Как мы вскоре обсудим, телеономии, этому типично биологическому явлению, можно дать физико-химическую основу, но это будет происходить путем связывания ее с кинетическими , а не с термодинамическими параметрами .
2.2.5. Количественная оценка динамической кинетической устойчивости
Установив существование дискретного вида стабильности, который отличается от ранее признанных видов стабильности, было бы ясно, что полезно иметь возможность количественно оценить эту концепцию.К сожалению, формальная количественная оценка DKS связана с трудностями, которые проявляются на нескольких уровнях. Во-первых, нельзя формально сравнивать DKS любых двух произвольных репликаторов, скажем, бактерии и верблюда, потому что эти две сущности не связаны напрямую. В этом отношении проблема не слишком отличается от термодинамической стабильности, где нельзя формально сравнивать стабильности двух систем, которые не являются изомерными. Таким образом, точно так же, как нельзя законно спрашивать, является ли молекула воды более или менее стабильной, чем молекула бензола, нельзя сравнивать относительную стабильность двух реплицирующихся сущностей, если они не конкурируют напрямую за одни и те же материальные ресурсы.Соответственно, относительные DKS двух произвольных репликаторов в большинстве случаев не поддаются формальному измерению.
Во-вторых, если два репликатора действительно конкурируют напрямую, как в случае олигомеров РНК, конкурирующих за одни и те же строительные блоки нуклеотидов, то можно установить и даже количественно оценить относительную динамическую кинетическую стабильность на основе относительных скоростей репликации и распада конкурирующие репликаторы. Однако, поскольку DKS является производным от кинетических , а не от термодинамических факторов , на него, вероятно, значительно повлияют незначительные изменения условий реакции, поэтому значимость любой конкретной меры будет иметь ограниченное значение.Например, присутствие бромистого этидия в реакционной смеси во время репликации конкурирующего олигомера РНК приводит к совершенно иному конкурентному исходу, чем в его отсутствие [43]. Соответственно, фактическая величина DKS для любой воспроизводящейся системы, как и ее статический аналог, очень зависит от обстоятельств и, следовательно, не поддается значимой количественной оценке. Фактически, сложность количественной оценки ДКС четко отражается в многолетних попытках количественно оценить биологический эквивалент ДКС — «приспособленность», которые начались с использования Фишером мальтузианского параметра [44].После этого раннего предложения были предложены разные виды приспособленности — относительная приспособленность, инклюзивная приспособленность, индивидуальная приспособленность, приспособленность популяции и различные эмпирические измерения этого параметра, отражающие внутреннюю сложность количественной оценки концепции приспособленности [45, 46]. Все эти различные предложения по количественной оценке можно в некотором смысле рассматривать как попытки квадратного круга. Действительно, сведение биологической концепции «приспособленности» к химической концепции DKS помогает прояснить источник проблемы, подчеркивая кинетическую и, следовательно, косвенную природу стабильности в репликативном контексте.
2.2.6. К общей (расширенной) теории эволюции
Как только мы убедимся, что химическая и биологическая фазы возникновения и эволюции жизни могут быть объединены в рамках единого физико-химического описания, которое опирается на идентифицируемую физико-химическую движущую силу, центральные элементы можно изложить общую теорию эволюции. Мы начинаем с указания на то, что терминология, используемая в этой формулировке, обязательно является физико-химической, поэтому она может относиться к начальной фазе возникновения жизни, так называемой химической фазе.Отсюда следует, что биологическая фаза также будет описана в физико-химических терминах, но это не представляет методологических трудностей — редукционистская методология лежит в основе большей части научных усилий. Соответственно, следующее утверждение будет служить центральным элементом общей теории:
■ Определенные олигомерные реплицирующие системы, в результате процесса несовершенной репликации и продолжающегося кинетического отбора, будут иметь тенденцию развиваться в сторону реплицирующих систем с большим DKS.
Хотя изначально этот процесс несовершенной репликации мог включать преимущественное образование более быстро реплицирующихся олигомерных последовательностей, как продемонстрировано в классических экспериментах по репликации РНК Mills et al.[16], появление реплицирующих сетей (также называемых автокаталитическими наборами) [2, 6, 47, 48] с их повышенной репликационной способностью по сравнению с индивидуальными молекулярными репликаторами, открыло бы новые кинетические возможности в репликаторном пространстве. И те конкретные последовательности, которые могут катализировать образование других химических классов , например, , пептиды, которые проявляют каталитическую активность в отношении самой реакции репликации, будут дополнительно способствовать процессу комплексообразования и эволюции в сторону более стабильных динамических кинетических систем.Таким образом, хотя процесс кинетического отбора между конкурирующими реплицирующими системами может демонстрировать ряд кинетических характеристик в зависимости от точного механизма репликации и его конкретных кинетических параметров, общая тенденция от менее сложного и кинетически менее стабильного до более сложного и кинетически более стабильные репликаторы проявят себя. Соответственно, второй элемент общей теории, относящейся к процессу комплексообразования, можно сформулировать следующим образом:
■ Комплексификация в пространстве репликатора за счет создания все более сложных химических сетей будет основным механизмом для повышения динамической кинетической стабильности репликатора. и генерация устойчивых динамических кинетических состояний.
Из приведенного выше обсуждения становится очевидным, что центральные дарвиновские (биологические) термины — это просто частные случаи более общих физико-химических терминов, как показано в таблице 1. Биология с редукционистской точки зрения плавно сливается с химией.
Таблица 1 Ключевые дарвиновские концепции и лежащие в их основе химические эквиваленты2.2.7. Связь между динамической кинетической стабильностью и термодинамической стабильностью — происхождение и роль метаболизма
Несмотря на приведенное выше обсуждение и его акцент на DKS, взаимосвязь между этой стабильностью и термодинамической стабильностью требует уточнения.В конце концов, термодинамические требования, сформулированные вторым законом, нельзя игнорировать, поскольку все преобразования в физико-химическом мире, независимо от того, является ли конкретная система биологической или нет, должны соответствовать ее строгим требованиям. Оказывается, метаболизм (в смысле накопления энергии) — это средство, с помощью которого Природа может получить свой пирог и съесть его. Включение возможности сбора энергии в систему — это то, что позволяет стремлению к большему DKS комфортно сосуществовать со строгими требованиями второго закона, несмотря на часто противоположные требования этих двух видов устойчивости.Рассмотрим этот момент подробнее.
Метаболизм в широком смысле определяется как сложный набор реакций, происходящих в живой клетке. Таким образом, в этом смысле метаболизм является прямым проявлением тенденции к усилению комплексообразования, лежащей в основе эволюционного процесса. Однако, как отмечалось выше, все химические реакции связаны вторым законом, поэтому стремление к большей DKS и большей сложности, которая часто сопровождает эту стабильность, должно соответствовать термодинамической директиве.Это верно даже при том, что не все пути, направленные на улучшение DKS, будут термодинамически осуществимы. Действительно, можно предположить, что во многих случаях большая сложность, связанная с улучшенным DKS, на самом деле будет термодинамически неблагоприятной для , тем самым эффективно блокируя такие пути. Так как же разрешить этот очевидный конфликт между двумя видами стабильности? Потенциальный конфликт разрешается за счет появления особого вида метаболической комплексообразования — той, которая конкретно связана со сбором энергии.Именно эта особая метаболическая способность позволяет комфортно сосуществовать DKS и термодинамической стабильности. Посмотрим, как это может произойти.
