Универсум. Информация. Общество - Моисеев Никита Николаевич (читать бесплатно полные книги TXT) 📗
3. Особенности изменчивости и наследственности в мире живого
Изменчивость и наследственность в мире живого, как мы теперь понимаем, определяются прежде всего закономерностями функционирования генетического механизма. Комбинация генов, возникающая случайно из некоторого исходного набора, определяет свойства организма.
Но любой организм является элементом некоторой системы более высокого уровня, и не исключено, что эти системы способны накладывать определенные ограничения на те или иные комбинации генов. Так возникает разнообразие различных типов организмов, принадлежащих одному и тому же виду живого вещества.
Итак, каждый ген, как принято говорить, несет определенную информацию о свойствах будущего организма. Зная генотип, то есть набор генов, можно утверждать о тех или иных свойствах, которыми может (или не будет) обладать организм. При этом часто говорят и об определенной генетической программе.
На этом же принципе основано и понятие наследственности, и мы привыкли произносить фразу о передаче наследственной информации, хотя в этом процессе мы можем и избежать подобных словосочетаний. Но я хотел бы заметить, что наследственность я предложил определять более широко, чем это принято в биологии. Я предложил трактовать наследственность как влияние прошлого на настоящее и будущее. В этом же контексте следует понимать и смысл понятия «память». И это свойство живых систем проявляется не только вследствие действий генетического механизма.
Чисто генетическими причинами, несмотря на их определяющее значение, объяснить все многообразие возможных форм организации живого мира тоже вряд ли возможно: отдельные элементы (организмы) объединяются в системы, обладающие уже новыми системными свойствами. Последние, в свою очередь, являются элементами системы более высокого уровня и т. д. Этот процесс рождает и новые законы, и новые ограничения на уровень царствующих случайностей и неопределенности.
Еще раз обратим внимание на то, что для описания изменчивости и наследственности в живом веществе в их чисто биологическом понимании можно пока обойтись без использования понятия «информация». В самом деле, когда мы говорим о записи информации, ее кодировании теми или иными белками и нуклеиновыми кислотами, о передаче и хранении информации и т. д., мы имеем в виду лишь удачный способ выражения того факта, что в известных условиях создается возможность точного и многократного воспроизведения одного и того же физико-химического процесса. И из работ Эйгена, в частности, следует, что описанный механизм (работа генетического кода в том числе) может функционировать и на уровне биологических макромолекул, и он может быть описан без использования понятия информации, хотя сам Эйген им все время пользуется как своеобразной метафорой, лаконичным способом выражения мысли. И я часто буду использовать понятие «информация» именно в этом «жаргонном» смысле. А вот поведение живого организма описать без использования понятия «информация» уже невозможно.
Со структурой генетического механизма связан другой, как мне представляется, гораздо более глубокий и трудный вопрос, выходящий за рамки теории информации и круга тех вопросов, которым посвящена эта книга. Как могло случиться, что в земных условиях передача наследственной информации, необходимой для развития биоты, при всем ее удивительном многообразии определяется единым генетическим кодом всего из четырех «букв» (четырех нуклеиновых кислот), то есть вполне определенной структурой физико-химического взаимодействия?
Ответа на этот вопрос пока ни у кого нет.
Нет даже и рабочей гипотезы.
4. Особенности отбора в мире живого
Итак, до сих пор при описании схемы процессов самоорганизации мы могли бы обходиться без использования понятия «информация». Но вот объяснить особенность функционирования всего механизма самоорганизации живого вещества, объяснить характер отбора действий, влекущих изменение состояния живыми организмами, без введения понятий информации и информационного взаимодействия невозможно.
Невозможно в принципе.
Отбор на уровне живого не противоречит, конечно, законам физики и химии, но, видимо, и не сводится только к ним. Живой организм – это система, и, получая сигнал или множество сигналов, живой организм их классифицирует, отбирает нужные и принимает «решение» о характере реакции на эти сигналы из каких-то собственных соображений. И эти реакции не однозначны.
Еще раз подчеркну: в общем случае реакции на сигнал не являются однозначным следствием тех или иных законов физики или химии. Одна и та же информация (сигнал) может вызвать разные реакции организма.
И чем сложнее живой организм, тем большее «количество информации» он пропускает через себя. Ибо он нуждается в ней и использует ее в своем сложном образе жизни. Но и тем выше уровень неопределенности в его реакциях на получаемую информацию.
В XIX веке Ч. Дарвин сделал грандиозный шаг – он создал язык, удобный для описания эволюционного процесса. Однако он вкладывал в слова своего языка очень упрощенный смысл, позволявший объяснять механизм усовершенствования организмов, но не возникновения новых!
И, видимо, тот язык, который он использовал для описания отбора, оказался чересчур простым. Так, например, в тех схемах, которые были предложены Дарвином для объяснения того, как произошли виды, многое мне всегда казалось непонятным. Изменчивость, создающая «поле возможностей» для дальнейшего развития, и наследственность предшествуют отбору. Это бесспорно: они создают для него необходимые посылки. Разумеется, если в результате случайных мутаций появляется нежизнеспособный организм, он гибнет, и информация, которая возникла в его генетическом аппарате, не передается по наследству. Но такой дарвиновский отбор, когда выживает более приспособленный организм (выживает тот, кто выживает), не может объяснить многого.
Он не может объяснить, например, как возникают качественно новые виды.
А вот пример, анализ которого не может не вызвать недоумения и не потребовать специального обсуждения.
Палеонтологи утверждают, что птицы в результате сложного эволюционного процесса произошли от динозавров. И это, наверное, так! Динозавры однажды (50–60 миллионов лет тому назад) погибли, а птицы и сегодня один из вполне благополучных представителей живого царства. Как это могло случиться?
По-видимому, первые птицы, археоптериксы или, быть может, птеродактили, произошли от динозавров, бегающих на двух ногах. Передние лапы им служили, вероятнее всего, для выполнения хватательных функций. И вот эти передние лапы превратились постепенно в крылья. Конечно, возможности полета резко увеличили потенциал выживаемости этих типов живых существ по сравнению с их предками. Они-то и обеспечили дальнейшее благополучное развитие потомков динозавров, бегающих на двух ногах.
Но такая трансформация организма не могла произойти за одно поколение. Конечно, теоретически можно допустить, что однажды произошла грандиозная мутация сразу в значительной части генофонда. Но вероятность такой мутации практически равна нулю. Значит, должны были существовать некоторые промежуточные формы.
Но и этот факт тоже кажется невероятным. В самом деле, даже небольшое «крылоподобное» изменение передних конечностей должно было бы резко ухудшить способность передних лап выполнять свои жизнеобеспечивающие функции. И такие промежуточные формы, согласно теории Дарвина, должны быть отбракованы: они были неконкурентоспособны.
И подобных примеров, которые не сводятся непосредственно к реализации принципа «выживает тот, кто выживает» – множество!
Если бы процессы самоорганизации живого вещества основывались бы только на чисто дарвиновской схеме, то для достижения современного уровня развития живого мира потребовалось бы не 4 миллиарда лет, а на много порядков больше. Другими словами, чисто дарвиновская схема естественного отбора на определенном этапе развития живого вела бы к прекращению процесса. Значит, развитие живого мира не может происходить по принципу, что каждое новое свойство, утверждающееся в качестве наследственного признака, дает виду новые преимущества.
