जीवन की विषमता

नमस्ते! मैं आपके बारे में नहीं जानता, लेकिन मैं हमेशा न केवल कुछ जानना चाहता था, बल्कि यह भी जानता था कि मैं क्या जानता हूँ। शैक्षिक प्रणाली द्वारा प्रस्तुत ज्ञान, दुनिया के बारे में तथ्यों के एक असंगत सेट के रूप में, हमेशा उन्हें सिर में रखने के लिए महान प्रयासों की आवश्यकता थी, लेकिन यह तार्किक सिद्धांत या नियमितता को समझने के लिए पर्याप्त था जो इन तथ्यों की उपस्थिति से मेल खाती है और एक स्पष्ट विवेक के साथ उनसे छुटकारा पाना संभव था। सिर में, केवल नियम ही और, यदि आवश्यक हो, तो इस सिद्धांत से आवश्यक तथ्य को हटा दें।

और मेरे लिए तार्किक स्पष्टीकरण के बिना सबसे भरवां तथ्यों के साथ विज्ञान हमेशा कार्बनिक जीवन और इसकी संरचना से संबंधित रहे हैं, यह सुनिश्चित करने के लिए, जीव विज्ञान की पाठ्यपुस्तक खोलें, उदाहरण के लिए, डीएनए अनुभाग में, डीएनए की संरचना और कार्यों का विस्तृत विवरण होगा, लेकिन नहीं यह सब क्यों और इस तरह से काम करना चाहिए, इसके बारे में शब्द नहीं। शायद यही कारण है कि इन विषयों का मेरा ज्ञान हमेशा एक बड़ी विफलता रही है। यह लेख अंतरालों को भरने और एक सुसंगत प्रणाली में जैविक जीवन के बारे में तथ्यों को लाने की कोशिश कर रहा है जो न केवल इस सवाल का जवाब देगा कि "कैसे?" लेकिन यह एक सामान्य दिशा भी दे सकता है जिसमें किसी व्यक्ति को "क्यों?" प्रश्न का उत्तर देने के लिए आगे बढ़ना होगा। तो चलिए!

"समरूपता के तत्व विभिन्न घटनाओं में मौजूद हो सकते हैं, लेकिन वे आवश्यक नहीं हैं। घटना के अस्तित्व के लिए, केवल समरूपता के कुछ तत्वों की अनुपस्थिति आवश्यक है।" पियरे क्यूरी

"कुछ सिद्धांतों का ज्ञान कई तथ्यों के ज्ञान से छूट देता है।" रेने डेसकार्टेस

सामग्री:

1. "अराजकता की समरूपता" - समरूपता, ऊर्जा और सूचना के संबंध पर विचार करें;
2. "लिविंग सिस्टम जो विकार का उल्लंघन करते हैं" - हम सूचनात्मक एन्ट्रापी के संदर्भ में जीवित प्रकृति और गैर-जीवित लोगों के बीच अंतर की जांच करते हैं;
3. "स्व-प्रतिकृति-उचित" - आत्म-प्रतिकृति के सिद्धांत के ढांचे में जैविक विकास पर विचार करें;
4. "जीवन ++" - हम दिखाएंगे कि स्व-रेप्लिकेटर के कामकाज के लिए आवश्यक तार्किक सिद्धांत न्यूक्लियोटाइड्स और डीएनए की बुनियादी संरचना के अनुरूप कैसे हैं;
5. "चिरल टार का एक चम्मच" - हम कार्बनिक अणुओं की चिरल शुद्धता की घटना से परिचित होंगे;
6. "जीवन का असममित स्रोत" हम मानते हैं कि जैविक अणुओं की समरूपता का उल्लंघन जीवित प्रणालियों द्वारा कैसे किया जाता है;
7. निष्कर्ष।

अराजकता समरूपता

सबसे अधिक सममित क्या आप कल्पना कर सकते हैं? इस सवाल के साथ कई लोग एक गेंद की कल्पना करते हैं, और वास्तव में गेंद की सतह पर प्रत्येक बिंदु केंद्र से एक समान दूरी पर है, लेकिन अगर आप एक और बिंदु को गहराई से लेते हैं, तो समरूपता पहले से ही टूट गई है। निश्चित रूप से, समरूपता की एक अनुमानित आदर्श स्थिति को एक अनंत स्थान माना जा सकता है जिसमें न तो खेतों और न ही कणों से युक्त एक पूर्ण भौतिक निर्वात होता है, सीमाओं के केंद्र के बिना, ऐसे स्थान का प्रत्येक बिंदु दूसरे के बराबर होगा, ऐसी जगह का वर्णन करने के लिए न्यूनतम जानकारी की आवश्यकता है, क्योंकि अनिवार्य रूप से वर्णन करने के लिए कुछ भी नहीं।

सौभाग्य से, हमारे भौतिक दुनिया में पूर्ण समरूपता की स्थिति उपलब्ध नहीं है। इस संबंध में अधिकतम संभव समरूपता स्थान अंतर-तारकीय स्थान है, इसमें व्यावहारिक रूप से कोई बात नहीं है और, जाहिर है, यह अनंत है, लेकिन एक सच्चे वैक्यूम के विपरीत, यह उन क्षेत्रों द्वारा प्रवेश किया जाता है जो लगातार और यादृच्छिक रूप से दोलन करते हैं, एक बिलियन बिलियन अरबों के क्रम की गति पर प्रवाहित होते हैं (24 में 10) डिग्री) एक मिलीमीटर के एक अरबवें (10 से 15 डिग्री तक) के मिलियन की तुलना में एक सेकंड में एक बार। हम सबसे बड़े और सबसे स्थिर कंपन को अलग-अलग कणों के रूप में महसूस कर सकते हैं, इसकी तुलना इस प्रकार की जा सकती है कि सुनामी लहर को एक अलग वस्तु कैसे माना जा सकता है, लेकिन यह पानी की सतह पर तरंगों के पंप किए गए बदलाव से ज्यादा कुछ नहीं है। खेतों के निरंतर उतार-चढ़ाव के लिए धन्यवाद, हमें अनिश्चितता और अंधेरे ऊर्जा के सिद्धांत जैसे मज़ेदार और दर्जनों स्मार्ट दिमाग की चीजों को तोड़ना है। हैबे पर एक समीक्षा लेख में अधिक विस्तार से पढ़ना संभव है, और नेत्रहीन वीडियो देखने के लिए भी:

