В Коштоев - Информационные системы и феномен жизни

Живые системы - это информационные системы.

И принять, что наиболее значимым, специфическим системным качеством живых систем (организмов), является их имманентная способность реализовывать информационные процессы. Этим качеством они принципиально отличаются от неживой материи.

Использование информационного подхода при изучении живой материи многими исследователями представляется чрезвычайно перспективным. Например, А.А.Ляпунов отмечал, что информационный подход позволяет ставить новые конкретные вопросы перед науками о живой природе, в частности вопрос о еще не открытых элементах структуры организма, которые могли бы быть материальными носителями биологической информации в определенных случаях. Информационный подход делает возможным такой способ рассмотрения биологического объекта, при котором его субстратная природа вообще не будет играть какой-либо существенной роли. В любом случае такой подход представляется более перспективным, т.к. позволяет выявить новые, сугубо информационные качества ЖС, которые пока не попадают в поле зрения науки о живом. В.А.Заренков в [19] совершенно правильно отмечает, что изучая некую сущность с использованием методов определенной науки нельзя выявить в изучаемом объекте некие качества не входящие в компентенцию данной науки. Например, нельзя отыскать в организме что-либо не относящееся к физхимии, пока для его изучения используются только методы физической химии.

Глава 4. ПРОБЛЕМА ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Ситуация с определениями понятий эволюция и развитие также не очень однозначна. Разные авторы по-разному трактуют сущность этих процессов.

Понятие развития в [1] определяется как необратимое, определенно направленное и закономерное изменение материальных и идеальных объектов, приводящее к возникновению у них нового качества. Свойство закономерности развития указывает на то, что в основе развития лежат не случайные события, а события, проистекающие из самой сути объекта и из типа его взаимодействия с окружающей средой. Направленность развития означает, что в процессе развития постепенно накапливаются однокачественные изменения, определяемые типом взаимодействия данного объекта с окружающей средой и его внутренними противоречиями. Совокупность однокачественных изменений и определяет направленность изменения объекта.

Согласно [27] эволюция, развитие - это прежде всего создание новых структур, переход от одних квазистационарных состояний к другим, которые могут быть не очень близкими к исходным. Это определение, по всей вероятности, надо несколько уточнить и указать, что, во-первых, речь идет о системах; во-вторых, что имеется в виду создание (возникновение) вообще новых системных качеств - не только структурных, но и функциональных.

В настоящее время различают классический и бифуркационный механизм эволюции физических систем. Первый характеризуется медленным накоплением небольших изменений. Второй обеспечивает быстрые, практически скачкообразные изменения сразу многих качеств развивающихся систем. Считается, что в эволюционном процессе бифуркационного типа присутствует также и "наследственность": каждое новое состояние определяется предшествующим и характером внешних воздействий. Запуск "катастрофы", т.е. бифуркационного процесса, осуществляется случайными внешними воздействиями. В науке имеются большие, но пока не реализованные, надежды с позиций бифуркационных процессов обосновать эволюционное развитие ФС в ЖС.

Принято различать два основных способа развития, эволюции систем. Первый способ обеспечивает отбор и сохранение систем, обладающих только большей энергией внутренних связей, т.е. этот способ развития характерен для ФС. Второй способ развития - сохраняет те системы, которые обладают наибольшим многообразием способов поведения в ответ на разнообразные внешние воздействия, т.е. сохраняются системы с наибольшим запасом информации - негэнтропии, возрастающим в процессе развития. Очевидно, что второй способ развития характерен только для ИС [24].

Выделение этих двух способов развития систем, а скорее, можно сказать - их противопоставление, еще раз подчеркивает фундаментальную разницу между ФС и ИС.

Большинство исследователей, занятых проблемой генезиса живого, в настоящее время сходятся во мнении, что вероятность одномоментного преобразования ФС в ЖС по физическим, в основном стохастическим причинам, исчезающи мала. Чтобы получить разумные значения этой вероятности нужно или вкорне пересмотреть основополагающие принципы теории вероятности, или же допустить возможность развития ФС в известные ЖС с поэтапным, постепенным накоплением всех качеств, определяющих известные ЖС. Первый вариант отпадает, т.к. существующая теория вероятности во всех остальных случаях пока "работает" хорошо. Что касается второго варианта, то здесь возникает, уже неоднократно упомянутая, проблема промежуточных форм, т.е. следов некой "протожизни". Все попытки экспериментально, искусственно воспроизвести процесс развития ФС в ЖС также были неудачны.

Для того чтобы представить поэтапный процесс развития ФС в ЖС нужно выделить из всей совокупности качеств, определяющих ЖС, некоторое одно качество. Описать процесс стохастического развития ФС, в результате которого она приобретет это качество. Потом взять другое качество и т.д. Но даже если значение вероятности такой стохастической "однофакторной" эволюции ФС окажется в разумных пределах, вероятность реализации всей цепи такого "по-шагового "преобразования ФС в ЖС, как правильно отмеченно в [30], все равно окажется исчезающи мала. Но главное не это. Нужно обосновать эффективность такого однофакторного процесса развития ФС, причем не единичного, а массового. Так например, есть версия, что процесс "генетической" матричной передачи структуры предшествовал живой материи. Эта версия основывается на результатах исследований последних лет, которые показали возможность синтеза полимеров на минеральных поверхностях. Наблюдался синтез полипептидов на глинах и полинуклеотидов на базальтах. В минералах может реализоваться 3-5-ти буквенный неперекрывающийся код. Прослежено воспроизводство до тридцати "поколений" слоев глины при матричном синтезе самих глин. Отсюда возникло предположение, что эти минеральные матрицы могли послужить основой для первых предклеточных систем. Далее предполагается, что матричное копирование полимеров на минералах могло привести к образованию коротких цепей нуклеиновых кислот, которые якобы способны размножаться и вне связи с живым организмом (клеткой). Дальнейшее развитие привело эти цепи к РНК, а затем к ДНК, которая в силу своей устойчивости к повреждениям, оказалась наиболее надежной для выполнения функций передачи наследственности. Потом уже развитие привело к возникновению "полноценной" клетки.