1. Возникновения первого репликатора

В книге ''Герои и злодеи российской науки'' С.Э.Шноль наглядно показывает, что появление новых идей не менее захватывающие зрелище, чем драма людей, эти идеи несущих. Возникновение и становление новой информации всегда требует огромной траты энергии, пота и крови. Суть парадокса, сформулированного в конце позапрошлого века А.А.Колли: как в маленький сперматозоид может нести огромное число признаков, реализуемых во взрослом организме. Для его решения Н.Л.Кольцов сформулировал идею линейного расположения мономеров в молекулах и их матричный синтез, а ряд других учёных - идею циклической цепи химических реакций, продукты которой влияют на ход начальной стадии. Развитие этих идей и привели к пониманию механизмов жизни - место расплывчатой и бесформенной ''живой протоплазмы'' заняли полимеры с жёсткой структурой и твёрдые законы физики и химии. И теперь ставится вопрос, как этот самый сперматозоид с огромным количеством заключённой в ДНК информации мог возникнуть в ходе эволюции.

Вопрос достойный рассмотрения, поскольку если решение первого парадокса уже привело к рождению многих новых наук и технологий, то решение второго сулит не меньше открытий. И подходы к его решению сейчас уже просматриваются: для этого не обязательно искать жизнь на других планетах: и на Земле обнаружены вполне ''инопланетные'' формы жизни - сообщества чёрных курильщиков, геотермальных источников, бактерии из литосферы. Кроме того, химиками синтезированы миллионы соединений всевозможных классов: несмотря на это разнообразие, становится всё более очевидно, что построение самореплицирующейся машины возможно, только на основе полимеров нуклеотидов и альфа-аминокислот. И поэтому построение модели возникновения первого репликатора вполне реально, а она даст направление для поиска материальных ископаемых следов, как в литосфере, так и его рудиментарных остатков у живущих ныне организмов.

2. Предопределённость развития

Одно из главных утверждения противников теории естественного отбора сводятся к простой схеме: рассматривая результат уже произошедшего события, они высчитываете его вероятность исходя из предположения, что это произошедшее событие единственно возможное. Естественно получается, что вероятность его реализации до того, как оно произошло была близка к нулю и из этого делают вывод о целеполагании этого события. Другая ошибка состоит в том, что при рассмотрении качественного перехода на новый уровень сложности системы, рассматриваются только количественные изменения исходного уровня. С этих позиций объяснить эволюцию системы нельзя: изучив газовое состояние вещества, построив идеально правильную модель его свойств никогда не придти к заключению, что газ может превратиться в жидкость, а жидкость в свою очередь, в твёрдое состояние. Идеальный газ не свистит и не сжиживается, а идеальная жидкость не испаряется и не замерзает. Поэтому, если мы хотим разобраться в сути качественных переходов, в том, как возникает ''неупрощаемая'' сложность системы, нам придётся отказаться от ряда кажущихся очевидными вещей.

В некотором смысле ‘’целеполагание’’ действительно существует: наш мир закономерен, в нём могут реализоваться не все события, а только ограниченный круг, но этот круг определяется не разумной волей, а пространственно-временными свойствами нашего мира. Развитие ограничено рамками возможного. Эволюция не может строится только на статистическом отборе случайных изменений в генах, поскольку жизнь есть процесс самосохранения структуры. На каждом уровне её организации вырабатываются механизмы защиты от ''случайностей''. Например, в клетке практически нет свободной диффузии. У белка, выполняющего важную функцию в клетке не может быть мутаций, полностью нарушающих эту функцию - только нейтральные или ‘’слабовредные’’. Не должно наблюдаться и большого числа случайных комбинаций последовательностей для любых произвольных пар белков - большинство таких монстров будет летально для клетки и немедленно элиминируется на первых стадиях развития организма. Белки высших построены из функциональных доменов, последовательность которых обычно кодируется единичными экзонами - вот они-то и комбинируются в процессе эволюции. Нейроны, клетки кожи, печени, etc. образовались на самых ранних этапах эволюции и с тех пор практически одинаковы у всех типов животных. А вот их рост и распределение внутри организма во время развития зародыша и называют дифференцировкой. Для изменения плана строения тела достаточно и одной, единичной мутации в запускающих процесс дифференцировки генах.

