Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54323 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика BIOPHYSICAL MODEL OF SELF-ORGANIZATION OF THE BIOSPHERE AS THE HIERARCHY OF ACTIVE MEDIA БИОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ САМООРГАНИЗАЦИИ БИОСФЕРЫ КАК ИЕРАРХИИ АКТИВНЫХ СРЕД Сидорова А Э Sidorova A E syoanya@yandex.ru Твердислов В А Tverdislov V A Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru 25 09 2018 25 09 2018 3 3 531 534 20 09 2018 20 09 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54323/view

Рассмотрена биофизическая модель эволюции биосферы на базе представлений о самоорганизации в иерархически сопряженных активных средах. Данный системный подход позволяет по-новому рассмотреть идеи бифуркационного развития биосферы на всех иерархических уровнях биологической эволюции. В модели движущей силой эволюции биосферы служит система связей в иерархия распределенных активных сред, составленных мозаикой биоценозов. Активная среда создает фронтальное «давление естественного отбора». Пассивный фильтр естественного отбора позволяет выйти ветвям эволюции на устойчивую траекторию развития и закрепиться на ней. В отличие от классического филогенетического древа, отражающего принцип вертикальной эволюции биосферы, в данном подходе биосфера - единый организм, эволюционирующий по законам, определяемым отбором, переносом генов, конвергенцией и дивергенцией - механизмами эволюции. Эта трехмерная сеть прямых и обратных связей позволяет нам рассматривать эволюционирующую биосферу как иерархию активных сред.

A biophysical model of the evolution of the biosphere is considered on the basis of ideas about self-organization in hierarchically conjugate active media. This systematic approach allows us to re-examine the ideas of the bifurcation development of the biosphere at all hierarchical levels of biological evolution. In the model, the driving force behind the evolution of the biosphere is the hierarchy of distributed active media composed of a mosaic of biocenoses. The active medium creates a frontal "pressure of natural selection". A passive filter of natural selection allows branches of evolution to escape to a stable trajectory of development and gain a foothold on it. Unlike the classical phylogenetic tree, which reflects the principle of the vertical evolution of the biosphere, in this approach the biosphere is a single organism evolving according to the laws determined by selection, gene transfer, convergence and divergence - the mechanisms of evolution. This three-dimensional network of direct and feedback links allows us to consider the evolving biosphere as a hierarchy of active media.

 иерархия активных сред автоволны биосфера эволюция hierarchy of active media autowaves biosphere evolution

