Эволюция стремится к симметрии, как к совершенству?

Можно сказать, что в биологии стремление к симметрии проявляется повсюду. Взгляните на кленовый лист или медузу. Да что там, достаточно посмотреть на себя в зеркало и сразу всё становится ясно, небольшие отклонения от правил не в счёт.

Интернациональная группа учёных попыталась обобщить результаты исследований в области биологии, информатики и математики. Задача – выяснить природу стремления к симметрии - простая на первый взгляд оказалась достаточно трудоёмкой. И всё же учёные пришли к выводу, что системы или структуры стремятся к симметрии из-за того, что эволюция ищет самые оптимальные варианты, которые на поверку оказываются подверженными самым простым алгоритмам. Возьмём процесс формирования снега, в результате которого получается вполне себе симметричная и весьма изящная снежинка. Примером симметрии можно считать и ячейки пчелиных сот.

Симметрия не только в изобразительном искусстве, но, и вообще связана с гармонией и красотой. Согласно поверию, автором слова σιμμετρια (симметрия) был известный в античном мире скульптор Пифагор Самосский (или Регийский), который славился реалистичностью изображений и стремился к совершенству ритма и пропорций (соразмерности). Его последователи - пифагорейцы искали симметрию в числовом выражении, определили 10 пар противоположностей (среди них право и лево) и вещали, что мир ими полон, но есть у него объединяющее божественное начало, которое формирует совершенство, то есть симметрию. Чем вам не античная диалектика. Их мировоззрение в какой-то части воспринял Аристотель. В целом ясно одно, пифагорейцы говорили о математических моделях мироздания. Ныне математикой поверяют всё прикладные и базовые дисциплины науки. Кстати, пифагорейцы верили не только чисто рациональному восприятию математики, но и магии числа, что относится к области мистицизма.

Они говорили: «Всё есть число». Чётные, начиная с «2» пифагорейцы относили в женскому началу, а нечётные, начиная с «3» - к мужскому. Сумму первых значений в этом ряду, которая составляет «5» они назвали символом брака/ союза женщины и мужчины и в нём была определённая симметрия в виде 2+1+2. Пятёрка также определяет золотое сечение в изобразительном искусстве, была наглядно представлена Леонардо Да Винчи. Символами справедливости были «квадратные числа». А символом совершенства стала «шестёрка» 6=1+2+3.

Вернёмся к исследованиям симметрии в природе. Указанные выше исследователи решили выявить её в биологии. В ходе работы они пришли к выводу, что эволюция в генетике ищет самые простые по алгоритмам и симметричные по структуре варианты из всего создаваемого природой многообразия. Один из членов указанной нами группы учёных, профессор Оксфордского университета подчёркивает: «Интуитивные догадки могут быть систематизированы в алгоритмической теории информации, которая дает количественные предсказания склонности к описательной простоте».

До настоящего момента исследования ведутся в области микромира на уровне молекул белков и РНК. В дальнейшем тестированию планируется подвергнуть клетки, растения и организмы. Намечается изучить досконально проявления симметрии и отклонения от неё. Испытуемые организмы будут изучаться на всём протяжении их жизни. Кроме того, планируется исследования ископаемых останков вымерших растений и животных, чтобы понять суть стремления природы к симметрии в геологическом аспекте, который охватывает временные промежутки интересующих исследователей геологических эпох нашей планеты. Российская академия наук также заинтересовалась симметрией и асимметрией в природе, точнее в биологических процессах. Этому предмету была даже посвящена целая конференция. Она, если быль точным, была посвящена «поискам неизменного в изменяющемся, инвариантным преобразованиям в развитии организмов и всевозможным нарушениям в этом процессе, проморфологии. Например, в подсолнухах обнаружена радикальная симметрия в виде последовательности Фибоначчи, где каждое последующее число – это сумма двух предыдущих:1,2,3, 5, 8, 13, 21, 34 и так далее. Именно так располагаются семена в подсолнухе, кстати это не единственная культура, имеющая связь с вышеуказанной последовательностью.

И всё же в природе не бывает абсолютно математически симметричных объектов, всегда наблюдается хоть маленькая, но, диспропорция. Она порой ярко выражена в организмах и растениях, а иногда почти не заметна простому глазу. Пьер Кюри так объяснял эти явления: «элементы симметрии должны проявляться в вызванных причинами следствиях, а нарушения симметрии основания в дессиметрии причин, их породивших». То есть, тот или иной объект под воздействие внешних факторов может приобретать несимметричный вид, но если бы их не было, то организм или кристалл в силу природы своего образования будут стремиться к симметрии. Здесь же опять стоит сказать о роли эволюции, которая заставляет организмы стремиться развиваться в парадигме симметрии. Возьмём строение млекопитающих, в том числе и высших представителей этого вида. Их организмы выстроены симметрично, поскольку в таком виде они достигают наибольшей эффективности в действиях и функциях, необходимых для своего существования. Например, пропорционально сложенные люди на вид красивы, но этим не заканчивается преимущества пропорциональности. Они более выносливы, то есть прибывают в хорошей физической кондиции и более жизнеспособны, поскольку их органы работают эффективнее, не испытывая никаких дополнительных нагрузок. И чем правильнее или пропорциональнее сложен организм тем он более жизнестоек. Вероятно поэтому в брачных играх райских птиц выбор самок падает на самых красивых самцов.

Исследователи также отметили, что процесс эволюции многосложен, непрямолинеен и не всегда ведёт к симметрии. Порой, на каких-то своих этапах она развивается в направлении асимметризации организмов и затем возвращается всё на круги своя уже на другом уровне. То есть возникший в результате ассиметричного развития орган получает свою симметричную пару или симметричную внешность. Такое течение эволюции создаёт многообразие видов. В процессе развития сам образ симметрии также подвержен изменениям. К слову, филогенетическая эволюция во всём её многообразии пока ещё не изучена. И познания человека в этой области – это процесс будущего. В целом для изучения симметрии в природе нужен многомерный нетривиальный подход с диалектическим воззрением. Исследователям пришлось согласиться, что не всё в результате эволюции стремится к симметрии. В противном случае человек или другие млекопитающие имели бы два сердца. А функции полушарий мозга совпадали бы полностью. Согласитесь, что работу двух сердец в нашем организме синхронизировать было бы очень сложно и вероятно, поэтому природа «отвергла эту идею», и пошла по пути упрощения задачи. Можно сделать вывод, что природа стремится к эффективности и придерживается симметрии именно там – где она нужна, и отрицает симметрию там, где она может привести к хаосу.