В недавнем теоретическом исследовании [49] мы продемонстрировали, что реплицирующаяся молекула, которая приобретает способность собирать энергию в результате случайной мутации, например, , посредством образования фотоактивного сайта в исходной молекуле, можно ожидать, посредством процесса кинетической селекции, что приведет к исчезновению исходного неметаболического репликатора.Другими словами, случайное проявление метаболической способности приведет к образованию репликатора с большим DKS, чем исходная неметаболическая молекула. Примечательно, что этот результат наблюдался даже в том случае, если постулировалось, что метаболический репликатор по своей природе на медленнее на стадии репликации. Фактически включение метаболической способности «освобождает» реплицирующуюся сущность от термодинамических ограничений почти так же, как автомобильный двигатель «освобождает» автомобиль от гравитационных ограничений.Моторизованное транспортное средство не ограничивается простым катанием под гору, но за счет использования внешнего источника энергии (бензина) может также двигаться в гору. Другими словами, как моторизованный автомобиль является более эффективным средством передвижения, так и метаболический репликатор является более эффективным репликатором, чем неметаболический. Значение моделирования, описанного выше, состоит в том, что оно демонстрирует, что метаболическая способность , однажды приобретенная в результате случайной мутации, скорее всего, будет включена в систему посредством процесса кинетического отбора .На этом этапе стремление к увеличению DKS больше не ограничивается термодинамическими препятствиями. Как мы позже обсудим, этот механизм метаболического (накопления энергии) возникновения имеет четкие последствия в отношении механизма возникновения жизни. Фактически, этот шаг можно считать решающим в преобразовании термодинамического («нисходящего») репликатора в кинетически управляемый телеономный — критический шаг, который можно рассматривать как знаменующий начало жизни.С этой точки зрения смерть — это просто возврат от этого (устойчивого) динамического кинетического состояния материи к традиционному термодинамическому.
2.3. Приложения общей теории
2.3.1. Объяснительная сила общей теории
С самого начала записанной истории человек остро осознавал тот факт, что живые и неживые системы совершенно разные. Одним из ключевых проверок общей теории, которая пытается охватить как одушевленное, так и неодушевленное (в отличие от чисто биологической теории), является то, что она должна быть способна учесть эти ключевые различия между живым и неживым.Основные характеристики жизни, требующие объяснения, следующие:
- а)
Разнообразие и адаптация
- (б)
Сложность
- (c)
Гомохиральный характер
- (г)
Телеономический (целеустремленный) персонаж
- (е)
Динамический символ
- (е)
Состояние далеко от равновесия
Из этих характеристик разнообразие, адаптация и сложность кажутся объяснимыми в дарвиновских терминах, хотя в недавней монографии было высказано предположение, что эволюционная теория неадекватно объясняет разнообразие и сложность, и вместо этого предлагается новый вероятностный принцип [50].Что касается остальных характеристик, то здесь мало места для споров — ни одна из них не имеет простого дарвиновского объяснения. Фактически Моно [41] зашел так далеко, что заявил несколько лет назад, что понимание телеономического характера жизни было «центральной проблемой биологии», в то время как Вёзе [1] видел в динамическом характере жизни необъяснимую характеристику, которая требовала отказа от традиционного редукционизма. подходить к предмету и искать, как он выразился, «новую биологию для нового века». Давайте кратко рассмотрим, как можно лучше понять каждую из этих характеристик в свете общей теории.
(a) Динамический характер живых систем
Как поясняет Вёзе [1], живые существа выходят за рамки машинной метафоры: «Машины не состоят из частей, которые постоянно вращаются, обновляются. Организм … упругие узоры в турбулентном потоке — узоры в потоке энергии ». Вёзе четко осознавал динамическую природу жизни, но был обеспокоен отсутствием удовлетворительного объяснения в рамках традиционной молекулярной биологии. Давайте теперь покажем, как описание жизни как динамического кинетического состояния материи может помочь в разрешении дилеммы Везе.
Стабильная популяция реплицирующихся молекул, как обсуждалось ранее, представляет собой динамическое состояние в том смысле, что популяция стабильна, даже если отдельные молекулы постоянно меняются. Конечно, динамическая популяция реплицирующихся молекул РНК не составляет жизнь, так как же динамический характер, который мы описали, проявляется в простой форме жизни, скажем, в бактериальной клетке? Для клеточных репликаторов (скажем, бактерий) динамический характер проявляется на двух уровнях , молекулярном и клеточном.На молекулярном уровне клеточные белки, ключевой компонент всех клеток, постоянно разрушаются и регенерируются как часть клеточного механизма регуляции белков [51]. Как следствие, период полураспада большинства клеточных белков измеряется часами, а некоторые даже минутами, а это означает, что клеточный белок, основной компонент всех живых клеток, эффективно полностью перерабатывается в течение нескольких дней, что служит еще одним примером «молекулярной реакции». фонтан в действии. И, конечно же, на клеточном уровне также имеет место постоянный оборот — новые клетки генерируются посредством клеточного деления, в то время как существующие клетки постоянно деградируют.Таким образом, динамический характер живых систем, центральный для их функции и самого существования, становится ясным через описание жизни как динамического кинетического состояния материи. Наконец, интересно отметить, что этот динамический характер также может лежать в основе многоклеточной функции. Например, в головном мозге значительная часть мозговых клеток активизируется в любой данный момент, и сознание, одно из самых замечательных и интригующих проявлений биологической организации, недавно было приписано очень кратковременным группам нейронов, которые находятся в непрерывной динамике. процесс изменений [52].Сообщение становится все более ясным — динамический характер жизненных процессов на любом уровне является центральным для каждого аспекта биологической функции .
(b) Характер жизни, далекий от равновесия
Второй закон учит нас, что системы движутся к своему самому низкому энергетическому состоянию Гиббса. Конечно, по кинетическим причинам системы могут на какое-то время находиться в ловушке в более высоких энергетических состояниях (например, в газовой смеси водород-кислород), но такое далекое от равновесия состояние жизни просто не объясняется.Живые существа постоянно расходуют энергию для поддержания этого далекого от равновесия состояния, и градиенты концентрации ионов нельзя рассматривать просто как (статические) кинетически стабильные состояния. В прошлые годы возможный подход к этому вопросу заключался в реализации теории неравновесной термодинамики [53]. Эта теория смогла объяснить, как спонтанный порядок, так называемые «диссипативные структуры», может возникать в результате воздействия возмущения на систему, находящуюся в состоянии равновесия. Однако этот подход к биологическим системам все чаще подвергался сомнению.Проблема заключалась в том, что моделирование живых систем как диссипативных структур — водоворотов, нагретых жидкостей и т. Д. — не могло дать какое-либо представление о биологической структуре и функциях [54]. Как было указано Коллиером несколько лет назад, нет никаких доказательств того, что неравновесная термодинамика применима к биологическим системам нетривиальным образом [55]. Представляется, что внедрение концепции DKS решает эту дилемму. В воспроизводящемся мире стабильность имеет значение не термодинамическая стабильность, а DKS, конечно, в соответствии с требованиями второго закона.Таким образом, живые системы являются высокостабильными объектами , несмотря на их далекий от равновесия характер, но стабильность является динамической кинетической. И, как обсуждалось выше, ограничение второго закона отвечает за возникновение метаболизма (в смысле накопления энергии) как критического компонента всех живых существ, позволяя комфортно сосуществовать двум видам стабильности, DKS и термодинамической стабильности.