https://www.youtube.com/watch?v=Qhowc1PSO4E

ग्लूऑन क्षेत्र के उतार-चढ़ाव का दृश्य

इसलिए, हम देखते हैं कि अधिकतम समरूपता की हमारी वास्तविक स्थिति आदर्श से काफी अलग है, और, इसके विपरीत, इसमें अधिकतम अनिश्चितता है यानी। यह सुनिश्चित करने के लिए अधिकतम एन्ट्रापी ( https://ru.wikipedia.org/wiki/Information_entropy ) का वर्णन करने के लिए अधिकतम जानकारी की आवश्यकता है, आइए एक सरल उदाहरण देखें:

किनारों पर पानी से भरी एक प्लेट की कल्पना करें, ताकि सतह तनाव एक सतह का निर्माण करे जो उत्तल हो, पोत के किनारों के संबंध में सममित, इस सतह पर धीरे से रखें, उदाहरण के लिए, एक पिंग-पोंग बॉल, केंद्र में, उच्चतम बिंदु पर। भारी संख्या में विकल्प हैं, जिस दिशा में गेंद पानी की सतह के साथ आगे बढ़ेगी, उसकी दिशा थर्मल गति के परिणामस्वरूप पानी के अणुओं के साथ अरबों यादृच्छिक टक्करों के परिणाम पर निर्भर करेगी, और इस परिणाम की गणना करने के लिए आपको इन सभी अणुओं की गति और दिशा जानने की आवश्यकता है, आप निश्चित रूप से कह सकते हैं यह एक बहुत बड़ी मात्रा में जानकारी है और इस प्रणाली की अप्रत्याशितता (एन्ट्रापी) भी बहुत बड़ी है (चित्र 1)। लेकिन क्या होगा अगर आप सिस्टम की समरूपता को तोड़ते हैं? उदाहरण के लिए, प्लेट के एक किनारे को दूसरे के सापेक्ष ऊपर उठाते हुए, प्रकृति की ताकतें तुरंत इस भयानक अन्याय को बहाल करने के लिए अपना काम करना शुरू कर देंगी, पानी के स्तर को समतल करने के लिए पानी डालना होगा, पानी डालना गेंद को लुभाएगा और इसके आंदोलन को पहले से ही पानी के प्रवाह की गति और दिशा (छवि) को जानकर वर्णित किया जा सकता है। .2) लेकिन धारा खुद नहीं बनाएगी, धारा बनाने के लिए आपको समरूपता को तोड़ना होगा यानी। बाहर से प्रणाली में ऊर्जा लाने के लिए।



इससे हम निम्नलिखित प्राप्त कर सकते हैं:

1. अधिक समरूपता वाली एक प्रणाली में अधिक से अधिक एन्ट्रापी होती है - अनिश्चितता या इसे वर्णन करने के लिए आवश्यक जानकारी की मात्रा का एक उपाय और एक ही समय में कम ऊर्जा;
2. समरूपता ब्रेकिंग एन्ट्रापी को कम करती है और प्रक्रिया शुरू करती है;
3. प्रकृति को समरूपता पसंद है, सभी प्रणालियाँ संतुलन और न्यूनतम ऊर्जा की स्थिति की ओर जाती हैं;
4. किसी भी प्रक्रिया को सिस्टम द्वारा समरूपता या न्यूनतम ऊर्जा की स्थिति में लौटने का प्रयास माना जा सकता है।

"एक बार फिर हम जोर देते हैं: अधिकतम एन्ट्रापी की अवधारणा का अर्थ सबसे अराजक है, और इसलिए सिस्टम का सबसे सममित राज्य है। प्रकृति में सभी सहज प्रक्रियाएं एंट्रोपी बढ़ाने की ओर जाती हैं। " ( http://cyclowiki.org/wiki/Mixing विरोधाभास )
वास्तव में, हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि हम जो सभी प्रक्रियाएँ देख रहे हैं, वे एक बार अच्छी तरह से टूटी हुई समरूपता की गूँज हैं, जो सौभाग्य से अभी तक पूरी तरह से ठीक नहीं हुई है, लेकिन आप एंट्रोपी और जितनी जल्दी या बाद में सभी प्रणालियों के खिलाफ खड़खड़ाहट नहीं करेंगे और सभी घंटों के पेंडुलम आ जाएंगे या रुक जाएंगे, या कोई अपवाद?