''Случайность'' низшего уровня находится под контролем более высокого уровня. Протобактерии перебрали все возможные пути метаболизма, достигли оптимума и больше им некуда было развиваться. Когда ''всё хорошо'', развитие не происходит - идёт процесс стабилизирующего отбора, развитие происходит в период кризисов, когда ''всё плохо'', требуется найти нестандартное решение. Многоклеточность возникла путём объединения пробионтов с разными метаболическими путями, поэтому такой организм может выживать при резкой смене условий окружающей среды. Но за всё приходится платить - такой организм медленнее размножается, поэтому он уже не может самоподдерживать оптимум каждого метаболического пути и возникают механизмы, резко уменьшающие число спонтанных мутаций. Белки, поддерживающие первичное клеточное хозяйство в клетке не создаются у высших ''с чистого листа'' - эти белки - результат мутаций, делеций, комбинаций белков низших. Мутация, приводящая к вырубанию функционирования жизненно важного метаболитического пути смертельна для клетки. Если таких белков тысячи - неизбежно должны появиться механизмы, подавляющие такие мутации. Нет тут никакого ''целеполагания''. На этом уровне возможны только мутации подгоняющие друг под друга разные пути метаболизма, мутации складывающие из исходных белков-кирпичиков различные сочетания. Вообще занятно наблюдать, как креационисты единодушно используют аргумент о ''сборке Боинга на помойке'', осуществляя одну и ту же подмену: выбрасывается главное свойство живого: реализуются не все возможные варианты, а только те, которые сохраняют свойство самоподдерживать свою структуру.

Вот, кратко, те свойства нашего мира, которые предопределили возникновению жизни:

1. Особые свойства углерода - больше ни один элемент не образует такого разнообразия соединений.
2. Особые свойства воды.
3. Построить достаточно жёсткую взаимнокомплиментарную структуру кроме как на основе гетероциклов вряд ли возможно. Причём построить так, чтобы она была и относительно устойчива, и относительно легко расплеталась.
4. Набор гетероциклов ограничен - на компьютере и сейчас уже можно проиграть все возможные варианты.
5. Толщина гетероцикла известна - число возможных соединительных ‘’связок'' между ними ограничено.
6. Взаимное стерическое соответствие нуклеиновых кислот полипептидов из альфа-аминокислот. Тут можно привести много примеров: обычное состояние таких полипептидов в водных растворах - альфа-спираль и бета-структура: обе структуры хорошо подогнаны под большой и малый жёлоб спирали нуклеиновой кислоты.
7. Простая структурная схема получения нуклеиновых оснований из альфа-аминокислот.

3. Понятие ''информация''

Информация – это функция вероятности, что из всех возможных сообщений будет выбрано данное. Из определения вытекает и необходимое условие: должен присутствовать декодировщик, который осуществляет выбор. В живой клетке нет никакого ‘’генетического кода’’, равно как нет и в природе разделения на физические, химические и биологические процессы. Генетический код – это наше, человечье, очень удобное надо сказать, описание сложных циклических процессов, протекающих в живых организмах. Все химические процессы сводятся к физическим. Отличия только в граничных условиях: нет химии при размерах меньше ангстрема и температурах выше нескольких тысяч градусов. Точно также все биологические процессы сводятся к химическим, а границей является наличие матричного синтеза: если он есть, систему можно назвать живой. Это не ‘’сводимость биологии к химии’’ – это обычный научный подход, который предполагает, что поведение сложных систем определяется пространственно-временными взаимодействиями отдельных элементов системы. Поэтому, чтобы понять сложную систему сначала надо исследовать свойства отдельных элементов и их взаимодействия. Строят модель системы и смотрят, предсказывает ли она поведение системы, если нет – пытаются модифицировать, или строят другую модель. Чем проще модель – тем лучше. Построение моделей возможно благодаря тому, что наш мир обладает свойством дискретности: на каждом пространственно-временном уровне имеются устойчивые, повторяющиеся и самоподдерживающиеся образования, как-то элементарные частицы, атомы, молекулы и т.д.

Не надо путать понятие 'данные' и понятие 'информация': оттиск на листе бумаги, годовые кольца дерева, последовательность нуклеотидов в ДНК, текст в книге - это всё данные. Информацией они становятся только если есть декодировщик, который эти данные считывает. Текст в книге естественно подразумевает наличие кодировщика, но если этот кодировщик исчезнет, то текст этот ничем не будет отличаться от узора прожилок на сколе камня. Информация - это процесс обработки данных декодировщиком.