(c) Телеономический характер
Телеономический характер жизни, возможно, является самой поразительной из всех уникальных характеристик жизни.В отличие от неживых существ, все формы жизни, кажется, следуют определенному плану. Как сказал Кауфман [2]: «живые системы являются автономными агентами — они действуют от своего собственного имени». Недавно мы предложили физико-химическое объяснение телеономного характера жизни [42], поэтому здесь этот вопрос не будет подробно обсуждаться. Достаточно сказать, что его центральный элемент основан на описании жизни как динамического кинетического состояния материи. После того, как реплицирующая система приобрела метаболическую способность (накопление энергии) посредством кинетического отбора (с тем, чтобы повысить ее динамическую кинетическую стабильность), она эффективно « освобождается » от термодинамических ограничений, и в этот момент реплицирующая система принимает телеономическую персонаж.Его директива больше не является термодинамической директивой, определяющей так называемое «объективное» поведение, а скорее стремлением к большему DKS, проявление которого интерпретируется и понимается нами как телеономический характер.
(d) Разнообразие
Разнообразие жизни ясно и однозначно. Количество видов, населяющих Землю, оценивается в миллионы, занимая все мыслимые экологические ниши, от полюсов до экватора, от морского дна до высоких слоев атмосферы.Несмотря на явные доказательства разнообразия, дарвиновская модель дает разные объяснения этого разнообразия, от естественного отбора до случайного дрейфа [50], последнее соответствует ранней концепции Спенсера о «нестабильности однородного» [56], и тема остается источником непрекращающихся дискуссий [57]. В этом контексте мы хотели бы добавить идеи, полученные с помощью модели динамической кинетической устойчивости живых систем.
Одно интересное различие между «обычным» химическим миром и репликативным миром заключается в различных топологиях соответствующих пространств.Как мы обсуждали ранее [39], в «регулярном» химическом мире все химические системы направлены к своему термодинамическому стоку, так что топология этого пространства по своей природе сходится (как показано на 2). Напротив, в репликаторном пространстве путь к системам с большей динамической кинетической стабильностью четко не определен. В принципе, любая реплицирующая система может усиливать свой DKS любым количеством различных способов, так что каждая система становится потенциальной точкой ветвления для других кинетически стабильных систем, хотя какие системы смогут поддерживать эту стабильность с течением времени ( i.е. , выжить), это отдельный вопрос. Соответственно, топология репликаторного пространства — дивергент , и именно эта другая топология дает простое объяснение огромного (и постоянно растущего) разнообразия, которое мы находим в биологическом мире. Таким образом, Дарвиновский принцип дивергенции, который постоянно обсуждается [57], поскольку он был первоначально предложен Дарвином, получает простое топологическое объяснение. Эта картина конвергентных и расходящихся пространств для двух химических миров также объясняет, как в мире репликаторов мы можем вернуться во времени и искать свои эволюционные корни ( конвергент , уходящий в прошлое), но не можем предсказать будущие эволюционные изменения ( расходится, идет вперед во времени), тогда как в «обычном» химическом мире мы можем часто предсказывать исход будущих химических реакций ( конвергент , идущий вперед во времени), но не можем указать, как возникли эти реагирующие системы ( дивергент , уходящий в прошлое) [39].
Схема 2Схематическое изображение топологий преобразований в «регулярном» химическом пространстве (конвергентное) и в репликаторном пространстве (расходящееся).
- (е)
Сложность
Большая часть трудностей в объяснении сложности жизни связана с внутренней термодинамической нестабильностью, связанной с организованной сложностью жизни.Почему могут образовываться все более сложные и нестабильные системы? Однако, как только природа стабильности в мире репликаторов проясняется с помощью концепции DKS, проблема сложности, по крайней мере, в отношении ее термодинамических последствий, кажется, в значительной степени решена. Как мы уже указывали, стабильность, которая имеет значение в пространстве репликатора, не термодинамическая, а DKS, и сложность, в первую очередь из-за образования кросс-каталитической сети, способствует такой стабильности. Мы уже отмечали, как два РНК-фермента были способны создавать устойчивую автокаталитическую сеть, в которой ни один фермент сам по себе не обладал этой репликативной способностью [31].
Дополнительный биологический пример может помочь прояснить суть вопроса — функциональность вируса. Упрощенно думайте о вирусе как о двухмолекулярном агрегате — белок + нуклеиновая кислота. В биотической среде вирусы являются очень стабильными объектами (в смысле DKS) в том смысле, что они могут успешно реплицироваться в больших количествах и, таким образом, поддерживать большую популяцию. Однако следует отметить, что высокая кинетическая стабильность достигается за счет кросс-каталитического действия вирусных компонентов. Каждый компонент облегчает копирование другого, i.е. , эти два компонента репликативно связаны . Однако в той же самой биотической среде ни один компонент , отдельный компонент не будет воспроизведен сам по себе, , то есть , каждый отдельный компонент будет проявлять нулевой DKS. Это сложность системы, выраженная в кросс-каталитических отношениях между вирусными компонентами, которые обеспечивают средства репликации, приводящие к высокому DKS системы.
- (е)
Гомохиральный характер
Стабильность хиральных систем в «регулярном» и репликаторном пространствах разительно различается.В «обычном» химическом пространстве рацемическая смесь по своей природе более стабильна; хиральный избыток термодинамически нестабилен, и со временем все гомохиральные системы будут иметь тенденцию превращаться в более стабильную рацемическую форму (если игнорировать эффекты агрегации). Однако в репликативном мире, где преобладают кинетические факторы, наблюдается обратная картина. Стереохимическое распознавание имеет решающее значение в биологических процессах, особенно в процессе репликации, так что в репликативном контексте гомохиральность, которая способствует такому распознаванию, является предпочтительным стереохимическим результатом.Другими словами, из-за важности стереохимического распознавания гомохиральные системы демонстрируют на больший, чем на ДКС, чем рацемические. Таким образом, тенденция «обычных» химических систем к рацемизации и репликационных систем к гомохиральности становится понятной с точки зрения типов стабильности в двух химических пространствах. В качестве заключительного комментария стоит отметить, что важность автокатализа проявляется не только в , поддерживающем это гомохиральное динамическое кинетическое состояние, но также в , генерирующем его.Реакция Соаи, нарушающая симметрию [58, 59], в которой хиральный продукт может образовываться в почти 100% энантиомерном избытке из ахирального субстрата, объяснима в идентичных терминах. Таким образом, как создание, так и поддержание устойчивых автокаталитических систем происходит из преобладающего влияния кинетических факторов, управляющих этими процессами.