लिविंग डिस्टर्बेंस सिस्टम

यदि हम एन्ट्रापी के दृष्टिकोण से जीवित जीवों पर विचार करते हैं, तो हम यह देख सकते हैं कि आसपास के सभी गैर-जीवित प्रणालियों के विपरीत, जो किसी भी अवसर पर अराजकता में फिसल जाते हैं, जीवित सिस्टम अंततः सरल आत्म-प्रतिकृति अणुओं से अधिक से अधिक जटिल और आदेशित संरचनाओं का उत्पादन करते हैं। मानव मस्तिष्क, रिवर्स आंदोलन का प्रदर्शन - एन्ट्रापी को कम करना।

इस कथन को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आइए एक जैविक जीव के एन्ट्रापी की तुलना करने के लिए लगभग मोटे तौर पर प्रयास करें, उदाहरण के लिए, 70 किलो वजन वाले एक व्यक्ति। एक सिस्टम की एन्ट्रॉपी के साथ एक ही संख्या में परमाणु होते हैं।



एक प्रणाली की एन्ट्रॉपी जिसमें 70 किग्रा होता है। अव्यवस्थित परमाणुओं में, परिमाण उनकी संख्या के लिए बहुत बड़ा और आनुपातिक है, अर्थात्। इस प्रणाली को परिभाषित करने के लिए, हमें परमाणुओं की लगभग 6.7 * 10 से 27 डिग्री (6.7 बिलियन बिलियन बिलियन) की स्थिति का वर्णन करना होगा। एक जीवित जीव के बारे में क्या? मानव प्रणाली को इकट्ठा करने के लिए आवश्यक सभी जानकारी उसके डीएनए में संग्रहीत होती है, कई प्रकार के समान अणुओं का एक लंबा अनुक्रम, अर्थात। एक जीवित प्रणाली के मामले में, हमारे लिए केवल डीएनए श्रृंखला के विन्यास को जानना पर्याप्त है जिसमें केवल 6 बिलियन अणु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में लगभग 30 परमाणु होते हैं, और यह 18 * 10 से 10 शक्ति है। कुल 180 बिलियन परमाणु। फिर, एक साधारण संबंध से, हम इन प्रणालियों की एंट्रोपी के क्रम में अंतर का अनुमान लगा सकते हैं:

6.7 * 10 ^ 27 * 18 * 10 ^ 10 ^ 3.7 * 10 ^ 16

कुल मिलाकर, मोटे अनुमान के अनुसार, द्रव्यमान का एक ही द्रव्यमान वाले जीवित तंत्र "मैन" की एन्ट्रापी परिमाण के 16 आदेशों से परमाणुओं के गैर-जीवित समूह की तुलना में कम है। करोड़ों-अरबों बार! (सिस्टम की एन्ट्रापी के बारे में अधिक जानकारी यहाँ पाई जा सकती है: studfiles.net/preview/953337/page : 31 /, sernam.ru/book_tp.php?id=104 )। ऐसा लगता है कि जीवित प्रणालियों ने एंट्रोपी की नाक को अच्छी तरह से मिटा दिया है। लेकिन इस अनूठी ट्रिक में वे किस गुणवत्ता के लिए धन्यवाद करते हैं?

Samoreplikator वार

चूंकि हमने जीवन के बारे में बात करने का फैसला किया है, इसलिए यह विकास के सिद्धांत के लिए भी महत्वपूर्ण है। इस मामले में, वह एक पूर्ण अधिकार है। यदि हम उन सभी को छोड़ देते हैं जो कि अतिश्योक्तिपूर्ण है, तो मूल रूप से, इस सिद्धांत का दावा है कि वन्यजीवों की सभी विविधता का विकास जो हम देखते हैं, जीवों की पीढ़ियों के बीच वंशानुगत जानकारी के निरंतर संचरण और संशोधन के लिए बाध्य है। सफल संशोधन उनके वाहक के अधिक कुशल प्रजनन (स्व-प्रतिलिपि) में योगदान करते हैं, एक विपरीत सकारात्मक संबंध बनाते हैं, और असफल रूप से असफल। इस प्रकार, सफल संशोधनों को संचित करते हुए, जीव अधिक से अधिक जटिल और क्रमबद्ध रूपों का अधिग्रहण करते हैं, तेजी से प्राथमिक समरूपता को तोड़ते हैं।

जीवित प्रणालियों और गैर-जीवित लोगों के बीच इस महत्वपूर्ण अंतर के आधार पर, सबसे सामान्य विचार में सभी जीवित जीवों की कल्पना करना संभव है, जैसे कि कोड के साथ स्वयं-प्रतिकृति और स्वयं-बदलते डीएनए कार्यक्रम:

निर्देश 1: <create: [यादृच्छिक निर्देश]>
निर्देश 2: <निष्पादित करें: [प्रारंभिक निर्देश] + [यादृच्छिक निर्देश]>
निर्देश 3: <लिख: [मूल निर्देश] = ([मूल निर्देश] + [यादृच्छिक निर्देश])>
निर्देश ४: <प्रतिलिपि: [ऊपर दिए गए सभी निर्देश] + [निर्देश ४]>

इस तरह के एक कार्यक्रम के निष्पादन के परिणामस्वरूप, हम इसकी एक उत्परिवर्तित प्रति प्राप्त करेंगे, जो मूल निर्देशों में यादृच्छिक निर्देशों को मिलाने के कारण मूल से अलग होगी और फिर यह अपनी स्वयं की संशोधित प्रतिलिपि आदि भी बनाएगी। यदि उत्परिवर्तन असफल हो जाते हैं और उनके निष्पादन के दौरान कोई त्रुटि होती है, तो कार्यक्रम प्रतिलिपि चरण तक नहीं पहुंचेगा, इसलिए वे अगली पीढ़ी को पारित नहीं होंगे।

इस तरह के कार्यक्रम को कामकाज के लिए उपयुक्त वातावरण में रखना पर्याप्त है, और इसे खुद पर छोड़ दें, और कुछ ही अरब वर्षों के बाद, आप अतिरिक्त विकास लागतों के बिना सभी प्रकार की प्रजातियों के विकास को प्राप्त करेंगे।


