🍉 🚵 👧🏽 जैविक विकास के भौतिक सिद्धांतों के रास्ते पर। विस्तार ❌ 🏗️ ▪️

एम। काटज़ल्सन, जे। वुल्फ, और ई। कुनिन के एक लेख का संक्षिप्त अनुवाद
जैविक विकास के भौतिक सिद्धांतों की ओर
मिखाइल आई। कैट्सल्सन, यूरी आई। वुल्फ, यूजीन वी। कूनिन
arxiv.org/abs/1709.00284

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एक अन्य प्रसिद्ध श्रोडिंगर ने कहा कि जीव "नकारात्मक एन्ट्रापी" (या नकारात्मकता) का उपयोग करते हैं, एक ऐसा शब्द जो श्रोडिंगर को स्पष्ट रूप से पसंद है लेकिन शोधकर्ताओं द्वारा नहीं उठाया गया था) संभावित रूप से भ्रामक है। आश्चर्यजनक रूप से, श्रोडिंगर के समय, यह व्यापक रूप से माना जाता था, हालांकि अनिश्चित, कि जीवित चीजों जैसी जटिल प्रणाली कभी-कभी ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून का उल्लंघन करती है, और इस तरह के स्पष्ट "उल्लंघन" के लिए एक विशेष स्पष्टीकरण की आवश्यकता होती है [30]।

अब हम एन्ट्रापी की प्रकृति और उष्मागतिकी के दूसरे नियम को बेहतर ढंग से समझते हैं, इसलिए श्रोडिंगर का यह दृष्टिकोण स्पष्ट करना और आवश्यक है। जाहिर है, जीवमंडल और पृथ्वी एक पूरे के रूप में बंद सिस्टम नहीं हैं, बल्कि ऊर्जा के निरंतर प्रवाह के लिए खुले हैं, जो ज्यादातर सूर्य से आते हैं (अपेक्षाकृत कम पर्यावरणीय महत्व के अन्य स्रोतों में पृथ्वी के आंतों में भारी तत्वों के रेडियोधर्मी क्षय शामिल हैं)।

सांसारिक जीवन प्रकाश संश्लेषण द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा के इस प्रवाह का लाभ उठाता है (जीव जो सेल घटकों को बायोसिंथेसाइज़ करने के लिए प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं) एक निश्चित सीमा तक, फोटोकैमिकल मशीनों की तरह कार्य करते हैं। बेशक, जब सूर्य-पृथ्वी प्रणाली पर विचार करते हैं, तो थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून के उल्लंघन की कोई उपस्थिति नहीं है। प्रत्येक व्यक्तिगत जीव, जनसंख्या, या पारिस्थितिकी तंत्र भी एक ऊष्मागतिकीय रूप से खुली प्रणाली है। और अधिक उपयुक्त यह दावा होगा कि श्रोएडिंगर के विचित्र कथन के अनुसार, जीव मुख्य रूप से रासायनिक निर्माण ब्लॉकों के साथ-साथ ऊर्जा का उपभोग करते हैं।

हालांकि, 'निगेट्रोपी' पेश करने में श्रोडिंगर की वास्तविक प्रेरणा के बारे में, हम कह सकते हैं कि यह जीव विज्ञान की कुछ सबसे मौलिक और जटिल समस्याओं से संबंधित है, अर्थात्, एक अद्भुत आदेश और जीवित जीवों में विशाल जटिलता की उपस्थिति और संरक्षण। जटिलता निस्संदेह विज्ञान के सभी में सबसे अधिक समस्याग्रस्त अवधारणाओं में से एक है, यह व्यापक परिभाषाओं का विरोध करता है [34]। वास्तव में, जटिलता की सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली परिभाषाएँ संदर्भ-संवेदनशील हैं। जीव विज्ञान में, जटिलता महत्वपूर्ण है, कम से कम जीनोम, जीव और पारिस्थितिकी तंत्र के स्तर पर [35, 36]।

जीनोम जटिलता को स्पष्ट रूप से न्यूक्लियोटाइड साइटों की संख्या द्वारा व्याख्या की जा सकती है जिन्हें चुना जाना है और इस प्रकार जैविक रूप से महत्वपूर्ण जानकारी [37-39] ले जाते हैं, हालांकि विस्तृत परिभाषा जीनोम स्तर पर जटिलता के अन्य महत्वपूर्ण स्रोतों को ध्यान में नहीं रखती है, जैसे कि वैकल्पिक प्रतिलेखन दीक्षा। और यूकेरियोट्स में वैकल्पिक splicing। जीव और पारिस्थितिकी के संबंध में जटिलता को आमतौर पर संबंधित प्रणालियों [40] में अलग-अलग घटकों और / या पदानुक्रम स्तरों की संख्या के रूप में माना जाता है। सटीक परिभाषाओं के बावजूद, यह स्पष्ट प्रतीत होता है कि निरंतरता बनी हुई है, कभी-कभी जटिलता का बढ़ता स्तर जीवन की एक असाधारण विशेषता है और सैद्धांतिक निर्माणों के लिए मुख्य चुनौती है।