2.3.2. Определение жизни
Единственное неоспоримое утверждение, которое можно было бы сделать относительно попыток определить жизнь, — это сказать, что этот вопрос весьма проблематичен [60, 61].Тем не менее, рабочее определение важно и формирует основу для текущих попыток преодолеть хотя бы некоторые из трудностей. Как недавно указали Клеланд и Чиба [60], одним из главных препятствий на пути к успешному определению жизни является то, что мы пытаемся определить то, чего не полностью понимаем. Существует достаточно философских и лингвистических трудностей в определении того, что мы, , понимаем, поэтому проблема только усугубляется, когда мы пытаемся определить сущность, сущность которой остается предметом споров, источником бесконечных споров.
Распространение темы эволюции на неодушевленные системы, помогая тем самым преодолеть разрыв между живым и неодушевленным, естественным образом ведет к большему пониманию того, что представляет собой живая система. Это понимание, в свою очередь, открывает дверь к функциональному определению, которое может избежать по крайней мере некоторых из общепризнанных трудностей, связанных с попытками дать определение жизни в прошлом. Функциональное определение, которое, кажется, преодолевает по крайней мере некоторые из этих трудностей, выглядит следующим образом:
Самоподдерживающаяся кинетически стабильная динамическая реакционная сеть, полученная из реакции репликации .
Обратите внимание, что центральная особенность приведенного выше определения состоит в том, что оно пытается определить химическую сущность жизни, то есть , то, что жизнь есть , а не то, что живые системы делают . Рассмотрим для сравнения широко цитируемое НАСА определение жизни: Самоподдерживающаяся химическая система, способная претерпевать дарвиновскую эволюцию [62]. Тот факт, что определение НАСА страдает рядом недостатков, включая тривиальные исключения (например, бесплодные животные, одиночные кролики), был отмечен и обсужден [60].Но проблема с определением НАСА кажется более фундаментальной. Определение НАСА связано с термином, который сам по себе является биологическим –, «способным претерпевать дарвиновскую эволюцию». В идеале определение жизни, которое стремится поместить живые существа в общий материальный контекст, должно быть отделено от его биологического контекста. Он не должен содержать элементов, которые по своей сути являются биологическими, поскольку до некоторой степени он определяется в терминах самого себя.
В заключение отметим, что приведенное выше определение предполагает, что другие формы жизни могут существовать, по крайней мере, в принципе.Общее определение, которое здесь согласуется с определением НАСА, предполагает, что формы жизни, не связанные с форматом белок-нуклеиновая кислота, как мы его знаем, были бы возможны и, вероятно, будут демонстрировать те же феноменологические проявления, что и установленная форма белок-нуклеиновая кислота. что нас окружает. Подробное обсуждение этого вопроса выходит за рамки данной статьи.
2.3.3 Дальнейшее понимание общей теории
Давайте теперь укажем на некоторые дополнительные идеи, обеспечиваемые общей теорией помимо описанных выше.Во введении были подняты два основных вопроса: как возникла жизнь? Как бы мы могли синтезировать живую систему? Какое понимание этих ключевых вопросов предлагает вышеупомянутая теория? Давайте сначала обратимся к вопросу возникновения жизни.
Предлагаемая общая теория эволюции не может решить исторический вопрос возникновения жизни из неодушевленной материи. Исторические вопросы могут быть решены только путем раскрытия исторических записей, а для ранних стадий абиогенеза исторические записи отсутствуют или, скорее всего, станут доступными.Ни летопись окаменелостей, ни филогенетический анализ не могут вернуть нас к самым ранним стадиям возникновения жизни. Однако раскрытие физико-химических принципов, которые способствовали бы такой трансформации, должно быть достижимой целью. В конце концов, эти принципы были бы независимы от времени и места и не менее применимы тогда, как и сейчас. Действительно, рассматривая абиогенез и биологическую эволюцию как единый непрерывный физико-химический процесс, мы, по сути, очертили физико-химическую основу, которая облегчила бы такое преобразование.Вкратце, эта структура основана на простой идее о том, что в природе существует особая стабильность, связанная с сущностями, которые могут самовоспроизводиться, вид устойчивости, который мы назвали динамической кинетической стабильностью. Таким образом, автокатализ лежит в основе как абиогенеза, так и эволюции. Как только возникла бы относительно простая самовоспроизводящаяся сущность, будь то отдельная молекула или минимальная молекулярная сеть, стремление к увеличению DKS привело бы к дальнейшему усложнению этой минимальной реплицирующейся системы.Точная химическая природа этого первичного репликатора и его точный путь комплексообразования, исторические факты вряд ли когда-либо будут известны. Это исторические события, похороненные глубоко в глубине веков, но, учитывая центральную роль системы нуклеиновых кислот как реплицирующего сердца всех живых систем, может показаться, что либо система нуклеиновых кислот, либо, по крайней мере, одна, тесно связанная с нуклеиновыми кислотами и эволюционирующий из него, были бы вероятными кандидатами. Однако важно отметить, что способ, которым термодинамический репликатор, репликационная реакция которого строго определялась бы термодинамическими ограничениями, был преобразован в далекую от равновесия телеономную реплицирующую систему, собирающую энергию, рассматривается в теории.Можно даже сказать, что этап, на котором термодинамический (нисходящий) репликатор был преобразован в метаболический (собирающий энергию) репликатор, был критическим этапом, скачком. Можно было бы возразить, что это был шаг, на котором неживая химическая система начала приобретать центральную жизненную характеристику — телеономный характер [49], тем самым преодолевая порог, отделяющий одушевленное от неодушевленного.
Как мы можем синтезировать живую систему? Мы, конечно, не можем дать ответ на этот вопрос, но расширенная теория может дать некоторые полезные указатели, особенно в отношении того, что вряд ли будет работать.Во-первых, важно признать, что ключевое различие между жизнью и неживым — это организационная , первая из которых является динамическим кинетическим состоянием материи. Таким образом, живое состояние вызвано динамическим характером биомолекул, из которых построены живые существа. Упрощенная физическая аналогия, которая может уловить этот динамичный характер жизни, — это жонглер, жонглирующий несколькими шарами. Состояние, в котором мужчина стоит рядом с теми же шарами, идентично материально, но существенно отличается в организационном отношении.И так же, как легко преобразовать состояние жонглирования в состояние без жонглирования (сильный толчок жонглера, вероятно, добьется цели), но труднее перейти в другом направлении, поэтому легко преобразовать относительно от хрупкого динамического состояния, которое есть жизнь, до статического термодинамического состояния, представляющего смерть. Таким образом, стратегия, которая, как мы предсказываем, будет срабатывать , а не , будет заключаться в простом объединении молекул жизни в некий супрамолекулярный агрегат. Такой агрегат был бы термодинамическим по природе, а не динамическим кинетическим.На основе общей модели, представленной выше, живая система может быть синтезирована путем доступа к репликативному состоянию с относительно простой реплицирующей системой. Как только это репликативное состояние получено, оно может быть изменено и построено, шаг за шагом, гарантируя, что целостная репликационная способность сохраняется на каждом шаге. Опять же полезна аналогия с жонглером. Жонглер, желающий жонглировать 5 шарами, может начать с двух мячей, а затем добавлять дополнительные шары, по одному — шаг за шагом.Простое подбрасывание 5 мячей в мужчину не приводит к состоянию жонглирования. Конечно, приведенные выше комментарии не содержат практических указаний относительно того, как достичь желаемой цели, и мы не претендуем на обратное. Тем не менее, общая теория эволюции может дать более четкое представление о том, в чем заключаются трудности, тем самым помогая избежать стратегий, которые теория сочла бы проблематичными.
