Информационная концепция эволюции нашего мира
Калашников Юрий Яковлевич
В
живых системах нет ничего более загадочного, чем молекулярная информация. Как
ни странно, но первая закодированная информация появилась на Земле более 3,5
миллиардов лет тому назад. И это была – “буквенно-символьная” информация
биологических макромолекул. Большой неожиданностью для нас оказалось и то, что
генетические и информационные молекулярно-биологические технологии правят миром
живого с самого начала его зарождения. И только наступивший век технических
систем и информационных технологий позволил это заметить и слегка приоткрыть
многочисленные секреты жизни, увидеть закономерность и направленность всех
дальнейших эволюционных событий. Следовательно, основы эволюции, причины
построения и развития нашего мироздания следует искать в направленности
процессов и событий, происходящих на нашей планете, которые обеспечиваются
едиными информационными закономерностями. Поэтому сама биосфера, также как и
ноосфера, техносфера и инфоноосфера являются следствием последовательной
информационно-направленной эволюции нашего мира.
Во
всей Вселенной, видимо, нет более таинственного и более загадочного явления,
чем жизнь. Современное естествознание до сих пор не может объяснить многие
причины и механизмы функционирования живых систем, которые обладают
удивительными природными свойствами самоуправления, самообновления и
самовоспроизведения. Причем, даже отдельная клетка является сложнейшей
биокибернетической системой, выполненной в миниатюре, где все компоненты,
структуры и биохимические процессы упорядочены на молекулярном уровне.
Исследованием живой материи и биомолекул в основном занимается молекулярная
биология и биохимия – химия наиболее организованной материи. Возможно поэтому,
в изучении живой материи до настоящего времени доминирует исключительно
физико-химическое направление. Но, чем глубже ученые внедряются в детализацию
физико-химических процессов, тем больше у них возникает сомнений в
познаваемости живого вещества. Учитывая сложно-зависимые физические, химические
и иные процессы, протекающие в живой системе, многие исследователи и сегодня
пессимистически относятся к реальности познания феномена жизни. И всем
становится ясно, что молекулярные биологические науки зашли в мировоззренческий
тупик. Между тем, уже давно известно, что наряду с вещественной и
энергетической составляющими живой материи имеется ещё одна, не менее важная
составляющая, – информационная, и лишь она в молекулярно-биологических
процессах играет ведущую и организующую роль. Наука показывает, что жизнь на
нашей Земле существует, поддерживается и развивается только благодаря
наследственной информации. Поэтому живые организмы по своей сути не могут ни
функционировать, ни существовать, ни развиваться только лишь на
физико-химической основе. Причем, как нельзя объяснить работу компьютера с
помощью законов электротехники, точно так же нельзя понять и причины
функционирования живых систем с помощью только одних физико-химических
закономерностей. Здесь нужен другой подход, который бы учитывал и
информационную составляющую живого. В силу этих обстоятельств, несмотря на
усилия многих естественных наук, до сих пор существует полный пробел в знаниях
о главном, – о взаимосвязи между информацией, структурой и функцией в различных
биологических процессах. Загадочной остаётся и главная проблема, – что такое
информация, и как она действует в молекулярно-биологической системе? Остаётся
открытым вопрос, – как, и каким образом, генетическая информация участвует в
управлении процессами обмена веществ или получения энергии? До настоящего
времени в естествознании отсутствует концепция информационного управления живой
клеткой. С большим трудом выявлены отдельные фрагменты, но пока не видна общая
картина прохождения и реализации генетической информации. При этом смысл
выявленных информационных фрагментов сводится к тому, что “наследственная
информация, закодированная в нуклеотидной последовательности, переводится в
аминокислотную последовательность белков… Белковые молекулы представляют,
своего рода “ловушку” в потоке генетической информации… Гены контролируют
клеточный метаболизм за счет содержащейся в них информации о структуре
ферментов и других клеточных белков, а ферменты выступают в роли
биокатализаторов, управляющих всеми химическими процессами в живых организмах”
[1,2]. Как мы видим, исследование прохождения генетической информации в живых
системах почему-то остановилось на этапе синтеза белковых молекул. В связи с
этим, в биохимии уже давно господствует ложное представление о том, что
управлением химических процессов в живых системах занимаются химические
катализаторы, но никак не управляющая информация. Такое упрощенное
представление явно не соответствует действительности. Известно, что клеточный
космос биологических молекул, за время своего развития, создал весьма надёжную
и универсальную молекулярно-биологическую систему управления с необычайно
стабильной генетической памятью и её феноменальными информационными
возможностями. Всё это говорит о том, что живые клетки пользуются своей, сугубо
специфической молекулярной информационной технологией. А это означает то, что в
основе всех биохимических и био-логических “технологий” лежат процессы
информационные. Автора данной статьи уже давно волнует вопрос: как, и каким
образом, генетическая информация участвует в управлении сложными биохимическими
процессами, молекулярными и другими биологическими функциями живой клетки и
организма. В связи с этим, все свои предыдущие работы он посвятил проблемам
кодирования, передачи и преобразования генетической информации и использования
её в различных молекулярно-биологических процессах управления и регулирования.
В этих работах были обобщены, сформулированы и предложены те идеи, гипотезы и
концепции, которые, по мнению автора, могут дать первоначальные представления и
элементарные знания об информационных процессах на молекулярно-биологическом
уровне. Последовательно были рассмотрены и обсуждены весьма дискуссионные в
биологии темы. 1. Молекулярная элементная база живой формы материи. 2.
Закономерности молекулярной биохимической логики и информатики. 3. Основные
принципы и механизмы существования живой материи. 4. Ферменты и белки – как
сверхминиатюрные автоматы и манипуляторы с программным управлением. 5.