मूल

स्व-प्रतिकृति कार्यक्रमों की बहुत अवधारणा 1951 में वापस प्रस्तावित की गई थी। - वॉन न्यूमैन एक शानदार गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी हैं, एक ऐसा व्यक्ति जिसका 20 वीं शताब्दी के विज्ञान में योगदान शायद ही कम हो, खेल सिद्धांत के पिता, क्वांटम यांत्रिकी की गणितीय भाषा, और इसके अलावा आधुनिक कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, अर्थात्। उसके नाम की वास्तुकला अब अधिकांश कंप्यूटर का निर्माण करती है। ( PostNauki के एक लेख में स्व-प्रतिकृति के सिद्धांत के बारे में अधिक और वॉन न्यूमैन द्वारा मूल लेख में भी)।

जीवन ++

हम पहले ही देख चुके हैं कि जीवित तंत्र अपनी आनुवंशिक जानकारी को संचित, संशोधित और कॉपी करने की क्षमता के कारण लगातार आत्म-जटिल और आत्म-आयोजन कर रहे हैं। यह समझने के लिए कि ये फ़ंक्शन कैसे काम करते हैं और उन्हें एक तार्किक प्रणाली में डालते हैं, आइए, हम एक विचार प्रयोग के रूप में, जीवन की उत्पत्ति का अनुकरण करने और खरोंच से एक प्रतिकृति प्रोग्राम लिखने की कोशिश करें, यह कल्पना करते हुए कि हमारे पास केवल प्रकृति है जो हाथ में है: भौतिकी के नियम, विभिन्न परमाणुओं और कई अरब वर्षों का खाली समय।

ठीक है, हम सामाजिक नेटवर्क पर फंसने के बाद कहां से शुरू करते हैं और हमने कभी भी जो भी शूटिंग की है, उसकी सारी श्रृंखला देखते हैं? सबसे पहले, कुछ लिखने के लिए हमें अक्षरों की आवश्यकता होती है, हम अनावश्यक संस्थाओं का उत्पादन नहीं करेंगे और न्यूनतम आवश्यक वर्णमाला शुरू करने के लिए लेंगे, किसी भी जानकारी को सांकेतिक रूप से पर्याप्त करने के लिए - ये सिर्फ दो वर्ण हैं: 0 और 1. मान लीजिए कि हम कुछ कनेक्ट करते हैं या दो परमाणु, फिर परिणामी अणु को "शून्य" कहा जाएगा, और अगर हम कुछ अन्य दो परमाणुओं को जोड़ते हैं, तो हमें एक और अणु मिलता है, जिसे हम कहेंगे - "इकाई" और एक शुरुआत के लिए हम उन्हें ऐसी योजना के साथ प्रस्तुत करेंगे:



इस तरह के पत्रों को प्रोग्राम बनाने के लिए लिखित पाठ के लिए, निम्नलिखित न्यूनतम आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए:

1. वफ़ादारी। इसके लिए, यह महत्वपूर्ण है कि हमारा आणविक शून्य और व्यक्ति एक-दूसरे के साथ मजबूती से जुड़ सकते हैं, जिससे एक सतत रेखा बन सकती है, क्योंकि आणविक लेखन की स्थितियों में हम रिक्त स्थान नहीं ले सकते हैं, क्योंकि अन्य अणु और परमाणु और हमारे आणविक लगातार और बेतरतीब ढंग से भटक रहे हैं। रिक्त स्थान के साथ कोड तुरंत उनके साथ टकराव से घटकों में उड़ जाएगा।
2. अनुक्रम। किसी भी कार्यक्रम, परिभाषा के अनुसार, कमांड का एक क्रम होना चाहिए, इसलिए, स्व-प्रतिकृति कोड उदाहरण के हमारे उदाहरण में, इस तथ्य के कारण अनुक्रम देखा गया था कि डिफ़ॉल्ट रूप से हम केवल एक दिशा में पाठ पढ़ते हैं: बाएं से दाएं, ऊपर से नीचे तक। तो, दूसरी आवश्यक शर्त हमारे आणविक पाठ की दिशा को विशिष्ट रूप से निर्धारित करना होगा।

पहली आवश्यकता को पूरा करने के लिए, यह हमारे अणुओं को इस तरह से मेल खाने के लिए पर्याप्त है कि उनके बाईं ओर और दाईं ओर दो यौगिक हैं, फिर वे एक-दूसरे का पालन कर सकते हैं, एक सतत श्रृंखला बना सकते हैं। और इसलिए कि श्रृंखला की एक दिशा का हमेशा सम्मान किया जाता है, यह पर्याप्त होगा ताकि पत्रों पर हुक केवल बाएं से दाएं से जुड़ सकें, इस सिद्धांत को आसानी से हाथ पकड़ने वाले लोगों की श्रृंखला के उदाहरण से दर्शाया जा सकता है, प्रत्येक व्यक्ति अपने बाएं हाथ से दाहिने हाथ को पकड़ता है, ताकि सभी का सामना हो। एक दिशा में। इस सिद्धांत द्वारा यूनाइटेड, अणु अक्षरों में से प्रत्येक भी केवल एक दिशा में एक श्रृंखला में खड़े हो सकते हैं। योजनाबद्ध तरीके से इसकी कल्पना करें:



महान, अब हमारे पास 2 अक्षरों-अणुओं की हमारी न्यूनतम वर्णमाला है जिसे एक दिशा के साथ स्थिर श्रृंखलाओं में जोड़ा जा सकता है। कोड लिखना शुरू करते हैं।

