Доклад: Природа жизни, происхождение и эволюция жизни во Вселенной
Докладчик: Алексей Александрович Шаров, Эликсирген Сциентифик, Балтимор, США

Физика рассматривает жизнь как неравновесную термодинамическую систему с низкой энтропией. Но этого недостаточно для того, чтобы отличить живые системы от неживых неравновесных систем. Ключевое свойство жизни состоит в способности живых систем отличать благоприятные состояния (внешние + внутренние) от неблагоприятных, а также - кодировать и воспроизводить пути к увеличению благоприятности в зависимости от контекста. Иначе говоря, живые системы помнят, что им надо делать в какой ситуации, а элементы памяти – это знаки несущие биологический смысл. Простые организмы конструируют сеть молекулярных взаимодействий, которая кодирует и воспроизводит жизненные функции, такие как метаболизм, генетическое наследование и размножение. А сложные многоклеточные животные в добавок к этому еще имеют сознание для более эффективной оптимизации активности. Знаковую природу живых организмов изучает наука биосемиотика, в которой предполагается что знаковые процессы (семиозис) – это ключевое свойство жизни. Но как быть с частями организмов: органами, клетками, и автономными компонентами клеток? Живые они или нет, и есть ли в них знаковые процессы? Для ответа нужен новый термин – семиотическая система – который включает не только организмы, но и их автономные части и автономные много-организменные системы (колонии, популяции, консорции), а также автономные продукты организмов (роботы, компьютеры, рибосомы, вирусы).
Прогресс эволюции организмов можно оценить по их знаковой сложности. Например, знаковую сложность генома можно оценить по совокупной длине функциональных сегментов ДНК без повторов. Логарифм знаковой сложности генома зависит от эволюционной древности организмов, а именно, он удваивается примерно за 340 миллионов лет эволюции. Экстраполируя регрессию назад по времени можно оценить возраст жизни. Как оказалось, простые живые системы с кодирующими молекулами коэнзимов одного типа (что эквивалентно одному нуклеотиду) должны были появиться примерно 9,5 миллиардов лет назад, то есть, задолго до образования Земли.
Рассматривается сценарий происхождения и начальных этапов эволюции жизни на основе молекул коэнзимов, способных воспроизводиться на поверхности углеводородных капель в воде. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), сходные по строению с коэнзимами, которых достаточно много вокруг углеродных звезд, могли попасть на планеты, и использоваться первыми живыми системами для поглощения квантов света и катализа. Учитывая способность бактерий жить в экстремальных условиях (на глубине 5 км под землей, в глубоководных впадинах океана, в горячих источниках и подледниковых озерах) следует ожидать широкое распространение бактериальной жизни на многих планетах, спутниках планет и астероидах в солнечной системе и в других звездных системах.

Библиография по теме доклада
Статьи:

1. Sharov, A.A. (2006) Genome increase as a clock for the origin and evolution of life. Biology Direct 1, 17.
2. Sharov, A.A. (2009) Coenzyme autocatalytic network on the surface of oil microspheres as a model for the origin of life. International Journal of Molecular Sciences 10(4), 1838-1852.
3. Sharov, A.A. (2010) Functional information: Towards synthesis of biosemiotics and cybernetics. Entropy 2010, 12: 1050-1070.
4. Sharov, A.A. (2016) Coenzyme world model of the origin of life. Biosystems 144, 8-17.

Книги:

1. Sharov, A.A. and Gordon, R. (Eds.) (2018) Habitability of the Universe before Earth. Elsevier, Amsterdam.
2. Sharov, A.A. and Tønnessen, M. (2021) Semiotic agency. Science beyond mechanism. Springer, Dordrecht.
3. Sharov, A.A. and Mikhailovsky, G.E. (Eds.) (2024). Pathways to the Origin and Evolution of Meanings in the Universe. Scrivener & Wiley (in print).