Молекулярно-биологическая система управления клетки и т. д. Возможно, это и
есть тот подход, который заинтересует исследователей, ищущих пути к изучению
систем обработки и реализации молекулярной информации в живых клетках и
организмах. Поэтому, не исключено, что предложенные в этих статьях
альтернативные идеи могут быть востребованы и использованы для развития нового
в науке направления – “Молекулярной биологической информатики”. По крайней
мере, такую возможность автор не исключает. Данная статья является логическим
продолжением и дальнейшим развитием ранее обозначенных тем.
1.
В биологических молекулах нет ничего более загадочного, чем информация.
Известно, что информационные сообщения не могут перемещаться во времени и в
пространстве нематериальным способом. В связи с этим, автор пришел к выводу,
что информация в живой системе, – это содержательные сведения, заключенные в
том или ином послании или сообщении генома, которые хранятся, передаются и
используются только в закодированной молекулярной форме. А информационный код в
любой живой клетке записывается химическим способом с помощью элементарной
формы органического вещества и поэтому переносится в структурах биологических
молекул. Удивительно, но факт – всё живое на Земле, от ничтожной бактерии до человека,
состоит из одинаковых “строительных блоков” – стандартного набора более чем
трёх десятков типовых функциональных био-логических (биохимических) элементов.
Этот типовой набор представляет собой, ничто иное, как элементную базу, или
общий молекулярный биологический алфавит, который служит для кодирования
информации, построения и программирования молекулярных структур живой материи.
В состав этого уникального набора входят различные системы био-логических
элементов (отдельные молекулярные алфавиты): 1) восемь нуклеотидов, – “четыре
из них играют роль кодирующих единиц ДНК, а другие четыре используются для
записи информации в структуре РНК” [1]; 2) двадцать различных стандартных
аминокислот, которые кодируются в ДНК и служат для матричного построения белковых
молекул; 3) несколько жирных кислот, – сравнительно небольшое число стандартных
органических молекул, служащих для построения липидов; 4) родоначальниками
большинства полисахаридов является несколько простых сахаров (моносахаридов) и
т. д. Все эти химические буквы и символы были отобраны в процессе эволюции.
Поэтому, кроме семантики сообщений они обладают еще и уникальной природной
способностью к выполнению различных – химических, энергетических, молекулярных
и других биологических функций. Как мы видим, живые системы имеют не только
свою письменность, но и пользуются различными молекулярными языками. А основой
каждой системы элементов являются свои индивидуальные молекулярные
био-логические (биохимические) элементы (химические буквы и символы). На базе
различных систем био-логических элементов – молекулярных алфавитов, могут быть
“сконструированы” разнообразные макромолекулы клетки – ДНК, РНК, белки,
полисахариды, липиды и т. д. Поэтому элементная база представляет собой те
системы биохимических элементов, используя которые живая клетка способна
информационным путём строить различные биологические молекулы и структуры,
записывать в них информацию, а затем с помощью этих средств осуществлять любые
биологические функции и химические превращения. И ведь, действительно, – все
биохимические элементы, входящие в состав различных биологических молекул,
представляют собой ту элементарную форму органического вещества, с помощью
которой формируются и передаются биологические коды молекулярной информации.
Следовательно, информация в живой молекулярной системе передаётся с помощью
различных дискретных кодовых сигналов, которые сначала формируются в “линейных”
молекулярных цепях, а затем и в трёхмерных структурах различных биологических
молекул. Поэтому она имеет молекулярный базис представления [3]. Как ни
странно, но первая закодированная информация появилась на Земле более 3,5
миллиардов лет тому назад! И это была буквенно-символьная информация
биологических макромолекул. Можно без преувеличения сказать, что химический
способ представления информации стал именно тем гениальным изобретением
природы, с помощью которого была подведена черта под химической эволюцией
материи, и были открыты необъятные дали и непредсказуемые пути великой эволюции
– биологической. При этом живая природа оказалась настолько искусным
шифровальщиком и применила на молекулярном уровне такие системы кодирования и
программирования, которые гарантировали сохранность тайн живой формы материи
буквально до наших дней. И только в начале второй половины 20 века был открыт
генетический код и сформулирована проблема действия генов как расшифровки
закодированных в них сообщений. Однако среди биологов не оказалось
квалифицированных криптографов, которые могли бы расшифровать остальные коды и
различные линейные и пространственные кодовые комбинации элементов,
используемые в структурах биологических макромолекул. Следовательно, важнейшим
условием, обусловившим возникновение живой материи, явилось наличие совершенной
и качественной молекулярной элементной базы. И только благодаря её
замечательным свойствам, живая природа с большим успехом освоила удивительные
химические методы кодирования информации и уникальные способы переноса и
загрузки программной информации на молекулярные носители – биологические
молекулы. Этот факт подтверждается тем, что различные информационные коды в
молекулярной системе записываются химическим способом и поэтому переносятся
непосредственно в структурах биологических макромолекул. Более того, напомним,
что все буквы и символы элементной базы (мономеры) живой материи оказалась
наделёнными такими химическими и физическими природными качествами и
свойствами, сочетание которых позволяет им в составе биологических молекул
одновременно выполнять буквально различные по своей биологической роли функции
и операции: 1) служить в качестве строительных блоков, с помощью которых
осуществляется физическое построение различных макромолекул; 2) выполнять роль
натуральных информационных единиц – химических букв или символов, с помощью
которых в биомолекулы записывается молекулярная информация; 3) служить в
качестве элементарных единиц молекулярного кода, с помощью которого сначала
идёт преобразование, а впоследствии, – воплощение и реализация генетической
информации; 4) быть программными элементам, с помощью которых строятся
алгоритмы структурного преобразования, а затем и программа функционального
поведения различных биологических макромолекул; 5) обуславливать потенциальную
и свободную химическую энергию биомолекул. Всё это указывает на то, что
информация, загруженная в макромолекулы (с помощью аппаратных средств и
молекулярного алфавита), определяет не только их молекулярное содержание, но и
их структуру, форму, класс биоорганического соединения, потенциальную и
свободную энергию химических связей. Кроме того, та программная информация,
которая загружена в молекулярные структуры, всегда определяет информационное и
функциональное поведение биологических макромолекул. При этом, каждый типовой
био-логический элемент (химическая буква или символ) характеризуется наличием
своих функциональных атомных групп, которые определяют его химические свойства
и служат входными и выходными цепями, с помощью которых элементы могут
ковалентно соединяться друг с другом в длинные молекулярные цепи. И главное, –
важно отметить, что каждый элемент (мономер) имеет еще и свою индивидуальную
боковую атомную группу (или группы), которая в живой системе, как правило,
используется в качестве элементарного информационного химического сигнала!