क्योंकि यदि हम एक स्व-प्रतिकृति लिख रहे हैं, तो सबसे पहले आपको हमारे कार्यक्रम की स्व-प्रतिलिपि बनाने के लिए एक सरल और विश्वसनीय तंत्र के बारे में सोचने की आवश्यकता है। यह कैसे काम करना चाहिए? यहाँ फिर से, दो न्यूनतम आवश्यकताओं के बिना नहीं किया जा सकता है:

1. तंत्र को प्रोग्राम कोड में समाहित किया जाना चाहिए।
2. तंत्र को अपने काम के परिणामस्वरूप, प्रोग्राम कोड की एक प्रति तैयार करनी चाहिए।

क्योंकि हम स्थान नहीं बना सकते हैं, फिर हमारे कोड में पूरी तरह से एक पंक्ति शामिल होनी चाहिए, लेकिन कोई भी हमें वर्णों की संख्या में सीमित नहीं करता है, इसलिए यह एक समस्या नहीं होनी चाहिए। इसके अलावा, मान लें कि तत्व अणुओं के एक अनुक्रम का चयन करना संभव है ताकि यह परमाणुओं के बीच बातचीत के माध्यम से केवल निम्नलिखित कार्य करता है: एक तरफ, यह एक कोड तत्व (शून्य या एक) के साथ बातचीत करता है, फिर, बातचीत के बाद, यह अन्य परमाणुओं से एकत्र करता है। एक ही तत्व (तत्व की प्रतिलिपि बनाई गई), जिसके बाद मैं श्रृंखला के अगले तत्व के साथ इस क्रिया को दोहराऊंगा, उन्हें एक साथ जोड़कर भी। आइए इस क्रम को एक कॉपी तंत्र कहते हैं और इसे कोड में जोड़ते हैं, जिसे योजनाबद्ध रूप से निम्न प्रकार से प्रस्तुत किया जा सकता है:

0> 1> 0 ... (वर्णों की कोई संख्या)> (प्रतिलिपि तंत्र कोड) ... 0> 1>


खैर, अब हम अनुकरण करेंगे कि हमारा तंत्र कैसे काम करेगा। श्रृंखला के एक छोर पर होने के नाते, वह प्रोग्राम को विपरीत से कॉपी करना शुरू कर देता है, इसलिए कोड की हमारी लाइन उसी नाम के खेल में सांप की तरह ढह जाती है, और तंत्र आगे बढ़ता है, इनपुट प्राप्त करता है और अनुक्रम के तत्वों को एक-एक करके पूरा करता है, अनुभाग "... (वर्णों की कोई भी संख्या) को पूरा करता है।" > "और फिर पुनरावृत्ति की समस्या पर ठोकर खाता है, क्योंकि अपने स्वयं के तत्वों से जानकारी पढ़ने के लिए, तंत्र को स्वयं की एक प्रति और स्वयं की एक प्रति बनाने के लिए, आपको जानकारी पढ़ने की आवश्यकता होगी आवश्यक तत्व।

आइए किसी तरह बाहर निकलते हैं और इसके लिए हम किसी चीज़ को कॉपी करने का एक और तरीका देखेंगे, सीधे नहीं, प्रत्येक तत्व को फिर से बनाना, लेकिन एक कास्ट के सिद्धांत के अनुसार। इसलिए, उदाहरण के लिए, वे कांस्य की मूर्तियों को ढलाई के लिए ढालते हैं: एक प्रोटोटाइप बनाते हैं, फिर मिट्टी में एक प्रोटोटाइप छाप बनाते हैं, इसे पिघला हुआ धातु से भरते हुए, आप प्रोटोटाइप की एक प्रति प्राप्त कर सकते हैं। अच्छा लगता है, आइए इस सिद्धांत को हमारे आणविक कोड में लागू करने का प्रयास करें। इस तरह की नकल योजना को लागू करने के लिए, हमें बहुत शुरुआत में लौटना होगा और अपनी वर्णमाला में छोटे बदलाव करने होंगे। अर्थात्: हमारे शून्य में दो और वर्ण जोड़ें: "2" और "3" और प्रत्येक वर्ण को उसकी जोड़ी के लिए एक कास्ट बनाएं, दो के लिए शून्य, एक के लिए एक तीन, और इसके विपरीत, बाकी को अपरिवर्तित छोड़ दें : सभी अक्षरों में एक ही साइड हुक और एक ही दिशा होगी, और ताकि इंप्रेशन और ऑरिजिनल हमेशा एक-दूसरे के साथ मेल खाते हों, हम हर अक्षर को नए हुक की मदद से एक इंप्रेशन की जोड़ी देंगे जो एक पहेली के सिद्धांत पर काम करेंगे, ताकि वे केवल अपनी जोड़ी 0 s 2, और 1 s 3. New s के साथ प्रत्येक को सहवास कर सकते थे नीचे बढ़त के साथ - flails भी एक ही एक ही में सभी पत्र की व्यवस्था। और इसलिए हमें 4 वर्णों की एक वर्णमाला मिलती है: 0,1,2,3 जिनमें से प्रत्येक में तीन हुक-कनेक्शन हैं: बाएं, दाएं और नीचे, बाएं हुक केवल किसी भी वर्ण के दाईं ओर कनेक्ट होंगे, और नीचे के कनेक्शन केवल एक चरित्र को कनेक्ट कर सकते हैं - : .योजनाबद्ध रूप से, इस तरह के एक वर्णमाला से कोड की एक श्रृंखला को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:



अब, हम अपने कार्यक्रम को 4-वर्ण वर्णमाला में फिर से व्यवस्थित करते हैं और कोड को फिर से रिकॉर्ड करना शुरू करते हैं, एक अक्षर को बाएं से दाएं लिखते हैं, जबकि एक साथ छाप की निचली रेखा बनाते हैं। हमें एक दिलचस्प परिणाम मिलेगा, कोड-स्नैपशॉट की कुछ पंक्तियाँ समान नहीं हैं, लेकिन आपस में जुड़ी हुई हैं। उनमें से किसी के पास उपलब्ध होने पर, आप केवल एक सरल नियम का उपयोग करते हुए, दूसरे को आराम से कर सकते हैं: प्रत्येक अक्षर को उसकी जोड़ी 0 -2, और 1 -3 में जोड़ें। मान लीजिए कि संबंधित प्रतीक में शामिल होने के कार्य के लिए एक अलग तंत्र जिम्मेदार होगा, तो हम इसके साथ प्रतिलिपि तंत्र को बदल देंगे और संक्षिप्तता के लिए हम इसे "कास्टिंग तंत्र" कहेंगे, जिसके परिणामस्वरूप हमें मिलेगा:

0> 1> 2 ... 3 (कास्टिंग तंत्र) …………… .. > 0> 1> 2> 3
1 <0 <3 <2 ... (कास्टिंग तंत्र के कलाकार) .... <1 <0 <3 <2


एक चौकस पाठक के पास शायद एक सवाल होगा: नीचे की रेखा की दिशा विपरीत क्यों है? यह इस तथ्य के कारण है कि सभी अक्षरों में केवल नीचे से एक इंटर-लाइन हुक है, और एक दिशा, क्रमशः, निचले ऊपरी वर्णों से जुड़ने के लिए, 180 डिग्री घुमाएं - "अपने सिर पर खड़े रहें", जबकि उनकी दिशा बदल जाती है।

आइए अनुकरण करते हैं कि क्या हमारा नया कोड कार्यान्वयन स्वयं-प्रतिलिपि करने में सक्षम होगा। पहले मान लीजिए कि लाइन कोड "कोड" में है जो कास्टिंग तंत्र "मोल्ड" के साथ जाता है, क्रमिक रूप से प्रत्येक अक्षर को पत्राचार प्रदान करता है, परिणामस्वरूप, दूसरी पंक्ति "कोड" प्राप्त कर रहा है, और तदनुसार, जिसके कारण सब कुछ शुरू किया गया था - खुद की एक प्रति। फिर कास्टिंग तंत्र कोड के साथ एक नई लाइन से गुजरता है, प्रत्येक वर्ण को एक पत्राचार प्रदान करता है, एक डली रेखा प्राप्त करता है, और इसलिए स्वयं-कॉपी पुनरावृत्ति को हराया जाता है और परिणामस्वरूप अब हमारे पास एक स्रोत से दो पूर्ण सेट हैं।

और यह वास्तव में बहुत समान है कि डीएनए प्रतिकृति का पहला तंत्र कैसे प्रकट हो सकता है। यद्यपि विकास की प्रक्रिया में यह कई सहायक तंत्रों और सुधारों के साथ विकसित हो गया है, उदाहरण के लिए, एक सेल में, आपको पूरे कार्यक्रम के कोड के एक टुकड़े में होने की चिंता करने की आवश्यकता नहीं है, और आप अपने खुद के "सॉफ्टवेयर वातावरण" बनाने की अनुमति दे सकते हैं - प्रतिलिपि बनाने के लिए एक अलग कार्यक्रम है। त्रुटियों की खोज और सुधार के लिए अलग, लेकिन सिद्धांत स्वयं अपरिवर्तित रहे।

मैं आगे बढ़ने से पहले हमारे विचार प्रयोग को संक्षेप में प्रस्तुत करने का प्रस्ताव करता हूं। जैसा कि वे आश्वस्त हो सकते हैं, स्व-प्रतिकृति के सिद्धांत के ढांचे के भीतर, जेनेटिक्स और साइटोलॉजी के काफी सिद्धांत अर्थात् तार्किक रूप से फिट होते हैं:

1. – 4 4 : 0 -; 1- ; 2- ; 3-, .
2. , , « » 3' 5' . ( : www.youtube.com/watch?v=pzYE3WL_n2I&t=320s )
3. — «0 2, 1 3»- «». , , — « -», ( 2- , 3-), , 4 , .
4. , , « » () , . ( www.xumuk.ru/biochem/90.html )

नीचे दिए गए वीडियो में, डीएनए प्रतिकृति का उत्कृष्ट दृश्य पहले से ही वास्तविक पैमाने और गति के करीब है, और जो कुछ भी हम यहां देखते हैं, वह कितना भी कठिन क्यों न हो, तार्किक रूप से हमारे सरल सिस्टम में भी फिट बैठता है, उदाहरण के लिए, एक प्रमुख स्ट्रैंड का गठन (अग्रणी स्ट्रैंड) और लैगिंग ( लैगिंग स्ट्रैंड) स्वाभाविक रूप से इस तथ्य से होता है कि कास्टिंग (हेलिकेज़) का तंत्र प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड के लिए एक ही दिशा में पत्राचार को केवल एक दिशा में स्थानांतरित कर सकता है। न्यूक्लियोटाइड्स की पूरक संरचना बहुआयामी (एंटीपैरल समानांतर) होने के कारण, फिर हेलिकॉप्टर आंदोलन की दिशा में उनमें से एक से जुड़ सकता है, और दूसरा थोड़ा आगे निकल जाता है, और फिर कोड की दिशा में उसके साथ लौटता है।