Наконец, в заключение этого раздела мы кратко упомянем противоречие «сначала метаболизм» и «сначала репликация» — давний вопрос, лежащий в основе дебатов о происхождении жизни [35, 63].В отсутствие исторических данных, которые могут пролить свет на вопрос о том, началась ли жизнь с появления некоторой воспроизводящейся системы, которая затем усложнялась, или с первоначального появления автокаталитической метаболической сети, окончательное решение вопроса представляется маловероятным. Тем не менее, наличие физико-химической модели, которая обеспечивает основу для преобразования неживого в одушевленное, может дать полезную информацию. Как ясно из общей модели, описанной выше, сущность жизни проистекает из уникальных кинетических характеристик, связанных с автокатализом.Это, в свою очередь, предполагает, что все модели возникновения жизни следует анализировать с учетом этого критического элемента. Итак, началась ли жизнь с некой первичной метаболической системы, которая была целостной автокаталитической, как предполагала школа мысли «сначала метаболизм», или с некой самовоспроизводящейся молекулы, как предполагала школа мысли «сначала репликация»? Подумайте, работа Джойса недавно продемонстрировала, что единственный фермент РНК с составляющими его строительными блоками является плохим репликатором и не может обеспечить устойчивую репликацию.Однако кооперативная кросс-каталитическая система с участием двух ферментов РНК оказалась способной генерировать самоподдерживающуюся систему [31]. Этот ключевой результат предполагает, что как шаблон-управляемый автокатализ , так и формирование сети вполне могут быть критическими элементами в возникновении жизни, , скорее всего, тесно синхронизирован . В таком случае мы утверждаем, что дебаты «сначала репликация» и «метаболизм прежде всего», как фундаментальный вопрос в дебатах о происхождении жизни, могут больше не иметь реального значения и должны быть заменены промежуточной репликацией . и метаболизм вместе »сценарий .Проще говоря, комплексификация (особого вида, обнаруженного в биологии) не могла бы произойти без репликации, а репликация без комплексификации не могла бы быть . Идея о том, что различие между школами мысли «прежде всего репликация» и «сначала метаболизм» может быть в значительной степени искусственным, была недавно высказана Эшенмозером [64].
Возвращение подарка | Центр Человечества и Природы
Мои коллеги-экономисты говорят об этих повседневных чудесах как о «природных ресурсах», как если бы они были нашей собственностью, ожидающей преобразования.В экологических науках мы называем их «экосистемными услугами», как если бы они были неизбежным результатом непрерывного функционирования экологической машины. Но для меня, просто как человека, наполняющего мою корзину ягодами и мой живот пирогом, они ощущаются как дары, дарованные другими существами, чьи жизни пульсируют вокруг нас.
Хотя мы живем в мире, созданном из даров, мы оказываемся привязанными к институтам и экономике, которая неустанно спрашивает: «Что еще мы можем взять от Земли?» Это мировоззрение безудержной эксплуатации, на мой взгляд, величайшая угроза жизни, которая нас окружает.Даже наши определения устойчивости вращаются вокруг попытки найти формулу, гарантирующую, что мы сможем продолжать идти в далеком будущем. Разве нам не нужен вопрос: «Что требует от нас Земля?»
От того, что Земля просит меня что-то, у меня сердце разбухает. Я приветствую неявное признание одушевленности Земли: живая планета способна что-то просить от нас, а у нас есть способность отвечать. Неужели во мне нужна такая огромная, цельная и щедрая сущность, как Земля? Мне? Может ли быть так, что мы не просто пассивные получатели ее даров, но участвуем в ее благополучии? Запрос удостоен чести.Это дает нам понять, что мы принадлежим.
Мне сказали, что мои предки Потаватоми учили, что работа человека — учиться: «Что я могу дать взамен даров Земли?» Это настолько фундаментальный вопрос для нашего существа, что он занимает центральное место в мифической истории сотворения нашего народа, истории, которую разделяют первые народы Великих озер.
Вначале был Небесный мир, где люди жили так же, как и на Земле, рядом с великим Древом Жизни, на ветвях которого росли семена, плоды и лекарства — все дары растений на одном дереве.Однажды сильный ветер повалил дерево, и на месте его корней открылась яма. Когда красивая молодая женщина, которую на нашем языке называют Гижкокве или Небесная женщина, решилась на край, чтобы посмотреть вниз, она потеряла равновесие. Когда она потянулась к дереву, чтобы остановить падение, у нее в руке оборвалась ветка.
Она упала, как кленовое семя на осеннем ветру. Столб света струился из дыры в Небесном Мире, отмечая ее путь там, где раньше была только тьма.Но в этой пустоте было много людей, которые смотрели на внезапный луч света. Они увидели там небольшой объект, просто пылинку в луче. Когда он приблизился, они увидели, что это была женщина с раскинутыми руками, длинными черными волосами, вздымающимися сзади, когда она спиралью приближалась к ним.
Гуси кивнули друг другу и, как один, поднялись из воды под гусиную музыку. Она почувствовала биение их крыльев, когда они пролетели ниже, и прервала ее падение. Далеко не единственный дом, который она когда-либо знала, она затаила дыхание от теплых объятий мягких перьев.Так и началось. С незапамятных времен нам говорят, что самая первая встреча людей с другими существами Земли была отмечена заботой и ответственностью, перенесенной на сильных крыльях гусей. . .
В то время мир был полностью покрыт водой. Гуси не могли дольше удерживать женщину, поэтому они созвали совет всех существ, чтобы решить, что им делать. Когда Черепаха плыла по водной толще, он предложил ей отдохнуть на своей спине. Остальные понимали, что ей нужна земля.Дайверы из их числа слышали о грязи на дне воды и согласились ее достать. Один за другим животные предлагали свою помощь: выдра, гагара и бобр. Но глубина, темнота и давление были слишком велики даже для этих сильнейших пловцов, которые поднимались, задыхаясь. Осталась только ондатра, самый слабый ныряльщик. Он вызвался пойти, пока остальные смотрели с сомнением. Его маленькие ножки дрожали, пока он спускался вниз. Его не было очень долго.Они ждали и ждали, опасаясь худшего для своего родственника. Поток пузырей поднялся вверх, и маленькое обмякшее тело ондатры поплыло вверх. Но другие заметили, что его лапа была крепко сжата, и когда они разжали ее, там была небольшая горсть грязи. Черепаха сказала: «Вот, размажь мою спину этой грязью, и я подержу ее».
Небесная женщина сделала, как просила Черепаха, затем начала петь свою благодарность, а затем танцевать. Пока ее ноги ласкали Землю, земля росла и росла из мазка грязи на спине Черепахи.С ветки в руке она засеяла землю зеленым. Итак, Земля была создана. Не с помощью одного, а от алхимии двух основных элементов благодарности и взаимности. Вместе они образовали то, что мы знаем сегодня как Черепаший остров. В начале существования мира другие виды были нашим спасательным плотом. Теперь, в духе взаимности, мы должны принадлежать им.