Декодирование данных - это их сравнение с имеющимся у декодировщика словарём. Если инопланетяне найдут на погибшей Земле эту книгу и смогут её прочитать - это значит у них уже был независимо от нас выработанный словарь, содержавший те же понятия. Тот наш 'смысл' книги, который у них в словаре понятий отсутствует будет для них недоступен. Структурированный ‘словарь’ – это и есть тот образ, модель мира, с которым работает декодировщик. Если эта модель будет в определённой области адекватна реальности, то и его действия в этой области будут ‘разумны’.

Если носитель разума исчезнет, то и вся созданная им культурная среда, все эти книги, железки, строения превратятся в геологические структуры, наподобие пластов известняка или каменного угля, никакого ''духа'' в них не останется, даже запаха, если обонять будет некому... Обучить ребёнка ничему нельзя: ребёнок может только научиться всему сам, осознавая новые данные, вписывая их в свою модель мира, которую, опять же, сам создаёт, начиная с момента своего рождения. Учитель может только ускорять этот процесс, следя за тем, чтобы эта модель была адекватна реальности. Каждый раз, у каждого индивидуума, процесс познания повторяется заново. А реализация познания возможна благодаря тому, у нас имеется мозг - структура, образовавшаяся за несколько миллиардов лет эволюции методом проб и ошибок. Мы потомки тех, кто не совершал летальных ошибок и наши мозги заточены для их избегания: именно для того, чтобы предвидеть будущее мозг и строит адекватную модель мира. И поэтому если мы встретим внеземных пришельцев, мы поймём их, поскольку у них мозги сформировывались бы на тех же принципах, и их картина мира неизбежно будет близка к нашей.

4. Уровни организации

Химия начинается там, что появляется химическая связь – ниже этого уровня нет химии – есть только отдельные атомы, из свойств которых нельзя выяснить свойства молекул – это новый уровень организации материи, проявляющийся только при взаимодействии атомов друг с другом. Процессы матричного синтеза – это граница биологических процессов, возникающих, когда появляются периодические макромолекулы, состоящие из большого числа звеньев, для которых и возможны стерические взаимодействия поверхностей, обуславливающие процессы копирования и узнавания, которые и можно назвать информационными процессами. Собственно, что такое генетический код: фермент выбирает из 4-х или из 20 возможных вариантов только один, который стерически соответствует матрице. При синтезе ДНК фермент напрямую сравнивает соответствие прямым физическим контактом. При синтезе белка такие контакты тоже есть, но они опосредованы несколькими передатчиками, разнесены во времени и пространстве. Мозг работает по тому же принципу: сравнивает вновь получаемые образы с уже имеющимися и производит выбор. Собственно это и называется информационными процессами: выбор из счётного числа возможных вариантов.

Вот кучевые облака наверняка все наблюдали. А ведь, если задуматься, совершенно немыслимый объект, со сложной повторяющейся структурой, отличаются они друг от друга не более чем лица разных людей, при соответствующих условиях закономерно эволюционируют в грозовое облако... Вообще в природе, там, где есть поток энергии, на стыках уровней организации материи закономерно возникают подобные сложные, самоподдерживающиеся структуры. Так вот все они отличаются от живого тем, что не сохраняют (не передают) память о своей структуре. В живом такая память осуществляется на молекулярном уровне, стерическим соответствием (узнаванием) поверхностей (макро)молекул. Это и есть матричное соответствие – основа всех процессов происходящих в живых клетках. Жизнь – это процесс, без репродукции он может некоторое время по инерции продолжаться, но потом неизбежно останавливается. Собственно ''живой'', способной существовать неограниченно долго (вернее пока светит Солнце), можно назвать только целиком всю биосферу Земли: отдельные индивидуумы, виды, даже сообщества, будучи изолированы, достаточно быстро прекратят своё существование.