भौतिकी और जीव विज्ञान के बीच बातचीत का सबसे पारंपरिक साधन बायोफिज़िक्स है, जो जैविक मैक्रोमोलेक्यूल की संरचना और गतिशीलता के गुणों का अध्ययन करता है, साथ ही साथ कोशिकाओं और जीवों की संरचना उनके कार्यों के साथ मिलकर भौतिकी में अपनाए गए दृष्टिकोण का उपयोग करता है। बायोफ़िज़िक्स के विभिन्न क्षेत्र कई दशकों [41] उत्पादक और सफल साबित हुए हैं। हालांकि, यह अभी भी भौतिक विज्ञान और जीव विज्ञान के बीच बातचीत का एक अलग अतिरिक्त क्षेत्र है, जिसके तहत भौतिक प्रक्रियाओं का वर्णन, मॉडल और जैविक प्रक्रियाओं का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, जनसंख्या स्तर पर विकास।

पहले से ही बोह्र ने विशुद्ध रूप से भौतिक, जीवों के लिए संरचनात्मक दृष्टिकोण और जीवित प्राणियों के रूप में "समग्र" प्रकृति के बीच पूरक के लिए विशेष महत्व (पूरक के सिद्धांत की सामान्य चर्चा के भाग के रूप में) को संलग्न किया है। [४२] एक ओर थर्मोडायनामिक्स और सांख्यिकीय यांत्रिकी के बीच समानताएं खींचने का सिद्धांत, और दूसरी ओर जनसंख्या आनुवंशिकी, पहली बार प्रसिद्ध सांख्यिकीविद् द्वारा प्रस्तावित किया गया था और जनसंख्या आनुवंशिकी के सिद्धांत के संस्थापक, रोनाल्ड फिशियल ने 1920 के दशक [43] के रूप में, और बाद के वर्षों में शुरू किया। इस प्रक्रिया के लिए एक सैद्धांतिक दृष्टिकोण का विकास [7,9,10]।

विभिन्न रूपों में, सांख्यिकीय यांत्रिकी से सैद्धांतिक औपचारिकता (सिद्धांत का वर्णन करने के लिए गणितीय मॉडल) तेजी से जैविक विकास के मॉडल का औचित्य साबित करने के लिए उपयोग किया गया है। इसी तरह के अन्य गणितीय मॉडलों में, अनुकूली परिदृश्यों पर विकास का विश्लेषण करने के लिए परावर्तन सिद्धांत का उपयोग महत्वपूर्ण अनुप्रयोग [44-46] पाता है। विकासवादी जीवविज्ञान में भौतिकी के इस तरह के प्रवेश का मुख्य लक्ष्य बहुत महत्वाकांक्षी है: यह जैविक विकास के भौतिक सिद्धांत के विकास से अधिक कुछ भी नहीं है, या यहां तक कि भौतिकी के एक हिस्से में जीव विज्ञान के परिवर्तन [5,6]। जाहिर है, इस तरह के एक व्यापक कार्यक्रम, भले ही सिद्धांत में लागू किया गया हो, एक झपट्टा में लागू नहीं किया जा सकता है। विचारों के उपयोग से एक विविध विकासवादी प्रक्रिया के मॉडलिंग और सैद्धांतिक भौतिकी के गणितीय तंत्र का उपयोग करके इस उम्मीद में केवल एक ही समय में एक चरण में प्रगति संभव है कि अंत में इस तरह के मॉडल को एक सामंजस्यपूर्ण सैद्धांतिक आधार में संयोजित करना संभव होगा।

इस लेख में, हम जैविक विकास के कई पहलुओं पर चर्चा करते हैं, जहां सैद्धांतिक विचार जो कि संघनित भौतिक अवधारणाओं से शुरू होते हैं, संभव लगते हैं। हम इस कथन पर विचार करने का प्रस्ताव करते हैं कि भौतिक सिद्धांत विकास की वर्तमान समझ के लिए एक गैर-तुच्छ योगदान करने में सक्षम है, और भौतिकी में नवीनतम सैद्धांतिक विकास शायद तभी मांग में होंगे जब जटिलता स्तर की उपस्थिति और विकास की घटना को पूरी तरह से ध्यान में रखा जाए, जो कि जैविक प्रणालियों की विशेषता है।

जारी रखा जाए

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