Сидорова А.Э., Твердислов В.А. Самоорганизация в иерархии активных сред как движущая сила эволюции биосферы. ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия, 2012, т. 68, № 2, с. 65-69. [Sidorova A.E., Tverdislov V.A. Self-Organization as the Driving Force for the Evolution of the Biosphere. Moscow University Physics Bulletin, 2012, vol. 68, no. 5, p. 405-410. (In Russ.)] Sidorova A.E., Tverdislov V.A. Samoorganizaciya v ierarhii aktivnyh sred kak dvizhuschaya sila evolyucii biosfery. VMU. Seriya 3. Fizika. Astronomiya, 2012, t. 68, № 2, s. 65-69. [Sidorova A.E., Tverdislov V.A. Self-Organization as the Driving Force for the Evolution of the Biosphere. Moscow University Physics Bulletin, 2012, vol. 68, no. 5, p. 405-410. (In Russ.)] Твердислов В.А., Сидорова А.Э., Яковенко Л.В. Биофизическая экология. Монография. М.: УРСС, 2012, 544 с. [Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Yakovenko L.V. Biophysical ecology. Monograph. M.: URSS, 2012, 544 p. (In Russ.)] Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Yakovenko L.V. Biofizicheskaya ekologiya. Monografiya. M.: URSS, 2012, 544 s. [Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Yakovenko L.V. Biophysical ecology. Monograph. M.: URSS, 2012, 544 p. (In Russ.)] Broadbent S.R., Hammerslae J.M. Percolation process. 1. Crystals and mazes. Proc. Cambridge Philos. Soc., 1953, vol. 53, pp. 629-641. Broadbent S.R., Hammerslae J.M. Percolation process. 1. Crystals and mazes. Proc. Cambridge Philos. Soc., 1953, vol. 53, pp. 629-641. Sharov A.A. Genome increase as a clock for the origin and evolution of life. Biology Direct, 2006, vol. 1, p. 17. Sharov A.A. Genome increase as a clock for the origin and evolution of life. Biology Direct, 2006, vol. 1, p. 17. Patthy L. Genome evolution and the evolution of exon shuffling - a review. Gene, 1999, vol. 238, no. 1, pp. 103-114. Patthy L. Genome evolution and the evolution of exon shuffling - a review. Gene, 1999, vol. 238, no. 1, pp. 103-114. Марков А.В., Анисимов В.А., Коротаев А.В. Взаимосвязь размера генома и сложности организма в эволюционном ряду от прокариот к млекопитающим. Палеонтологический журнал, 2010, № 4, с. 3-14. [Markov A.V., Anisimov V.A., Korotaev A.V. The relationship between the size of the genome and the complexity of the organism in the evolutionary series from prokaryotes to mammals. Paleontological Journal, 2010, no. 4, pp. 3-14. (In Russ.)] Markov A.V., Anisimov V.A., Korotaev A.V. Vzaimosvyaz' razmera genoma i slozhnosti organizma v evolyucionnom ryadu ot prokariot k mlekopitayuschim. Paleontologicheskiy zhurnal, 2010, № 4, s. 3-14. [Markov A.V., Anisimov V.A., Korotaev A.V. The relationship between the size of the genome and the complexity of the organism in the evolutionary series from prokaryotes to mammals. Paleontological Journal, 2010, no. 4, pp. 3-14. (In Russ.)] Колчанов Н.А., Ананько Е.А., Колпаков Ф.А. [и др.] Генные сети. Мол. биол., 2000, т. 34, c. 533-544. [Kolchanov N.A., Ananko E.A., Kolpakov F.A. Gene networks. Mol. Biol., 2000, vol. 34, pp. 533-544. (In Russ.)] Kolchanov N.A., Anan'ko E.A., Kolpakov F.A. [i dr.] Gennye seti. Mol. biol., 2000, t. 34, c. 533-544. [Kolchanov N.A., Ananko E.A., Kolpakov F.A. Gene networks. Mol. Biol., 2000, vol. 34, pp. 533-544. (In Russ.)] Mikkelsen T.S., Wakefield M.J., Aken B. [et al.] Genome of the marsupial Monodelphis domestica reveals innovation in noncoding sequences. Nature, 2007, vol. 447, no. 7141, pp. 167-177. Mikkelsen T.S., Wakefield M.J., Aken B. [et al.] Genome of the marsupial Monodelphis domestica reveals innovation in noncoding sequences. Nature, 2007, vol. 447, no. 7141, pp. 167-177. Miller W.J., McDonald J.F., Nouaud D., Anxolabe’hère D. Molecular domestication - more than a sporadic episode in evolution. Genetica, 1999, vol. 107, pp. 197-207. Miller W.J., McDonald J.F., Nouaud D., Anxolabe’hère D. Molecular domestication - more than a sporadic episode in evolution. Genetica, 1999, vol. 107, pp. 197-207. Eigen M., Schuster P. The hypercycle. A principle of natural self organization. Part A: emergence of the hypercycle. Naturwiss, 1977, vol. 64, no. 11, pp. 541-565. Eigen M., Schuster P. The hypercycle. A principle of natural self organization. Part A: emergence of the hypercycle. Naturwiss, 1977, vol. 64, no. 11, pp. 541-565. Per Buck. How nature works: the theory of self-organized criticality. Moscow: URSS: Librocom, 2013, 269 p. Per Buck. How nature works: the theory of self-organized criticality. Moscow: URSS: Librocom, 2013, 269 p.