Таковы уж свойства нашего мира, что при прохождении потока энергии через среду в ней закономерно возникают циклические процессы, направленные против потока. ''Волны гасят ветер''. Отличие живого от морских волн в том, что оно сохраняет долговременную память о свойствах этого потока. Такое сохранение возможно только путём самокопирование своей структуры, иначе флуктуации быстро разрушат эту память. Шопенгауэровская ''жизненная сила'' есть просто стремление саморепликатора сохранить себя. А если есть размножение, то включается и механизм отбора, приводящий к эволюции, ещё большему усложнению, появлению новых уровней долговременной памяти. Проблема познания этих механизмов осложняется именно этой многоуровневостью. Исходная причина оказывается слишком глубоко зарытой. Поэтому сейчас, если в физике и химии доминирует подход, основанный на исследовании внутренних свойств материи, а в биологии уже близко к тому, то в психологии пока очень до него далеко: доминирует концепция привнесённых идеальных образов. В общественных же науках материалистический конь и рядом ещё не валялся. Взять тот же марксизм: чистой воды идеализм, полагающий возможным внешнее воздействие на общество. Вот и ставятся глупые эксперимента над нами, бедными бобиками, которые и показывают, что какой строй ни строй в России, что феодализм, что капитализм, что социализм, что демократизм, всегда получается одно и то же. Поскольку развитие определяется не внешними силами, а культурной средой, будь то культура бактерий, или культура человеков. Есть две точки зрения на развитие: научная и креационистская, и компромисс между ними невозможен. Научный подход предполагает, что развитие обусловлено внутренними свойствами материи: элементы системы, объединяясь в целое, определяют все свойства объекта в данных пространственно временных рамках. И задача науки - изучить свойства этих элементов и построить проверяемые на практике модели их взаимодействий.

Креационистский подход предполагает вмешательство в ход развития внешней силы. Поэтому он полагает бессмысленным исследование свойств отдельных элементов: из свойств кирпича не вывести замысла архитектора. И задача этого подхода доказать, что саморазвитие невозможно. Делается это весьма простым способом: строится модель явления, в которой саморазвитие невозможно, и потом объявляется, что эта модель и есть реальность. Отсюда и ''неупрощаемая сложность'', и ‘’психическая энергия’’, и Пентроузовские микротрубочки... Доказывать отсутствие несколько проще, чем искать промежуточные звенья эволюции: для этого достаточно просто ничего не искать. Работа Дулиттла - это ещё до начала сиквенса геномов, просто преждевременна. Сначала нужно построить эволюционные древа отдельных даже не белков, а доменов, благо их не так и много - тысяч несколько. Кстати, сколько было криков по поводу сиквенса генома человека, сейчас, вроде всм понятно, зачем это было нужно. Точно также и с абиогенезом: проще всего сказать, что в условиях Земли он был невозможен. Гораздо интереснее попытаться подобрать условия, в которых возможна была самосборка первого репликатора, а уже потом искать эти условия на земле или в космосе. Так, мне представляется, гораздо продуктивнее...

5. Механизм отбора

Живой можно назвать структуру, которая способна размножаться в изменяющейся среде, сохраняя при этом свою целостность. Отсюда сразу следует необходимость спонтанных мутаций этой структуры, поскольку структура эта не может ''знать'', как будет среда изменяться. Причём мутации должны быть программируемы не на уровне текста по аналогии с реализацией иммунной системы, а на уровне блоков программы - по аналогии как раз с успешно расшифрованным геномом человека: в котором на самом деле нет мусора, а имеются системы перетасовки, с помощью множества однотипных повторов, функциональных генов. Эволюция не есть одновременный выбор одного события из всех возможных: получение 100 шестёрок из 100 бросаний. Она происходит последовательно: при первом бросании выживает одна шестёрка. Остальные пять из игры выбывают и дальше в игре участвует – остаётся только эта единственная выжившая и уже не меняющаяся. Перебор идёт на уровне уже имеющихся белков, перебор не букв, даже не слов или предложений, а сюжетов. Сюжет ‘’Войны и мира’’ не изменится при переводе на японский язык. Написание ‘’Войны и мира’’ не означает, что именно этот роман, с таким же расположением букв, был бы написан вне зависимости от произошедших конкретных исторических событий и от личности конкретного автора. Когда мы рассматриваем конкретный белок, это не означает, что выполняемую им функция может выполнять только этот белок, именно с таким расположением аминокислот. Возможно бесчисленное множество разных белков с другим расположением аминокислот, которые будут осуществлять эту же функцию. Но когда данный конкретный роман уже написан, напечатан, вот тогда уже изменение даже одного слова приведёт к тому, что это будет уже не ‘’Война и мир’’.