Земля была тогда новой, когда на ней появился первый человек. Сейчас он старый, и некоторые подозревают, что мы уже устали.Истории взаимности померкли в памяти. Как мы можем переводить истории с начала мира на этот час, который настолько близок к его концу? Философ Potawatomi д-р Кайл Уайт написал, что «цель местного управления состоит в том, чтобы воплотить ценности и отношения в наших историях о сотворении мира». Можем ли мы понимать историю Небесной женщины не как какой-то артефакт из прошлого, а как инструкции на будущее? Что я дам взамен за этот дар мира на спине Черепахи?
Земля зовет нас к признательности
Большую часть времени, проведенного людьми на планете, до великого заблуждения, мы жили в культурах, которые понимали завет взаимности — чтобы Земля оставалась в равновесии, чтобы дары продолжали течь, мы должны отдавать в равной степени. мерило то, что нам дано.Наша первая обязанность, самое действенное предложение, которое у нас есть, — это благодарность.
Благодарность может показаться слабым чаем с учетом стоящих перед нами отчаянных проблем, но это мощное лекарство, гораздо большее, чем простое спасибо. Благодарение подразумевает признание не только дара, но и дарителя. Когда я ем яблоко, я выражаю свою благодарность тому широкорукому дереву, чье терпкое потомство сейчас у меня во рту, и чья жизнь стала моей собственной. Благодарность основана на глубоком знании того, что само наше существование зависит от даров других существ.Эволюционное преимущество культур благодарности неоспоримо. Эта человеческая эмоция имеет адаптивную ценность, потому что она дает практические результаты для устойчивости. Практика благодарности может реально привести к практике самоограничения, когда вы берете только то, что вам нужно. Обозначение и признание даров, которые нас окружают, создают чувство удовлетворения, чувство «достаточности», которое является противоядием от социальных посланий, которые проникают в наш дух и говорят нам, что мы должны иметь больше.Практика удовлетворения — радикальный поступок в обществе, ориентированном на потребление.
«Gardener Bay»
Из http://www.galapagosonline.com
Предания коренных народов полны предостерегающих историй о том, что благодарность не проходит. Когда люди забывают воздать должное подарку, последствия всегда будут как материальными, так и духовными. Весна высыхает, кукуруза не растет, животные не возвращаются, а легионы оскорбленных растений и животных и рек восстают против тех, кто пренебрег благодарностью.Западная традиция повествования странным образом молчит по этому поводу, и поэтому мы попадаем в эпоху, когда справедливо опасаемся климата, который мы создали.
У людей есть протоколы благодарности; мы формально применяем их друг к другу. Мы говорим спасибо. Мы понимаем, что получение подарка влечет за собой ответственность сделать подарок взамен. Благодарность — наш первый, но не единственный подарок. Мы рассказчики, создатели музыки, изобретатели гениальных машин, целители, ученые и любители Земли, которые просят нас дарить наши дары от имени жизни.Следующим шагом в нашей культурной эволюции, если мы хотим выжить как вид на этой прекрасной планете, является расширение наших протоколов благодарности живой Земле. Благодарность является наиболее мощным ответом Земле, потому что она открывает путь к взаимности, к акту отдачи, к жизни таким образом, чтобы Земля была благодарна нам.
Земля просит, чтобы мы обращали внимание
Что требует от нас Земля? В ответ на этот вопрос я слышал от некоторых, что Земля нас ни о чем не спрашивает — что в совокупности экологических процессов нет голоса.Но я думаю, это просто означает, что мы не слушаем. Как она спрашивает? Она спрашивает, моделируя щедрость во времена изобилия, напоминая нам об ограничениях во времена нехватки. Она просит нас учиться на последствиях наших неудач и на примерах наших нечеловеческих учителей, помогая нам представить, как мы могли бы жить. Но мы должны слушать.
Каждый из нас наделен уникальным даром внимательности — этим замечательным сосредоточенным слиянием наших чувств, нашего интеллекта и наших чувств.Это настолько уместно, что мы назвали его , уделяя внимания , , потому что это, возможно, почти универсальная форма валюты — ее можно обменивать, она ценится и влечет за собой расходы со стороны плательщика. все слишком хорошо знают, это ограниченный ресурс.
Каким должен быть наш ответ на щедрость сверхчеловеческого мира? В мире, который дает нам кленовый сироп, пятнистых саламандр и песчаных журавлей, разве мы не должны хотя бы обращать внимание? Обращение внимания — это постоянный акт взаимности, дар, который продолжает дарить, в котором внимание порождает изумление, которое порождает больше внимания — и больше радости.Обращение внимания на мир, который отличается от человеческого, не приводит только к изумлению; это также приводит к признанию боли. Открытые и внимательные, мы видим и одинаково чувствуем красоту и раны, старые заросли и сплошные вырубки, гору и шахту. Обращение внимания на страдания обостряет нашу способность реагировать. Быть ответственным.
Это тоже подарок, потому что, когда мы влюбляемся в живой мир, мы не можем быть свидетелями его разрушения. Внимание становится намерением, которое соединяется с действием.
Глубокое внимание неизбежно вызывает у нас глубокие отношения, поскольку между наблюдателем и наблюдаемым происходит обмен информацией и энергией, и ни один из партнеров по обмену не может быть анонимным. Они известны; у них есть имена. Не так давно было время, когда быть человеком означало знать имена существ, с которыми мы живем в этом мире. Зная имя, мы, люди, строим отношения. Называть существо по имени — знак уважения, а игнорировать его — знак неуважения.
Этнобиологи говорят нам, что наши прадеды свободно говорили по естествознанию. Они знали имена и личности десятков птиц и сотен растений. Сегодня средний американский школьник может распознать более сотни корпоративных логотипов. Они могут дать имя примерно десяти растениям, в том числе такие категории, как «Рождественская елка» и «Трава». Мы потеряли весь словарный запас, речь, опыт и взаимоотношения. Наша фундаментальная валюта взаимоотношений, наша высокоразвитая способность обращать внимание на те виды, которые нас поддерживают, была подорвана в результате своего рода интеллектуального захвата.Как мы можем заботиться о них, следить за их благополучием и бороться за их существование, если мы даже не знаем их имен?
Мы создали состояние безымянной анонимности, доведя людей до состояния изоляции и разобщенности, которое философы назвали «видовым одиночеством». Одиночество видов — эта глубокая, безымянная печаль — это цена отчуждения от остального творения, от потери отношений. Наши истории о Потаватоми рассказывают, что давным-давно, когда Остров Черепах был молод, люди, все растения и животные говорили на одном языке и свободно разговаривали друг с другом.Но не более того. По мере роста нашего господства мы стали более изолированными, более одинокими на планете и больше не можем называть своих соседей по имени. Если мы хотим продемонстрировать ценности истории Skywoman, мы должны еще раз называть друг друга по имени.
Познание существ, с которыми мы живем в этом мире, — это также путь к признанию мира как дара. Когда вы знаете того, кто дает вам аспирин от головной боли, мир кажется не столько сумкой для покупок, сколько подарком.Ее зовут Уиллоу; она живет у пруда. Она соседка Мейпл, которая предлагает вам сироп на блины по воскресеньям. Внимание — это путь к признательности.
Слушает поэт чероки Марилу Авьякта. В своем стихотворении «Когда Земля становится« Оно »» она сообщает, что Земля просит, чтобы мы называли ее по имени.