Наглядный пример: сообщение в цепи ДНК или РНК кодируется в виде
последовательности нуклеотидов, а носителями генетической информации являются
азотистые основания – “боковые” атомные группы нуклеотидов. Соответственно, и в
полипептидной цепи белка это сообщение записывается в виде последовательности аминокислот,
где носителями информации являются их боковые R-группы. При этом различные
химические буквы белкового алфавита (аминокислоты) в полипептидной цепи
оказываются определённым образом сгруппированными в отдельные смысловые
последовательности цепи, кодирующие различные инструкции, команды и сообщения,
то есть всю программную информацию, необходимую для функционирования белковой
молекулы. Как мы видим, гены могут управлять поведением биологических
макромолекул только лишь при помощи программирования их структур и функций!
[3]. Для дискретных сообщений характерно наличие фиксированного набора
элементов, из которых формируются различные кодовые последовательности. К
примеру, информационные сообщения могут кодироваться с помощью 33 букв алфавита
русского языка или букв и символов других алфавитов. При этом различные буквы
соответствующим образом группируются на бумаге (или на другом носителе) в
слова, фразы и предложения. Общий алфавит живой формы материи также состоит из
более 30 химических букв и символов молекулярного языка живой природы, с
помощью которых кодируется биологическая информация. Причем, для
“автоматизации” процессов записи и кодирования информации в живой клетке
применяются специальные системы, такие как аппаратные устройства репликации, транскрипции
и трансляции генетической информации. Химические буквы и символы (мономеры),
как известно, построены на базе отдельных атомов и атомных групп. В связи с
этим, в живых системах была достигнута невероятная плотность записи информации,
так как её кодирование в структурах макромолекул осуществляется на
субмолекулярном уровне с помощью боковых атомных групп молекулярных
био-логических элементов. Можно себе представить, какое колоссальное количество
информации хранится в генетической памяти и циркулирует в биологических
молекулах и структурах единственной клетки, размеры которой в длину подчас
составляют сотые доли миллиметра. Так как информация записывается в линейную
структуру биомолекул химическими буквами и символами (био-логическими
элементами), то это означает лишь одно, – что эта информация, точно так же, как
и химическая энергия обнаруживает полное сродство с живым веществом на его
молекулярном уровне. Иными словами, в любой живой клетке на молекулярном уровне
всегда соблюдается и действует удивительное свойство единства вещества, энергии
и информации. Следовательно, информация в живых системах действительно имеет
молекулярный базис представления. Все живые клетки используют химический
принцип записи информации, а элементарные химические информационные сигналы
определяются соответствующими био-логическими элементами (мономерами),
выступающими в качестве натуральных единиц молекулярной биологической
информации. Здесь мы отметили лишь некоторые из основных направлений применения
общего алфавита живой формы материи. Однако, и из этих примеров ясно, что
различные системы био-логических элементов (различные молекулярные алфавиты)
действительно обладают уникальными многофункциональными природными качествами и
свойствами, которые имеют фундаментальное значение в организации различных
макромолекул, структур и их функций в любых живых клетках. Важно отметить, что
указанные качества и свойства био-логических элементов существуют всегда и
одновременно и поэтому они, по своей сути, являются разными характеристиками
одной и той же элементной базы. Только такое сочетание характеристик позволяет
этим элементам обеспечивать в живой клетке и информационное структурное
построение различных макромолекул, и их энергетическое обеспечение, и
программное управление их биологическими функциями! Ясно, что такая интеграция
различных характеристик осуществляться только на основе и за счет загруженной
молекулярным кодом в различные активные макромолекулы клетки структурной,
программной и функциональной информации. Поэтому, главный вывод, к которому
можно прийти, заключается в том, что информация, циркулирующая в живой клетке,
всегда находится в молекулярных структурах биоорганического вещества. Она имеет
функциональный характер, химическую или стереохимическую форму записи, а также
различные молекулярные виды представления. К примеру, молекулярная
биологическая информация может быть представлена в виде цепей нуклеиновых
кислот, – при записи её нуклеотидами; в виде полипептидных цепей, – при записи
её аминокислотами; в виде линейных или разветвлённых цепей полисахаридов, – при
записи её моносахаридами и т. д. Причем линейная форма записи информации, как
правило, является основой для преобразования её в форму пространственную –
стереохимическую. Следовательно, для решения различных биологических задач,
живая клетка широко пользуется разными молекулярными алфавитами, языками, а
также разнообразными формами и видами представления информации. Как мы видим,
информация в живых клетках может существовать в двух молекулярных формах –
одномерной химической (линейной) и пространственной, стереохимической. Значит,
живая клетка пользуется двумя информационными уровнями организации
биологических молекул – линейным и пространственным. На первом уровне, с
помощью управляющих средств обеспечивается последовательное ковалентное
соединение различных химических букв или символов в длинные молекулярные цепи.