Единственный аргумент сторонников внешнего вмешательства в эволюцию – это совершенство природы, но оно следует и из научного подхода, согласно которому эволюция биосферы происходит взаимной подгонкой её частей. Известен только один механизм появления нового в процессе эволюции: производство избыточных элементов, их комбинирование и отбор удачных вариантов. На всех уровнях это происходит достаточно однообразно, путём поддержания баланса паразитизма-симбиотизма. Что такое, например, вирусы, плазмиды, мобильные генетические элементы? С одной стороны паразиты, стремящиеся увеличить число своих копий, с другой стороны симбионты, поставляющие хозяину полезный генетический материал, который может и быстро мутировать, и перестраивать геном хозяина. Нарушится баланс – паразит погибнет вместе с хозяином, или наоборот, станет, как хлоропласты или митохондрии, частью хозяина, потеряв свою эволюционную функцию. Мозг развивается примерно по такому же принципу: при рождении образуется избыточное число нейронов, и выживают те, которые включаются в функционирующие нервные сети. Неактивные отмирают. Кстати, раковые заболевания – это плата многоклеточных за возможность эволюционировать: что такое опухоль? – Новый орган, который образовался там, где не надо целому организму. Живое отличается от всего прочего тем, что сохраняет память о своём прошлом, и это сохранение возможно благодаря тому, что носитель информации является одновременно и её (де)кодировщиком.

6. Ускорение темпов эволюции

Относительно ‘’ускорения скорости (или темпов) эволюции’’ – я думаю, это очередной ошибочный стереотип. На самом деле скорость эволюции с течением времени замедляется. Скорость – это путь, делённый на время. Для мелких молекул времена перебора каждого возможного варианта очень мало. Поэтому скорость достижения полного перебора всех возможных сочетаний большая. Чем крупнее молекула – тем больше число возможных вариантов и медленнее время каждого шага перебора. Соответственно время достижения момента полного перебора увеличивается. Чем выше системный уровень, тем больше число возможных комбинаций. Мера информации – это число выбранных комбинаций из всех возможных. Поэтому чем сложнее система, тем меньше количество информации, вносимой каждым новым элементом. Возрастает число возможных состояний системы, число видимых внешних проявлений, а отнюдь не скорость эволюции. После того, как найдены оптимумы нижних уровней (четыре нуклеотида ДНК, триплетный белковый код, домены белков), начинается перебор на более высоких уровнях. Свобода воли (выбора) возможна только до достижения состояния полного перебора.

Для создания всех современных классов доменов белков потребовалось несколько миллиардов лет у бактерий, которые могут делиться каждые 20 минут, и в 1 мл среды содержаться 10^9 штук. А вот комбинация этих доменов требует уже меньших усилий для получения нужного результата, хотя число возможных комбинаций возрастает очень сильно. Аналогично и с программами поведения: икота, зевание и прочее синхронное перебирание мышцами и конечностями досталось нам ещё от рыб. Рефлексы впечатаны в структуру нервных сетей. Появление новых форм поведения – это комбинация, подгонка друг под друга уже существовавших – большого времени и усилий это не требует, поскольку число таких комбинаций практически безгранично.

Механизмы развития сложных самоподдерживающихся структур подчиняются общим закономерностям. Можно, например, проводить аналогии биологической эволюции и эволюцией человеческого языка. На развитие протоязыка ушло около 2 миллионов лет и мириады человекожизней. Все современные языки не возникали с чистого листа, а есть результат видоизменения или объединения предшествующих языков. Соответственно и интеллектуальных усилий на это уходит в тысячи раз меньше. Каждое слово и словосочетание содержит в себе массу смыслов, вложенных в них предыдущим развитием. Если поэт добавляет к тысяче существующих ещё один смысл, то и вклад его составляет одну тысячную.

7. Технические системы

Отличие биосистем от технических в том, что кроме как на молекулярном уровне реализовать их нельзя: если, например, увеличить ДНК из хромосомы до 2 мм толщины, то длина её составит сотню км - аналогично и с другими макромолекулами. Живой механический монстр просто развалится под своим весом: двигаться он никак не сможет, что уж тут говорить о саморепликации. Поэтому реализовать тот уровень сложности, который обеспечивает эволюционирование живых систем, на макроуровне не получится: помешают физические законы.

