Происхождение биологической жизни.

Современная наука предполагает, что биологическая жизнь возникла следующим образом. Вначале на Земле имел место так называемый «первичный бульон» - в воде присутствовало большое количество разнообразных молекул. Под действием физических и химических факторов (температуры, электричества, химических реакций) происходило постоянное образование и разрушение различных молекул. Далее, с точки зрения теории игр, имеют место следующие сценарии:

1) стабильные химические соединения, практически неразрушаемые внешними воздействиями, после образования в неизменном виде дошли до нашего времени (включая самовоспроизводящиеся стабильные соединения, типа кристаллов);

2) нестабильные химические соединения, постоянно возникали и разрушались, что продолжается и в настоящее время;

3) репликаторы - самовоспроизводящиеся, неустойчивые, иррегулярные химические соединения типа молекул РНК и ДНК.

Из 3-х вышеназванных стратегий эволюционно стабильными являются только 1-я (неизменно дошедшие до нас стабильные соединения) и 3-я (биологическая жизнь). Молекулы типа ДНК/РНК представляют собой достаточно сильно соединённую цепь молекул [1], и имеют слабые связи по бокам этой цепи, способствующим к автоматическому построению зеркальной копии этой молекулы. Это приводит к появлению следующей стабильной стратегии – под воздействием внешних факторов первыми нарушаются слабые связи между двумя половинками (цепочками) молекулы РНК, разрывающие её на две зеркальные цепочки, но сами цепочки не нарушаются (поскольку химическая связь в цепи намного сильнее). После разделения, каждая половинка автоматически доращивает свою зеркальную копию, и в результате получаются две (как правило – идентичные) копии исходной молекулы. Хотя внешнее воздействие постоянно разрушало молекулы РНК, но за счёт постоянной репликации их количество только увеличивалось.

Поскольку молекулы РНК состояли из разных последовательностей «базовых» молекул, они по разному реагировали (на уровне меж-молекулярных связей, или как катализаторы химических реакций) с окружающими молекулами. Одной из возможностей была реакция «прилипания» внешних молекул, образовывавшая что-то вроде кокона,  «шубы», оболочки, вокруг такой молекулы РНК, защищавшая её от краткосрочных внешних физических и химических воздействий, и удлинявших время существования таких «защищённых» молекул РНК. Другим типом реакции с внешними молекулами было взаимодействие, приводящее наоборот, к ускорению разделения молекулы РНК на две половинки, и увеличению численности данного типа молекул РНК. Очевидно, существовали и другие типы стратегий – например, каталитическая реакция создания молекул разрушающих другие молекулы РНК или синтезирующие нуклеотиды из более простых соединений (что приводило к увеличению концентрации нуклеотидов пригодных для достраивания новых копий молекул РНК). Молекулы РНК могли объединяться в более длинные цепи, например, две отдельно плавающие молекулы РНК, одна из которых производила «защитную оболочку», а другая ускоряла репликацию – могли соединится в одну, возможно обладавшую обоими свойствами (защиты и скорости воспроизводства). То есть количественное преимущество получили «удачно скооперировавшиеся», обладающие различными свойствами, молекулы РНК. Отдельные кусочки РНК, отличающиеся различной последовательностью нуклеотидов (и следовательно, типами межмолекулярных взаимодействий), можно назвать «генами».

В результате увеличения количества молекул РНК возник первый «кризис», который условно можно назвать «голод» - почти все «базовые» молекулы были использованы для построение молекул РНК, и при их разделении на две половинки – просто не хватало строительного материала для построения дополнительной (зеркальной) линии РНК. «Основной» стратегии (репликации) стало недостаточно, и поскольку этой стратегией обладали уже все молекулы РНК, важное значение приобрели более «тонкие» стратегии выживания. Например, к первым двум (со свойствами защиты и ускоренной репликации) присоединялась третья молекула РНК, со свойствами, способствующими разрушению молекул РНК – то в то время, как «своя» молекула была защищена внешней оболочкой, разрушаемые внешние молекулы приводили к локальному появлению большого количества строительного материала для репликации нашей составной молекулы. Другой стратегией был (каталитический) синтез нуклеотидов. Очевидно, что такие соединения обладали гораздо большими шансами на успешную репликацию в условиях недостатка строительного материала.

Из всех «составных» молекул РНК, наибольшее преимущество получили те, которые имели зачатки синхронизации, регуляции деятельности. Например, «включавшие» ген разрушения внешних молекул РНК в условиях недостаточности строительного материала, и выключавшие его в условиях достаточного количества внешнего материала (дабы внешние молекулы не разрушили только что разделившиеся, и ещё не обретшие защитную оболочку, половинки этих РНК). Точно так-же, имело смысл включать функционирование «репликационного» гена только в момент достаточного количества строительного материала.

Молекулы РНК имеющие части, реализующие данные стратегии (то есть регулирующие активность разных своих функциональных частей) имели очевидное преимущество, и более успешно разрушая другие молекулы, увеличивали свою численность и стабильность. Среди имевших подобную регуляцию, успешными были именно те, которые имели целую программу (последовательность) действий – включение гена разрушителя, затем включение гена репликации и выключение гена разрушения, после полного построения копии – включения гена образующего защитную оболочку и выключения генов репликации.

Подобные основные стратегии (хищник или растение, защита или подвижность) и всё более усложняющиеся программы действуют до сих пор. Очевидно, различные стратегии приводят к развитию различных свойств и программ действия. Например, стратегия хищника будет более успешной для мобильной (быстро передвигающейся в поисках жертвы) модификации, даже в ущерб определённого уменьшения степени защиты. И наоборот, в условиях постоянного притока энергии (использующейся для синтеза строительного материала для самостоятельного роста), успешней будет модификация стратегии большей степени защиты, даже в ущерб мобильности.

Не меньшим преимуществом является и развитие, усложнение программ, приведшей к появлению сложнейших и достаточно тонких алгоритмов – например, «деления» клетки после достижения определённого размера.