Таким путём производится запись информационных сообщений в первичную,
одномерную (“линейную”) биологическую структуру. Однако, пространственная (стереохимическая)
организация макромолекул и клеточных структур, также как и их функции,
осуществляются при помощи химических связей, значительно более слабых, чем
ковалентные. Это происходит потому, что боковые группы тех био-логических
элементов, которые в цепи связаны ковалентно, способны к информационным
взаимодействиям с другими боковыми группами, как в пределах одной
макромолекулы, так и с боковыми группами близлежащих молекул. К таким
взаимодействиям (их называют слабыми связями) относятся: водородные и ионные
связи, ван-дер-ваальсовы силы, гидрофобные взаимодействия, которые в
совокупности, благодаря их многочисленности и разнообразию, оказываются весьма
сильными. Поэтому они определяют не только степень прочности сложных
макромолекул, – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и т. д., но и
обуславливают их информационные и функциональные возможности. Значит, второй
информационный уровень организации макромолекул осуществляется в основном при
помощи слабых нековалентных сил, связей и взаимодействий между боковыми
атомными группами и атомами химических букв или символов. Через посредство этих
сил и связей идёт воплощение линейной молекулярной информации в
стереохимическую структуру и форму. В результате таких преобразований
“одномерная” молекулярная информация цепей “сворачивается, пакуется и
сжимается” в трёхмерную информацию биомолекул, которая в таком виде становится
пригодной для транспортировки, передачи по различным каналам, а затем, и
непосредственного использования в различных биологических процессах. Напомним,
что информационные взаимодействия биологических молекул друг с другом и с
системой управления осуществляются на трёхмерном уровне их структурной
организации с помощью линейных, локальных и стереохимических кодовых матриц,
образованных многочисленными боковыми атомными группами био-логических
элементов [3]. Трансформация линейных генетических сообщений в трёхмерную
структуру и форму различных биомолекул – это важный этап перехода биологической
информации из одной её молекулярной формы в другую. Линейный и пространственный
элементарный состав макромолекул определяется генами, а каждый био-логический
элемент в составе биологической молекулы тождественно может выполнять различные
роли, – как структурной, так и информационной единицы, как функционального, так
и программного элемента. Поэтому все аппаратные средства живой клетки – белки,
ферменты и другие клеточные компоненты обладают строго своей специфической
структурной организацией, имеют своё информационное и функциональное
назначение, а также пользуются своим индивидуальным энергетическим и
программным обеспечением. Только благодаря удивительным многофункциональным
свойствам био-логических элементов, макромолекулы клетки становятся
обладателями настолько многоликих и разносторонних качеств и свойств, что их
можно изучать и рассматривать буквально с разных сторон и различных точек
зрения. Поэтому версии рассмотрения и методы исследования биологических молекул
могут быть разными. Их можно рассматривать со структурной точки зрения, с
физико-химической, с энергетической, с информационной, с функциональной и,
наконец, – с биологической. Если, к примеру, их рассматривать чисто c
информационной точки зрения, то можно констатировать, что в биологических
макромолекулах нет ничего, кроме информации записанной химическими буквами или
символами сначала в линейной последовательности молекулярных цепей, а затем, и
в пространственной стереохимической организации макромолекул. А трёхмерная
структурная информационная основа макромолекулы как раз и описывает те её общие
характеристики, которые в своей совокупности могут дать полное представление о
её биологической сущности. По мнению автора, только информационное содержание
биологической молекулы является фактором интеграции различных характеристик
составляющих её элементов, которые в своей совокупности и представляют всю её
биологическую сущность! Только так, и не иначе, возникают те биологические
качества и свойства молекулярных структур, которые привыкли наблюдать биологи.
Однако заметим, что уникальное свойство единства вещества, энергии и информации
и многофункциональный принцип применения элементной базы привели к удивительной
ситуации в естественных науках. Во-первых, такая ситуация подсказывает, почему
биологическая форма материи не поддаётся объяснению с какой-либо одной из точек
зрения, к примеру, при физико-химическом подходе. Во-вторых, это же
обстоятельство позволяет биологам изучать живую материю буквально с разных
сторон и различных точек зрения. Поэтому, столь разноплановые признаки и
свойства биологической формы материи привели к тому, что в настоящее время её
изучением заняты многочисленные естественные науки – биофизика, биохимия,
генетика, молекулярная биология, биоэнергетика, цитология и многие другие
дисциплины. Однако такой дифференцированный подход больше ведёт к разобщению,
чем к интеграции знаний. Автор уверен, что только альтернативный –
информационный подход может позволить по-иному взглянуть на давно известные
физические и химические закономерности и открыть новые страницы в изучении
живой материи. Только молекулярная информация определяет и структурную
организацию, и функциональное поведение, и энергетику, и все информационные
возможности различных биологических макромолекул и структур. Заметим, что весь
этот многоликий набор удивительных характеристик биомолекул обеспечивается
многофункциональными свойствами био-логических элементов (химических букв и
символов). Поэтому, если биомолекулы рассматривать только чисто с
информационной точки зрения, то обнаруживается, что в них нет ничего, кроме молекулярной
информации (строго определённой фиксированной позиционной последовательности
элементов в молекулярных цепях). Значит, только посредством молекулярного
алфавита, то есть с помощью химических букв и символов, и никак иначе, мы можем
расшифровать сокровенные тайны живой материи и, таким образом, проникнуть в
необъятный мир молекулярной биологической информатики и молекулярных
информационных технологий. Общий молекулярный алфавит, состоящий более чем из
трёх десятков различных химических букв и символов – это ли не тот золотой
ключик, с помощью которого можно разгадать многочисленные секреты живой формы
материи. Наша задача – научиться правильно “прочитывать” и верно расшифровывать
информационные послания и сообщения генома, которые закодированы в различных
биологических макромолекулах и структурах живой клетки и организма.
2.
Молекулярная биологическая информатика. Большой неожиданностью для нас
оказалось то, что информация и информационные молекулярно-биологические
технологии правят миром живого уже многие сотни миллионов лет! И только
наступивший век технических систем и информационных технологий позволил это
заметить и разгадать некоторые секреты жизни. С большим трудом были открыты и
исследованы отдельные фрагменты кодирования и передачи генетической информации.