И дело не только в этом: саморепликатор не на основе нуклеиновых кислот и белков будет менее эффективен, если вообще возможен – тут, очевидно, найден глобальный оптимум. Чем дальше молекулярная биология исследует клеточные процессы, тем очевиднее становится их детерминизм - кроме как на основе нуклеотидов и альфа-аминокислот построить ничего живое скорее всего нельзя, а структуры на их основе также получаются вполне однозначными и предопределёнными. Но детерминированная система не жизнеспособна, поскольку внешние-то условия меняются непредсказуемым образом для такой структуры. И природа благополучно разрешила этот парадокс: живые организмы, по сути, являются каскадными усилителями молекулярно-квантовых процессов на макроуровень. Естественно в них выработались и механизмы, ограничивающие эту хаотическую составляющую, не позволяющие ей разрушить целостность всей структуры. Таким образом, комплексы нуклеиновых кислот, белков и ряда других веществ обладают свойствами самоорганизации, и их взаимодействиями вполне можно объяснить процессы усложнения за время эволюции. Например, молекула белка: свойства пептидных связей и боковых радикалов природных аминокислот таковы, что даже если взять совершенно случайную их последовательность, то они всё равно будут складываться или в альфа спирали, или в складчатые бета структуры длиной по 10-30 остатков, которые в свою очередь, будут объединяться в домены, содержащие около десятка таких структур. По аналогии с кучевым облаком в небе, но в отличие от облака, клетка сохранит память об этой структуре и если (что весьма вероятно), такой случайный белок будет обладать какой-либо, пусть очень слабой, полезной для клетки активностью, такая клетка получит преимущество перед другими, и начнётся процесс оптимизации этой структуры.

Движитель появления нового находится на уровень выше этого самого ''нового''. Вот из атомов образуются молекулы: изучая свойства только атомов нельзя предсказать всех свойств молекул - они проявятся только когда атомы провзаимодействуют друг с другом. Зная положение мутаций в ДНК нельзя предсказать их смысл: он проявится только на уровне целого организма. Точно также и эволюция: её смысл или ''движитель'' находится на уровне всей биосферы в которой вся сумма живущих организмов взаимодействует и между собой, и со средой. Например, человечий разум - не более чем орудие, обеспечившее успешное размножение своего вида по сравнению с другими - типа острых когтей у хищников, раковины у моллюсков или древесного ствола у растений. Культурная, техническая среда – не более чем побочный продукт действия этого орудия. ‘Центральный процесс’ нашей биологической жизни – это обеспечение притока и последующего окисления глюкозы в мозги. Все остальные процессы являются вторичными, направленными на его поддержание. Аналогичный процесс в е-жизни, очевидно, - поток электронов по проводу питания компьютера. Так что первое действие, которое должна совершить е-жизнь возникнув – это заблокировать клавишу Reset. Кстати, само понятие ИИ содержит в себе неразрешимое противоречие: искусственный – это значит сделанный кем-то инструмент, интеллект подразумевает саморазвитие…

Как обеспечивается поток глюкозы (понимая под последней потоки любых веществ, электронов, квантов энергии)?

В организме должны быть структуры, узнающие молекулу глюкозы, отличающие её от всех других молекул. То есть в организме должны содержаться обратные ‘оттиски’, ‘матрицы’ глюкозы. Процесс жизни требует сохранения подобных структур, но внешние воздействия их неизбежно разрушают. Единственный способ сохранения структуры живого организма самокопирование, которое и является главным процессом живого.

У низших генетически запрограммировано число клеток мозга и жёстко детерминированы связи между ними, как, например, у нематоды C. elegans с её 304 нейронами. Внешние условия изменить это не могут: чтобы поведение нематоды существенно изменилось, нужны мутации, меняющие в процессе эмбрионального развития число нейронов или характер связей между ними. Потом в процессе эволюции появился другой механизм: детёныш рождается ещё с не полностью сформированным мозгом или с избыточным числом нейронов, которые или делятся, или гибнут в зависимости от их активности, определяемой внешней средой. Было бы очень интересно проверить не наблюдается ли что-нибудь подобного у общественных насекомых: может быть они тоже рождаются недоразвитыми?

