Динамическое постоянство и энергопоглощающее само-упорядочивание

Понятие «гомеостаз» переводится как «ровное состояние», а означает постоянство основных физических и химических параметров внутренней среды. Действительно, живые системы обладают возможностями обеспечивать стабильность внутреннего пространства в условиях меняющейся окружающей среды — поддерживают основные характеристики химического состава, температуры, давления и др. Все это крайне необходимо, ибо белковые структуры функциональны лишь в строго определенных условиях. Но для сохранения постоянства живые системы осуществляют непрерывную и весьма бурную деятельность, как-то питание, дыхание, выделение, синтез и расщепление. При всем этом происходит огромное количество как внешних, так и внутренних преобразований и изменений этих самых систем. Так что их стабильность весьма условна: «хочешь жить — умей вертеться!», хочешь сохранить постоянство — меняйся вовремя. Так что стабильность и изменчивость, как индивидуальная, так и межиндивидуальная, — неразрывные стороны единого процесса саморегуляции и самовоспроизведения. Принцип этот среди биохимиков еще называегся принципом «черной королевы», потому что она говаривала Алисе: «Чтобы оставаться на месте, в нашем мире надо довольно быстро двигаться!» («Алиса в Зазеркалье» Л. Кэрролла).

Живые системы — это диссипативные системы. То есть, по определению Ильи Пригожина, постоянно находящиеся в самосборке и саморазборке. Они напоминают вихрь или пожар — их характеристики обеспечены постоянным потоком через них новых объемов необходимого вещества. Тот уровень внутренней упорядоченности, который живые системы пытаются создать и удержать, требует от них постоянных усилий и связан с поглощением и рассеиванием большого количества энергии. Чем больше элементов в живой системе надо упорядочить, тем больше требуется затрат энергии на поддержание этого порядка — это главное отличие живых систем от минеральных кристаллов, которые достигают внутреннего упорядочивания, сбрасывая избыточную энергию. Кристалл — наиболее энергетически выгодное состояние для данного соединения при подобных условиях. Такого рода равновесные состояния могут поддерживаться минеральной системой неограниченно долго без всякого притока внешней энергии, и, наоборот, приток энергии может разрушить установившийся в кристалле порядок. Кристаллу не требуются и новые молекулы вещества для поддержания своей структуры. Живая же система является неравновесной, непрерывно «рассыпаясь» под влиянием множества внешних и внутренних факторов, тут же собирает себя снова и снова, опираясь на свои внутренние матрицы упорядочивания и захватывая для этого вещество и энергии из окружающей среды.