К сожалению, даже сегодня, мы можем лишь только предполагать, какие
закономерности молекулярной биохимической логики и информатики лежат в основе
жизненных процессов. Попробуем кратко рассмотреть и обобщить некоторые
известные и предполагаемые информационные основы. Во-первых, мы уже отметили,
что первым важнейшим условием, обусловившим возникновение живой формы материи,
явилось наличие совершенной и качественной молекулярной элементной базы.
Следовательно, в живой природе только молекулярный носитель информации мог
положить начало молекулярно-биологической технологии переработки информации, а,
стало быть, и соответствующим преобразованиям тех молекулярных компонентов
биоорганического вещества, в структурах которых осуществлена запись информации
[3]. При этом заметим, если вещество и энергия живой материи являются её
материальными наполнителями, то информация в структуре живого вещества, по
своей сути, является руководством к действию, а, значит, и критерием управления
всех химических, молекулярных, энергетических и других биологических процессов.
Во-вторых, была достигнута необыкновенная стабильность хранения информации на
генетическом носителе и высокая помехоустойчивость передачи её в бесчисленных
поколениях клеток и организмов, которая обусловлена не только структурной
комплементарностью цепей ДНК, но и применением надёжных систем репарации и
репликации. В-третьих, – любой живой клетке, для реализации функциональных и
информационных процессов, постоянно нужна энергия. Растения, к примеру, путём
фотосинтеза запасают энергию солнечного света в виде химической энергии в
молекулах питательных веществ. А организмы, в процессе клеточного дыхания,
извлекают эту энергию, расщепляя питательные вещества. Энергия
митохондриального окисления в виде АТФ используется значительной частью живого
мира. Поэтому одним из главных этапов эволюционного развития живого стал факт
внедрения в клеточную систему уникальных генераторов химической энергии –
митохондрий – АТФ-генерирующих установок. Живая клетка должна постоянно
поддерживать дозовую циркуляцию химической энергии в виде АТФ к “потребителю”,
а АДФ и фосфата – к митохондриям, для нового восстановления их до АТФ. АТФ в
клетке – это гибкий источник энергии, позволяющий получить нужные дозы её в
нужном месте. Поэтому при недостатке свободной энергии любая биомолекула, к
примеру, белка, способна адресно (информационно) связываться с молекулой АТФ,
которая в живой системе играет роль аккумулятора химической энергии.
В-четвёртых, следует отметить особое значение биопроцессорных систем
репликации, транскрипции и трансляции, которое заключается в том, что с их
появлением живая клетка получила целый комплекс различных молекулярных
биопроцессорных единиц для “автоматизированной” переработки генетической
информации. А достаточно высокая эффективность и производительность
биопроцессорных систем транскрипции и трансляции и большая скорость передачи
данных стала обуславливаться широким параллелизмом их действия на молекулярном
уроне. Весь смысл работы этих биопроцессорных систем состоит в том, чтобы
передать генетическую программную информацию ферментам и другим белкам клетки,
– выходному звену управления. Это явление, по своей значимости, можно сравнить
только с изобретением микропроцессорных систем для автоматизированной обработкой
информации, которое было реализовано в наше время. В-пятых, действие выходного
управляющего звена молекулярных биопроцессоров – ферментов и других клеточных
белков было основано не на переборе вариантов при поиске решений. Теперь мы
знаем, что ферменты, как молекулярные биологические автоматы, реализуют
стереохимические принципы узнавания и динамического взаимодействия, которые
гарантируют точность матричного спаривания биологических молекул и проверку их
на информационное комплементарное соответствие друг другу с помощью их кодовых
стереохимических матриц (микроматриц). Этим достигается не только повышенная
помехоустойчивость при прохождении управляющей информации, но и высокая
достоверность передачи информационных сообщений [4]. С появлением ферментов и
белков, выполняющих роль молекулярных биологических автоматов с программным
управлением, живая клетка получила целый комплекс уникальных средств для
дистанционной автоматизированной обработки, как управляющей, так и сигнальной,
осведомляющей информации (молекул субстратов и пищевых веществ). Поэтому, в
целом, можно констатировать, что управление всеми химическими и био-логическими
функциями живой клетки осуществляется молекулярными информационными потоками и
сетями “автоматизированного” управления [5]. Внедрение в клетку молекулярных
биопроцессоров и их выходного управляющего звена – белков и ферментов, оказало
колоссальное влияние на дальнейшее развитие биологической формы материи, в
частности, на появление многоклеточных сообществ и организмов и вызвало
взрывной, революционный процесс “биокибернетизации” живых систем.
Следовательно, можно сказать, что молекулярная информатика – это, прежде всего,
информационная молекулярно-биологическая “автоматика”, которая основана не на
двоичной арифметике, а на принципах и правилах молекулярной биохимической
логики. Она предназначена для “автоматизированной” переработка как
генетической, так и субстратной информации. Это и есть одна из тех областей,
где находят применение различного рода и назначения информационные молекулярно-биологические
технологии. А на практике, – это та область и сфера молекулярных информационных
технологий, которая оказалась приспособленной не только для обработки
информации, но и для переработки вещества и энергии. И это должно нами
восприниматься как нормальное явление, так как информация, точно так же, как и
химическая энергия, обнаруживает полное сродство с живым веществом на его
молекулярном уровне. Поэтому можно констатировать, что единство вещества,
энергии и информации является основным и фундаментальным принципом
существования живой формы материи! А живая клетка, как элементарная основа
жизни, как раз и является тем центром, который предназначен для
“автоматизированной” переработки органического вещества, а значит, и химической
энергии, и молекулярной биологической информации. Эволюционное развитие клетки,
как мультипроцессорной системы для “автоматизированной” переработки
генетической и субстратной информации, означало начало революции в области
накопления, передачи и обработки различных форм и видов молекулярной информации
в живых биологических системах. Поэтому важно отметить, что каждая живая
клетка, точно так же, как и любая другая сложная информационная система, в
первую очередь, – это универсальная система для “автоматизированной” переработки
информации. Для этой цели она имеет все необходимые программные, аппаратные и
энергетические молекулярные средства. Появление клетки означало и начало
эволюционного взрыва в областях накопления наследственной информации, её
обработки, использования и передачи в бесчисленных поколениях дочерних клеток.