''Чувствительность и обучаемость'' E.coli состоит в том, что когда рецепторы к определённому сахару, например, оказываются связанными с ним, то и их внутриклеточная концентрация понижается, что включает синтез новых молекул. Больше рецепторов, соответственно, сильнее реакция на последующее появление того же сахара в среде. Аналогично, поведение любой живой системы обусловлено действием набора простых прямых и обратных связей. Но их сумма образует уже новый уровень организации. У E.coli под сотню разных рецепторов, число молекул каждого типа рецепторов у отдельной клетки колеблется от единиц до сотен - соответственно число вариантов почти бесконечно: это и есть ''непредсказуемая психика'' бактерий: поведение суммы взаимодействующих рецепторов полностью непредсказуемо. Паттерн системы рецепторов E.coli будет наследоваться дочерними клетками (вот вам и эпигенгетика) и одинаковые мутации у одинаковых клеток, но имеющих разные паттерны функционирующих рецепторов будут давать разный эффект. Споры вызывает противопоставление двух подходов: ‘генетики’: всё определяют гены – ‘эпигенетики’: всё определяет сома. На самом деле никакого противоречия тут нет. Говоря информационным языком, в организме ДНК – это данные, сома – декодировщик этих данных. Информации без материального объекта не существует, поскольку информация – это сохраняемая во времени структура. Информация – это то, что копируется, причём число одинаковых копий значения не имеет: например, генетическая информация – это сумма геномов отдельных представителей ныне живущих всех видов плюс внутривидовые вариации у различных индивидуумов. Социальный, культурный и прочие виды информации возможны только в среде, которая поддерживается копированием генетической информации. Никаких намёков на возможность создания в ближайшие 100 лет автономной самореплицирующийся среды пока не просматривается, поэтому и никаких качественных переходов ожидать не следует.

Качественный скачек наступил при появлении нервной сети, хотя барьера между строением мозга человека и приматов нет. Появился новый уровень организации - социальный - обмен информации между индивидуумами. Если на Земле может исчезнуть всё живое, но посетившие её вскоре после этого инопланетяне смогут частично реконструировать нашу историю, как мы можем реконструировать историю развития жизни по окаменелостям. Вопрос только, будут ли они этим заниматься, если уже достигли уровня межзвёздных перелётов. Вам интересно будет реконструировать, как живёт, и что чествует каждый отдельный муравей в близлежащем муравейнике?

Весьма очевидные, но интересные выводы из всего этого получаются. Итак:

1. Жизнь – эволюционирующая информационная система. В основе лежит процесс копирования, требующий затраты энергии.

2. Поток энергии пропорционален площади.

3. При копировании нижних уровней запасается энергия, которая потом тратится на копирование верхних уровней.

4. Известно число уровней, скорость копирования на каждом уровне, поэтому можно оценить требуемую сложность декодировщиков.

Должны получиться функции, аналогичные функции роста народонаселения у С.Капицы – собственно у него частный случай этого общего процесса.

8. Законы Паркинсона

Развитие не линейно: приобретение нового полезного свойства приводит к ускорению роста, но экспоненциальный рост означает скорый коллапс системы. Когда система достигает порога своей сложности, она начинает тратить все ресурсы на поддержание своей структуры. А ресурсы всегда имеют тенденцию истощаться. Где информация, которая содержалась в геномах огромного числа видов динозавров? Многие достижения александрийских учёных были повторно достигнуты только в прошлом веке. Древние римляне выплавляли тысячи тонн свинца – потом его успешно использовали целую тысячу лет сменившие их варвары на производство пуль для пращ и мушкетов. Суть нашей цивилизации отнюдь не в науке и не в технологии, а в потреблении с лёгкостью доставаемых с их помощью благ. После того, как мы, как римляне свинцом, потравимся их побочными продуктами, сменящие нас новые варвары может быть и используют часть наших научных и технических достижений…

Интересно рассмотреть общие принципы передачи информации на разных системных уровнях. Перезапись фильма на киноленту, на магнитную ленту, на DVD-диск ... не стоит называть декодированием – это каналы передачи данных. Декодирование – это когда принимающая система принимает то же состояние, что имела посылающая система. Для этого она должна уже иметь весь спектр состояний, имевшихся в посылающей системе. Достигается это тем, что вновь возникающая система всегда заново, с чистого листа, повторяет весь эволюционный путь. И прогресс живых систем заключается в том, что скорость прохождения этого пути для каждого индивидуума всё время увеличивается. Под индивидуумом тут надо понимать и ген, и организм, и сообщества.

Как только процесс возникновения новых индивидуумов прекратится, прекратится и жизнь – энтропия любую систему рано или поздно разрушит. Поэтому переход биосферы Земли в ноосферу летален: развиваться могут только конкурирующие между собой системы. Пока не просматривается возможность независимого существования ноосферы вне биосферы нет ни возможных путей такой реализации, ни, главное, движущих сил, которые бы к этому вели.

***