चिरल तर का एक चम्मच।

और जब यह प्रतीत होगा कि सब कुछ एक तार्किक तस्वीर में विकसित होता है, तो प्रकृति एक और आश्चर्यचकित करती है। यदि हम अपने न्यूक्लियोटाइड पत्रों के संश्लेषण से शुरू होने वाले आणविक प्रतिकृति प्रोग्राम बनाने के लिए उपरोक्त सभी ऑपरेशनों में प्रयोगशाला में वास्तव में दोहराते हैं, तो प्रोग्राम को चलाते हुए, हम पाएंगे कि हमारे न्यूक्लियोटाइड्स से जंजीरों को बड़ी त्रुटियों के साथ कॉपी किया जाता है या नहीं, अगर हम और अधिक ध्यान से अध्ययन करते हैं। अंत में, उन्हें पता चला कि त्रुटियों का कारण न्यूक्लियोटाइड अक्षरों के संश्लेषण में है, न केवल एक निश्चित संख्या में अक्षरों की आवश्यकता थी, बल्कि उनके दर्पण जुड़वाओं की भी ठीक यही संख्या थी। एक ही रचना और रासायनिक सूत्र होने पर भी, जिसके अंदर के सभी बंधन बाएं से दाएं पुनर्व्यवस्थित होते हैं, उदाहरण के लिए, यदि मूल में C-O-H बंधन है, तो दर्पण जुड़वाँ में H-O-C होगा।यह पता चला है कि अनुपात बाएं और दाएं अणुओं का समान अनुपात है जो किसी भी असममित यौगिकों के संश्लेषण में मनाया जाता है, क्योंकि प्रकृति, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, समरूपता के लिए जाता है और आउटपुट पर आपको हमेशा 1k1 का अनुपात मिलता है।

विभिन्न यौगिकों के समरूपता गुणों का अध्ययन करने वाले रसायन विज्ञान के एक विशेष खंड में - स्टेरियोकेमिस्ट्री - बाएं और दाएं अणुओं के एक समान मिश्रण को रेसमेट कहा जाता है, और बाएं और दाएं अणुओं को आइसोमर्स कहा जाता है, और बहुत बार जब कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण होते हैं, उदाहरण के लिए दवाओं, यह पता चलता है कि दाएं और बाएं आइसोमर्स के गुण अलग-अलग हैं। मौलिक रूप से, शायद इससे जुड़ा सबसे प्रसिद्ध और दुखद मामला है यह घोटाला जो पिछली सदी के 60 के दशक में थैलिओमाइड नामक दवा के उपयोग के बाद उत्पन्न हुआ था, जिसके संश्लेषण के दौरान दूसरा आइसोमर, जिसका अप्रत्याशित प्रभाव तब होता है जब गर्भवती महिलाओं द्वारा लिया जाता है, को हटाया नहीं गया था, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 12,000 नवजात शिशु शारीरिक विकृतियों के साथ पैदा हुए थे। ( en.wikipedia.org/wiki/Thalidomide )

तब यह पता चलता है कि पहले स्व-प्रतिकृति अणुओं को 50% दाएं और 50% बाएं न्यूक्लियोटाइड के मिश्रण से बनना चाहिए था। यह, निश्चित रूप से, कोई विशेष समस्या पैदा नहीं करेगा यदि न्यूक्लियोटाइड सममित थे, जैसे कि पानी का अणु एच-ओ-एच, लेकिन जैसा कि हमने ऊपर दिखाया है, अणुओं को रिकॉर्डिंग और संचारित जानकारी के लिए आवश्यक है, जिनमें से विषमता दिशा और पूरक यौगिकों की उपस्थिति निर्धारित करती है, फिर यह पता चला है। न्यूक्लियोटाइड का दर्पण प्रतिबिंब विपरीत दिशा में होगा, और अगर डीएनए प्रतिकृति के कुछ भाग में दर्पण न्यूक्लियोटाइड wedges, तो एक अंतराल उसके बीच और सही न्यूक्लियोटाइड एक प्रतीक में दिखाई देगा, जिसमें वह खड़ा नहीं हो सकता है हमारी पहेली के तत्वों में से एक नहीं। तो, विभिन्न प्रकार के रचनाकारों की खुशी के लिए, 50/50 बाएँ और दाएँ अणुओं की प्राकृतिक परिस्थितियों में गठन,जीवन की सहज पीढ़ी के सिद्धांत के लिए गंभीर समस्याएं पैदा करता है।



वास्तव में क्या परिस्थितियों ने प्राथमिक शोरबा में आइसोमर्स के अलगाव को संभव बनाया और जीवन की उत्पत्ति की संभावना अभी भी कई अध्ययनों का विषय है और इस तथ्य के बावजूद कि यह पहले से ही 100 साल से अधिक पुराना है, एक स्पष्ट जवाब अभी तक नहीं मिला है। (आप इस दिशा में सफलताओं के बारे में यहां पढ़ सकते हैं: elementy.ru/novosti_nauki/432316 )।

जीवन का असममित स्रोत

लिविंग सिस्टम के बहुत ही मुख्य भाग पर सिमेट्री ब्रेकिंग निहित है, इसलिए यह विचार करने के लिए जगह से बाहर नहीं होगा कि लिविंग सिस्टम में रासायनिक यौगिकों के विषम गुणों का उपयोग कैसे किया जाता है, उदाहरण के लिए, अपने दो मुख्य सिस्टमों को अलग करने के लिए: सूचना और कार्यात्मक, या कंप्यूटर की शर्तों, हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर का उपयोग करना।

वास्तव में, यदि हम ग्रह पर किसी भी जीव पर विचार करते हैं, तो हम देखेंगे कि सभी डीएनए श्रृंखलाएं - विधानसभा निर्देश, केवल न्यूक्लियोटाइड के सही आइसोमर्स से मिलकर होते हैं, और साथ ही, इन निर्देशों के अनुसार इकट्ठे हुए शरीर के सभी प्रोटीन - बिल्डिंग ब्लॉक, केवल बाएं से मिलकर होते हैं अमीनो एसिड के आइसोमर्स। यह अलगाव आनुवांशिकी के एक अन्य बुनियादी सिद्धांत का कड़ाई से पालन सुनिश्चित करता है:

"शरीर के भीतर सूचना हस्तांतरण की दिशा हमेशा डीएनए से प्रोटीन तक केवल एक दिशा में जाती है।"

यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो यह सिद्धांत किसी भी जीव की स्थिरता को सुनिश्चित करने के लिए वास्तव में आवश्यक है, क्योंकि इसके कामकाज के दौरान प्रोटीन लगातार आक्रामक पर्यावरणीय प्रभावों से अवगत कराया जाता है, नष्ट हो जाता है और इसे नए लोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, और यदि पूरे जीव में केवल एक स्व-प्रतिलिपि कोड शामिल है, तो इसका स्थायी नुकसान होगा , हम नकल के कई चरणों के बाद मूल प्रोटीन को पहचान नहीं पाएंगे, अर्थात। ऐसा जीव बहुत जल्दी और अनियंत्रित रूप से उत्परिवर्तित होने लगेगा। ऐसी स्थितियों से बचने के लिए, एक "स्रोत" की आवश्यकता होती है - डीएनए, जो कोशिका में हानिकारक प्रभावों से सबसे अधिक संरक्षित स्थान पर संग्रहीत होता है - इसके नाभिक में, और जिसके अनुसार नए प्रोटीन को आवश्यक रूप से मुहर लगाया जाता है, और निर्माण ब्लॉकों के निर्देशों को स्पष्ट रूप से भेद करने के लिए यह उनके लिए बहुत सुविधाजनक है। विपरीत आइसोमर्स के रूप में।

जीवित जीवों द्वारा विषमता के एक और अनुप्रयोग का वर्णन, जो अब कंप्यूटर विज्ञान से जुड़ा नहीं है, लेकिन आणविक तंत्र की टोपोलॉजी के साथ, गाँठ सिद्धांत से जैव रसायन में आ गया - गणितीय विश्लेषण और ज्यामिति के चौराहे पर विज्ञान, और सुपरकोलिंग कहा जाता है। यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है, आपको केवल दो हाथों और रस्सी का एक टुकड़ा चाहिए। अपनी रस्सी को दोनों हाथों से सिरों से पकड़ें, खिंचाव दें और इसकी समरूपता को तोड़ना शुरू करें। दोनों छोरों को पकड़े हुए, एक छोर को दाईं ओर मोड़ें, कुछ समय बाद रस्सी दाएं सर्पिल में कर्ल कर लेगी, इस प्रकार बाएं और दाएं की समरूपता को तोड़ते हुए आपने सिस्टम में ऊर्जा संग्रहीत की है, अब अगली ट्रिक करें - रस्सी के दोनों सिरों को जारी किए बिना कनेक्ट करें और सावधानीपूर्वक निगरानी करें ब्रह्मांड खुद कैसे टूटी हुई समरूपता को बहाल करेगा और दो दाएं सर्पिल एक दूसरे के चारों ओर बाईं ओर लपेटेंगे।


यह प्रभाव सुपरकोलिंग प्रक्रिया को रेखांकित करता है , जो डीएनए कार्यों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है , अर्थात। भंडारण और नकल के लिए सुविधाजनक रूप में तंग पैकिंग। इस प्रक्रिया में, डीएनए श्रृंखला, शुरू में लगभग 2 मीटर की कुल लंबाई होती है, कई बार मुड़ जाती है, सर्पिलीकरण की दिशा बदल जाती है और कोशिका नाभिक में गुणसूत्रों के रूप में फिट होने के लिए हजारों गुना अधिक कॉम्पैक्ट हो जाती है, इतना छोटा (6 माइक्रोन) कि मैच सिर पर एक हजार ऐसे कोर को आसानी से समायोजित किया जा सकता है।

निष्कर्ष

जीवित प्रणालियों को इस तथ्य से गैर-जीवित प्रकृति की पृष्ठभूमि से स्पष्ट रूप से प्रतिष्ठित किया जाता है कि उनके विकास के दौरान 3.7 बिलियन से अधिक वर्षों के लिए वे तेजी से जटिल संरचनाएं बनाते हैं, उनके कुल एन्ट्रापी में कमी का प्रदर्शन करते हैं। जीवित प्रणालियों की विशिष्टता पदार्थ और सूचना के बीच विशेष संबंध में होती है, जो उनकी रचना करती है, साथ ही इस जानकारी को संचारित और परिवर्तित करने की क्षमता में भी होती है, जिससे जीवित जीवों में कई प्रक्रियाओं का वर्णन करने में कंप्यूटर विज्ञान की अवधारणाओं को लागू करना संभव हो जाता है। टूटी हुई समरूपता की बहाली का तंत्र किसी भी प्रक्रिया का मूल इंजन है, और जीवन कोई अपवाद नहीं है, लेकिन यह जीवन था जो न केवल अपने उद्देश्यों के लिए "ब्रह्मांड की घड़ी के पेंडुलम" का उपयोग करने के लिए सीखा, बल्कि इसे रॉक करने के लिए भी, समय के साथ यह मजबूत होता है। इसलिए, यह जीवित प्रणालियों का अध्ययन है जो सुराग दे सकता है कि आपको किस दिशा में जाने की आवश्यकता है,प्रश्न का उत्तर खोजने के लिए: "यह घड़ी वास्तव में कैसे शुरू हुई और क्या यह कभी रुकेगी?"