Эти процессы характеризуются также становлением и унификацией молекулярной
элементной базы живой формы материи и этапом форсированного овладения живыми
системами вещества, энергии и информации. Особое значение клеток как раз и
состоит в том, что с их появлением живая природа получила: 1) феноменальную
генетическую (ДНК) и уникальную оперативную (РНК) память; 2) целый комплекс
удивительных молекулярных биопроцессорных систем репликации, транскрипции и трансляции
генетической информации; 3) выходное управляющее звено в виде белков и
ферментов, выполняющих в клеточной системе роль молекулярных биологических
автоматов; 4) собственные универсальные АТФ-генерирующие “станции” и т. д. [5].
Все сведения о живой системе, необходимые сообщения, генетические инструкции,
директивы, команды управления и другая информация находится в клетке в
закодированной форме в виде последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (или
РНК). Генетическая память, по молекулярным меркам, находится далеко от объектов
управления (субстратов), поэтому она вынуждена все сообщения передавать в виде
закодированных циклических посланий, которые сначала записываются в оперативной
памяти иРНК, а затем транслируются на полипептидные цепи белковых молекул.
Именно с кодированием связано одно из замечательных свойств живой клетки –
возможность хранить, передавать и обрабатывать генетические сообщения.
Естественно, что клетка вынуждена постоянно пользоваться той наследственной
информацией, которая храниться в её генетической памяти. Поэтому вся
управляющая информация в живой клетке хранится, передаётся и реализуется только
в молекулярной форме, в виде кодируемых сообщений, имеющих свою адресную,
операционную, структурную и текстовую части. Как мы видим, гены управляют
поведением биологических молекул не непосредственно, а путём программирования
их биологических функций [5]. Именно такие информационные
молекулярно-биологические технологии стали базовой основой эволюционного
развития биосферы нашей планеты и великого разнообразия живого мира. Но, как ни
странно, этот могучий природный пласт пока неведомых нам информационных
технологий до сих пор не поддаётся изучению. Наше поколение с конца 20 века
переживает большой информационно-технологи-ческий бум во всех сферах и областях
человеческой деятельности. Однако этот бум, как мы теперь узнаём, оказался
всего лишь малой верхушкой того великого “айсберга” инфомационных технологий,
который лежит в фундаменте нашего мироздания. Поэтому основной массив информационных
технологий, применяемый живой природой и приведший к появлению растительного и
животного мира и становлению самого человека, – современной науке до настоящего
времени практически не известен. Только необыкновенное разнообразие живых
систем и их длительное информационно-вещественное взаимодействие с окружающей
средой и друг с другом стало фундаментальной основой всех дальнейших
эволюционных событий. Как мы видим, – наше мироздание построено на различных
видах и формах материи, энергии и информации и великом разнообразии
информационных технологий. Вещество, энергия и информация стали важнейшими
сущностями нашего мира, главнейшими его составляющими. Однако из этой триады,
пальму первенства в любых созидательных процессах, всё-таки, следует отдать
только информации. В связи с этим, можно надеяться, что естественные науки
сегодняшнего дня стоят на пороге открытия одной из важнейших основ нашего
существования и бытия – необъятного мира пока неизвестных нам информационных
молекулярно-биологических субстанций и технологий. Поэтому в ближайшее время
самым перспективным направлением в изучении живой формы материи должна стать
новая дисциплина, наука будущего – “Молекулярная и биологическая информатика”,
наука о преобразовании молекулярной и других видов и форм биологической
информации, базирующаяся на изучении живых клеток и организмов. Только она
сможет определить и исследовать информационную модель биологической формы
движения материи. Это необходимо, прежде всего, для получения знаний о методах
и способах организации молекулярных биологических систем и принципах и
механизмах их функционального поведения, которые осуществляются с помощью
генетических информационных технологий. К сожалению, такого направления в
биологической науке до сих пор не существует. А исследование прохождения
генетической информации в живой клетке почему-то остановилось на этапе синтеза
белковых молекул ещё в середине 20-го века, о чём говорит центральная догма
молекулярной биологии. И это, несмотря на то, что генетические и информационные
молекулярно-биологические технологии правят миром живого уже многие сотни
миллионов лет.
3.
Живые системы – это самовоспроизводящиеся информационные субстанции. Если
вспомнить, что химические буквы и символы (био-логические элементы) строятся на
базе отдельных атомов и атомных групп, то можно себе представить, какое
колоссальное количество информации хранится в генетической памяти и циркулирует
в одной-единственной клетке. Информация в структуре живого вещества кодируется
и записывается с помощью химических букв и символов. При этом любая буква или
символ информации является тождественным эквивалентом такой био-логической
единицы, которая в живой системе играет роль и типового строительного блока, и
элементарного информационного сигнала, и программного и функционального
элемента. Иными словами, – сама генетическая информация, для своего физического
воплощения, использует элементарную форму органической материи! Например, можно
утверждать, что куриное яйцо и выведенный из него цыпленок состоят из одного и
того же набора и количества био-логических элементов – молекулярных мономеров.