Когда люди называют Землю «Матерью»,
Они берут с любовью
И с любовью возвращают
Чтобы все могли жить.Когда люди называют Землю «ею»,
Они используют ее
Поглотите ее силу.Потом люди умирают.Уже солнышко припекает
Вне сезона.
Грудь нашей Матери
Высыхает.
Она берет все зеленое
В свое сердце
И не повернет назад
Пока мы не назовем ее
Ее именем.
А из-за отсутствия имен все сводится к местоимениям. Грамматика — это способ, которым мы намечаем отношения в языке и, как это бывает, отношения с живым миром. В английской грамматике существо — это либо человек, либо вещь.Мы относимся к нашей семье и другим людям с помощью грамматики гендерной индивидуальности: мы говорим «он» или «она». Ссылаться на человека как на «оно» — это глубоко неуважительно; он лишает человека индивидуальности и родства и превращает его в вещь. Однако в английском языке нам не дается другого способа обозначить нечеловеческие существа. Понимание других существ как объектов, как простых «своих», открывает двери для эксплуатации. Лингвистика кодирует наши отношения с миром, очерчивая границы нашего круга уважения и сострадания.Когда Maple — это «оно», мы можем взяться за бензопилу. Когда Мэйпл — «она», мы должны дважды подумать.
Однако в нашем языке потаватоми, да и во многих других языках коренных народов, нет «этого» для птиц или ягод. Язык делит мир не на него и ее, а на одушевленный и неодушевленный. И грамматика анимации применяется ко всему живому: осетровым, поденкам, чернике, валунам и рекам. Мы обращаемся к другим членам живого мира на том же языке, на котором говорим в нашей семье.Потому что это наша семья.
Если мы хотим выжить здесь — и если наши соседи тоже должны выжить — нам нужно научиться говорить на грамматике одушевленности.
Земля призывает нас признать личность всех существ
История Небесной женщины основана на фундаментальном этическом принципе, согласно которому другие существа, с которыми мы живем на нашей планете, — те, кто поддерживает нас, — тоже личности: нечеловеческие личности со своими собственными способами существования, своими намерениями, своими собственными вклад в мир, их собственное право на жизнь.И наука, и духовность демонстрируют фундаментальную природу нашей связи со всеми формами жизни: мы больше похожи, чем различны. Мы руководствуемся одними и теми же экологическими и эволюционными правилами.
Взаимность коренится в понимании того, что мы не одиноки — что Земля населена нечеловеческими людьми. Насколько изменился бы наш мир, если бы мы относились к другим видам с таким же уважением, состраданием и свободой воли, как и к людям. Мы терпим управление, которое предоставляет корпорациям юридическую личность и свободу слова, но это отрицает такое уважение к безмолвным саламандрам и сахарным кленам.
Сохранение индивидуальности для одного вида, по языку и образу жизни, увековечивает заблуждение человеческой исключительности, что мы фундаментально разные и в чем-то лучше, больше заслуживаем богатства и услуг Земли, чем другие виды. Признание личности других существ требует, чтобы мы отказались от нашей предполагаемой роли хозяев вселенной и прославляли нашу важную роль равных членов в демократии всех видов.
Территория Потаватоми 1650
Обращение внимания на других существ — признание их невероятных даров в фотосинтезе, азотфиксации, миграции, метаморфозе и общении через мили — унизительно и неизбежно ведет к пониманию того, что мы окружены разумом, отличным от нашего собственного: существами, которые эволюционировали здесь долгое время. раньше, чем мы, и которые адаптировали инновационные, замечательные способы существования, которым мы могли бы подражать с помощью интеллектуальной биомимикрии для обеспечения устойчивости.Нас окружают учителя и наставники, одетые в листву, мех и перья. В их присутствии есть утешение, а на уроках — руководство.
Предоставление личности всем существам может быть экономической и политической конструкцией, а также этической позицией. Признание личности всех существ открывает дверь к экологической справедливости. Наши сегодняшние законы регулируют наши права на землю. Нам нужен сдвиг, чтобы включить права из земли: право быть целым и здоровым; право на существование.Мы можем последовать примеру коренных народов по всему миру: маори, которые наделили реку своей индивидуальностью; конституция Эквадора, которая закрепляет права самой природы в законе страны; и боливийцы, которые принесли в Организацию Объединенных Наций Декларацию прав матери-природы.
Земля просит нас измениться
Земля просит нас измениться по мере того, как все меняется и развивается, как раздирающий плоть Аллозавр, который стал певчим певчим с верхушек деревьев, когда время разрывания плоти прошло.Ибо, если мы не изменимся, мы, как и все остальное, погибнем.
Сама Земля меняется нашими руками. Реакция руководителей нашего правительства на «явную и настоящую опасность» нарушения климата была совершенно неадекватной по масштабу, срочности и воображению. У ограниченных стратегий, выдвигаемых политиками, экономистами, учеными и инженерами, есть общая тема. Большинство придерживается подхода, согласно которому для «решения климатической проблемы» мы должны каким-то образом изменить окружающую среду.Они предлагают волновые турбины, удобрение океана, дамбы, фотоэлектрическую краску, растения, генетически модифицированные, чтобы противостоять травмирующей засухе, и не дай бог еще один новый вид лампочки. Без сомнения, нам понадобятся все новые хорошие идеи, которые мы сможем получить. Но пока мы бегаем вокруг, спрашивая, как мы можем изменить технологии или налоговые структуры, изменение, которое могло бы нас спасти, остается невысказанным: что нам нужно изменить, так это самих себя. Опасность состоит в том, что мы были захвачены мировоззрением, которое больше не служит нашему миру, если оно когда-либо служило, — мировоззрением, проявление которого разрушает нашу любимую родину, наших собратьев по виду и нас самих.Но все, о чем мы можем говорить, это замена лампочек.
Я не думаю, что нам нужно больше технологий, денег или данных. Нам нужно изменить сердце, изменить этику, отказаться от антропоцентрического мировоззрения, которое считает Землю нашей эксплуатируемой собственностью, к биоцентрическому, ориентированному на жизнь мировоззрению, в котором может расти этика уважения и взаимности.
Философ Джоанна Мэйси назвала это «Великим поворотом» — важнейшим приключением нашего времени, переходящим от эпохи индустриального роста к эпохе поддерживающей жизнь цивилизации.Ее работы и работы бесчисленного множества других описывают ускоряющуюся динамику переходного периода, который уже происходит, в больших и малых действиях, поскольку люди восстанавливают древний способ познания, согласно которому человеческая жизнь согласована с экологическими процессами, а не против них. Вопрос в том, повернется ли круг вовремя, чтобы спасти нас? Это зависит от нас.
Нам не нужно это изобретать; это то, что мы уже знаем. Со времен Skywoman мы жили так раньше — и хорошо. Я слышал, как старейшины говорили, что все, что мы должны делать, это «не забывать помнить.”