Однако, в первом случае, яйцо представляет собой оплодотворённую яйцеклетку с
полным комплектом генетической и клеточной наследственной информации и запасом
питательных веществ, содержащих нужное и достаточное количество пластического
материала и энергии, необходимых для развития целостного организма. Во втором
же случае, в процессе морфогенеза уже была осуществлена реализация
наследственной информации, за счет информационной переработки запасенных
материалов и энергии, в молекулярно-биологические структуры цыплёнка. Таким
способом осуществляется преобразование питательных веществ (составляющих их
элементов) в программно-функциональную и молекулярную информацию биологических
структур цыплёнка. Следовательно, органическое вещество и химическая энергия
могут трансформироваться в информационно-биологическую субстанцию. Поэтому,
если физико-химический подход декларирует о биохимической сущности живого
вещества, то с информационной точки зрения вполне можно утверждать, что в живой
материи нет ничего, кроме молекулярно-биологической программной информации. К
примеру, известно, что гусеница и бабочка, в которую она превращается, содержит
абсолютно одинаковые наборы генов. Получается, что одна и та же наследственная
информация, в зависимости от характера переключения генов и способов её
преобразования, может существовать и реализовываться в различных её
молекулярно-биоло-гических видах и формах. При этом информация отдельных генов
может быть переписана со структуры ДНК на нуклеотидные цепи РНК, затем со
структуры иРНК она может быть преобразована в информацию полипептидных цепей
белковых молекул. Заметим, что преобразование информации, при этом,
осуществляется из одного её молекулярного вида в другой. Затем эта же
информация трансформируется из “линейной” её молекулярной формы в
пространственную – стереохимическую форму. Поэтому, в результате
стереохимического кодирования и программирования белков, информация
полипептидных цепей трансформируется в пространственную информацию белковых
молекул и т. д. О чем это говорит? Да о том, что любые биомолекулы, структуры и
компоненты живого, это всего лишь различные виды, формы и категории информации,
которые в живой системе формируются и существует только в молекулярно-биологическом
виде. При этом заметим, что здесь первичная генетическая информация – одна, а
виды и формы её реализации могут быть разными, в зависимости от того, какие
гены и какой молекулярный алфавит (система био-логических элементов) будут использованы
для перекодировки информации. Таким образом, в живой системе могут быть
экспрессированы различные гены, а одна и та же информация может быть
представлена разными алфавитами (химическими буквами или символами), а, значит,
и разными молекулярными языками и кодами. То есть информация существует в
различных её молекулярных видах и формах. В связи с этим, мы приходим к
заключению, что если в изучении живого имеет право на существование чисто
физико-химический подход, то, несомненно, такое же право имеет и альтернативный
– чисто информационный подход. Поэтому с альтернативной точки зрения, можно
сказать, что необъятным миром живого уже миллиарды лет правит некая
информационная субстанция, проникшая и внедрившаяся в его молекулярный
биологический компонент! И поскольку ни вещество, ни энергия, сами по себе, не
могут претендовать на самоуправление и самовоспроизведение, то в этих явлениях
приходится признать примат только одной информации [5]. Иными словами, в
клетках заключена некая информационная сущность, которая представляет собой как
бы “живую” самовоспроизводящуюся информационную субстанцию. Автор настолько
уверен в этой необычной идее, что теперь его не покидает ощущение, что живые
системы – это высококонцентрированные сгустки или сферы самоорганизующейся
информации, находящиеся на высокой ступени своего развития – некие дискретные
информационные субстанции, которые могут самостоятельно формироваться,
существовать, развиваться и самовоспроизводиться на базе вещества и энергии.
Причем, мы их воспринимаем в виде живых существ. Эти информационные субстанции
обладают чрезвычайно высокой способностью к самоорганизации и
самовоспроизведению, обладают неуемной жаждой активности, размножения и
распространения. Все они обладают удивительной способностью на основе энергии и
вещества создавать копии самих себя, развиваться и совершенствоваться и поэтому
вечно существовать во времени и в пространстве. По крайней мере, до тех пор,
пока имеются источники энергии и вещества, подходящие условия для существования
и позволяет их программа развития. Эти субстанции с начальных времён своего
возникновения и существования отыскали универсальные способы кодирования и
представления своей наследственной информации, её декодирования, преобразования
и использования в различных молекулярно-биологических процессах, нашли способы
улавливания и преобразования энергии, обрели способность к развитию и
самосовершенствованию. Они нашли универсальные способы взаимодействия друг с
другом и с окружающей средой, репликативные методы размножения во времени и в
пространстве, механизмы продолжения своего существования и эволюционного
развития. Все мы – люди, животные, растения и даже бактерии представляем собой,
ничто иное, как информационные субстанции в молекулярно-биологическом
исполнении. И ничего тут не поделаешь, – просто на Земле информационные
субстанции существует в таких видах и формах, которую они формируют на базе
своей первичной (генетической и клеточной) информации и имеющейся на земле
материи. Причем, каждая оплодотворённая яйцеклетка – зигота, это уже и есть та,
до предела сжатая и сконцентрированная информационная субстанция, которая
упакована во всех генах, молекулах и структурах клетки. Зигота содержит
феноменальное количество информации, которое необходимо и достаточно для построения
и развития целостного организма. Однако для реализации этого мощного сгустка
информации нужны потоки энергии и вещества, которые в системе будут
трансформированы и воплощены в различные виды и формы молекулярно-биологической
информации, необходимые для построения, функционирования и развития целостного
организма. Вечный круговорот этих информационных субстанций и их удивительная
способность к саморазвитию и самовоспроизведению, явились причиной их
необъятного распространения и фантастического разнообразия в виде различных
живых форм и видов. Оказывается, – все мы живём под диктатом информации,
которая не только окружает нас, но и внедрена и сосредоточена в каждом из нас
на генетическом и молекулярно-биологическом уровне! Все мы люди, по своей сути,
и представляем собой высшую форму информационной субстанции, потому что в
буквальном смысле состоим из одной информации и подчинены ей на всех уровнях
своей сущности, – на уровне генов, биологических молекул, на уровне каждой
клетки. Каждого из нас можно воспринимать как единый информационный
молекулярно-биологический самоуправляемый объект, нацеленный на реализацию и
выполнение наследственной программной информации. То есть все мы, сами по себе,
являемся лишь молекулярно-биологическим базисом представления определённой
информационной субстанции! Не потому ли биологические макромолекулы и
молекулярные структуры находятся в организме в процессе постоянного
информационного взаимодействия и движения, который и называется жизнью. Вот и
получается, что жизнь, в различных её проявлениях и форме,– это необъятный мир
различных молекулярно-биологических информационных субстанций и их технологий,
которые правят биологической формой движения материи с самого начала её
зарождения. Это, по всей вероятности, и есть та диктатура информационной
субстанции, которая определяет нашу биологическую сущность на самом
фундаментальном – молекулярном уровне.