Ученые ведут глубокую дискуссию о том, следует ли признать конец голоцена — удачно названную «недавнюю эру» — и заявить, что мы живем в совершенно новую геологическую эру, антропоцен — эру человека. Предлагаемое обозначение предполагает признание того, что люди, а не «естественные» силы, являются сегодня доминирующей силой на планете, оказывая основное влияние на атмосферу, биогеохимические циклы и даже эволюционные судьбы видов. Конечно, нельзя отрицать, что человеческий вид вызвал огромные разрушения — по сути, геологического масштаба.Но провозглашение Эры антропоцена попахивает ужасным высокомерием, которое привело нас в это затруднительное положение, которое воплощено в известной цитате Стюарта Брэнда: «Мы — это как боги, и с таким же успехом мы можем добиться в этом успеха». Было бы фатальной ошибкой думать, что мы несем ответственность; поучительные мифы большинства культур содержат этот урок. Если мы этого не вспомним, я уверен, что вирусы будут рады напомнить нам.
Я не верю, что мы вступаем в антропоцен, но что мы живем в преходящий период глубоко болезненных ошибок и исправлений на нашем пути к более скромному рассмотрению самих себя.С геологической точки зрения промышленная революция, которая способствовала расширению эксплуататорского, механистического мировоззрения, произошла всего лишь мгновение назад. За эоны до этого на этой планете было долгое время, когда люди жили хорошо, в относительном гомеостазе с биотическими процессами, воплощая мировоззрение взаимности, которое было одновременно материальным и духовным. Было время, когда мы считали себя «младшими братьями творения», а не хозяевами вселенной. Наши нынешние враждебные отношения с остальным живым миром не обязательно являются всем, чем мы являемся как вид.Мы — вид, который может учиться на глобальных ошибках, которые мы совершаем. У нас есть истории, которые помогут нам вспомнить другое прошлое, и фантазии, которые помогут нам найти новый путь. Мы — вид, который может измениться.
Земля призывает нас к взаимности
Что требует от нас Земля? Выполнять свои обязанности и дарить подарки. Присвоение имени ответственности часто понимается как принятие бремени, но в учении моих предков ответственность и дары понимались как две стороны одной медали.Обладание подарком связано с обязанностью использовать его на благо всех. Дрозду наделен дар песни, и поэтому он обязан приветствовать день музыкой, которая, в свою очередь, является подарком нам, когда мы наблюдаем, как небо становится розовым от рассвета. У лососей есть дар путешествовать, поэтому они берут на себя обязанность нести еду вверх по реке. Звезды были подарены блеском, а также помогали нам вести нас в ночное время. Поэтому, когда мы спрашиваем себя, в чем наша ответственность перед Землей, мы также спрашиваем: «Что является нашим даром?»
Как человеческий народ, эволюционировавший здесь совсем недавно, мы лишены даров наших сопутствующих видов: фиксации азота, опыления и миграции на три тысячи миль под магнитным руководством.Мы даже не умеем фотосинтезировать. Но мы несем собственные дары, в которых Земля остро нуждается.
Взаимность — возврат подарка — это не просто хорошие манеры; так устроен биофизический мир. Баланс в экологических системах возникает из петель отрицательной обратной связи, из циклов отдачи и принятия: жизнь и смерть, производство и потребление, биогеохимические циклы, вода в облако и снова в воду. Взаимность между частями живой Земли создает равновесие, в котором жизнь, как мы ее знаем, может процветать.Петли положительной обратной связи, в которых взаимодействия отвлекают друг друга от баланса, приводят к радикальным изменениям, часто до точки невозврата. Мы должны понимать, что мы, как и любой другой успешный организм, должны играть по правилам, регулирующим функционирование экосистемы. Законы термодинамики не были приостановлены от нашего имени. Неограниченный рост невозможен. В ограниченном мире вы не можете безостановочно принимать без пополнения.
Как мы можем отвечать на дары Земли? В благодарность, в церемониях, в актах практического благоговения и управления землей, в яростной защите существ и мест, которые мы любим, в искусстве, науке, песнях, садах, в детях, в бюллетенях, в историях обновления, в творческое сопротивление в том, как мы тратим наши деньги и наши драгоценные жизни, отказываясь участвовать в силах экологического разрушения.В исцелении.
Экологическое восстановление — это акт взаимности, и Земля просит нас обратить наши дары на исцеление нанесенного ущерба. Способность формировать Землю, которую мы бездумно используем, чтобы вывести землю из строя, можно использовать для ее исцеления. Нарушена не только земля, но и наши отношения с землей. Мы можем быть партнерами в обновлении; мы можем быть лекарством для Земли.
Если наши лидеры не руководят, то мы должны. Если все наши лидеры спрашивают, что мы незаметно причастны к разрушению, мы говорим, что мы лучший вид, чем это.Повсюду на Черепашьем острове люди поднимаются, чтобы вернуть себе свою роль опекунов Земли, быть чем-то большим, чем просто потребителями, давать.
Мы, люди, несем собственные дары; мы ученые и рассказчики. Мы творцы перемен; мы — формирователи Земли, верхом на спине черепахи. Мы можем вспомнить завет взаимности, стремясь к тому, что Мать клана Онондага Одри Шенандоа назвала «Справедливостью не только для нас самих, но и для всего Творения».
В процессе становления отношений
цитируемых работ:
[1] Герберт, Ник.Квантовая реальность: за пределами новой физики. Нью-Йорк, Anchor Press, 1985.
.[2] Истман, Тимоти Э. и Китон, Х. (ред.). Двойственность без дуализма в физике и Уайтхеде: квант, процесс и опыт. Нью-Йорк, Suny Press, 2004.
.[3] Герберт, Ник.
[4] Подробнее о картезианском дуализме: https://plato.stanford.edu/entries/dualism/#MinBod
[5] Malville, J. McKim. Анимизм, Взаимность, Запутанность. Средиземноморская археология и архаометрия, Vol. 16, No 4, 2016, с.51-58
[6] Malville, J. McKim.
[7] Райт, Робин М. Грэм Харви, Анимизм: уважение к живому миру. Рецензия на книгу в Journal for the Study of Religion Nature and Culture, 2010, pp. 95-97
[8] Malville, J. McKim.
[9] Харви, Грэм. Анимизм: уважение к живому миру. Columbia, Columbia University Press, 2006. pp. 11-189
.[10] Malville, J. McKim.
[11] Харви, Грэм.
[12] Киркси, С. Эбен и Хельмрайх, Стефан.Возникновение многовидовой этнографии. Культурная антропология, Vol. 25, Issue 4, 2010. pp. 545-576
[13] Райт, Робин М.
[14] Тернер Виктор. Предел к лиминоиду в игре, потоке и ритуале: эссе по сравнительной символике. Исследования Университета Райса. 60 (3), 1974. pp. 53-92
[15] Харви, Грэм.
[16] Тернер Виктор. Ритуальный процесс: структура и антиструктура. Нью-Брансуик, Aldine Transaction Press, 2008.
[17] Тайлер, Линда.Интерпретация искусства коренных народов в университетских коллекциях. Получено с: https://edoc.hu-berlin.de/bitstream/handle/18452/9377/55.pdf?sequence=1
.[18] Маренко, Бетти и ван Аллен, Филипп. Анимистический дизайн: как переосмыслить цифровое взаимодействие между человеком и нечеловеком. Цифровое творчество, Vol. 27, Issue 1, 2016. pp. 52-70
[19] Веб-сайт Джулии Уотсон: https://www.juliawatson.com/
[20] Барад, Карен. Постгуманистическая перформативность: к пониманию того, как материя становится материей.Журнал «Женщины в культуре и обществе», Vol. 28, No. 3, 2003. pp. 802-831
.