4.
Информация правит нашим миром или информационная концепция эволюции.
Информация, – она кажется нам нереальной и неопределимой. Необъятный мир её
разнообразен и не изучен. Но она не только существует, но даже живёт
полнокровной жизнью, причем, в каждом из нас, поскольку мы её и душа, и тело, и
средство её материального наполнения, и орудие её взаимодействия с окружающим
миром. Следовательно, основы эволюции, причины построения и развития нашего
мироздания следует искать в строгой направленности процессов и событий,
происходящих на нашей Земле, которые обеспечиваются едиными информационными
закономерностями. Сама жизнь, благодаря внедрению и использованию
наследственной информации, оказалась явлением эволюционного и функционального
перехода вещества, энергии и информации на качественно новый уровень их
системной организации. Диктат информационной субстанции подчинил движение
потоков вещества и энергии своей воле, а направленность эволюционных процессов
оказалась изначально подчинена информации. Отсюда, как следствие, вытекает
возможность существования и иной информационной субстанции, возможно в другом,
более всеобъемлющем формате и в другом, более совершенном материальном
наполнении. А существование информационных субстанций в
молекулярно-биологическом исполнении такого предположения не исключает. Таким
образом, в своих суждениях мы можем исходить от полного отрицания и неприятия
информации – до глубокого признания её могущества и величия. Как мы видим,
гипертрофированный односторонний подход к молекулярным биологическим проблемам
может быть не только физико-химическим, но и информационным. И это несмотря на
то, что многие биологи не признают участия информации в биохимических
процессах. Информационный подход, естественно, не отрицает достижений биофизики
и биохимии в изучении живой материи, а, наоборот, на основе физико-химических
закономерностей предполагает дополнительное понятие – информационной
составляющей живого. А сама информационная составляющая, кроме своего прямого
назначения, в молекулярной биологии должна стать связующим звеном и фактором
интеграции различных свойств и характеристик живой формы материи, в том числе,
и физико-химических. Биосфера появилась благодаря тем разнообразнейшим
информационным молекулярно-биологическим технологиям, которые используются
информационными субстанциями для поддержания своего существования, развития и
воспроизведения. Поэтому главнейшей сущностью всего живого на Земле стала
информация и информационные взаимодействия. Даже весь биотический круговорот
вещества и энергии на Земле основан и обеспечивается только информацией. Однако
заметим, – все приведённые здесь идеи и гипотезы полностью доказуемы и каждой
из них вполне можно посвятить многочисленные статьи и научные работы. Итак,
самая активная оболочка Земли – биосфера, по своей сути, есть результат
длительного эволюционного развития информационных субстанций и их
молекулярно-биологических технологий. Следовательно, сущностью всего живого
является информация и информационные взаимодействия, а жизнь и эволюция
являются процессами взаимосвязанными и целенаправленными. Естествознание уже
давно занимается загадками жизни и тайнами биологической эволюции. К примеру,
доминирующая в науке дарвиновская теория эволюции, в своей основе предполагает
отбраковку неудачно сконструированных образцов живых организмов, что, якобы, и
является движущей силой развития. Однако отделы технологического контроля
существуют не только в живой природе и, как мы знаем, не они являются
разработчиками и конструкторами годных к применению изделий. Что же тогда
является причиной движущих сил, порождающих необузданную генерацию живой
материи и ошеломляющее разнообразие жизни? Ответ должен быть однозначным.
Автору он видится в наличии самой биосферы. Биосфера – это сложнейший системный
информационно-функциональный уровень организации бесчисленных видов и форм
молекулярно-биологических субстанций, функциональная деятельность которых носит
характер обмена вещества, энергии и информации между ними и окружающей средой.
Это именно та суперинформационная сфера, которая имеет свой порядок
взаимодействий и взаимоотношений, определяющий и необычайную многовариантность
генерации различных молекулярно-генетических систем и общую направленность
эволюции. Только сама суперинформационная сфера и бесчисленные информационные
субстанции, с их удивительной способностью к самоуправлению, саморазвитию и
самовоспроизведению, могут быть факторами и движущими силами биологической
эволюции. В живом веществе, как оказалось, заключены не только валентные и
невалентные силы и связи, определяющие характер биохимических и информационных
взаимодействий, но также и те элементарные внутренние силы саморазвития, которые
делают возможным возникновение большого числа различных вариантов форм,
позволяющих осуществить процесс селекции. Поэтому основной функцией живой
материи стала системная организация и интеграция в её структуре органического
вещества, химической энергии и молекулярной биологической информации. Только
эта триада составляющих, в виде их структурно-функционального единства
(“слияния”), оказалась приспособленной к обеспечению процессов движения и
развития биологической формы материи. Удивительно, но и сама биологическая
эволюция не стала последним критерием и оптимум развития
молекулярно-биологических информационных субстанций, а преподнесла новый
сюрприз. Им стал Homo sapiens – человек разумный. Именно выделение человека из
царства животных с помощью орудий труда, а затем становление его как человека
думающего и созидающего преподнесло новый эволюционный феномен. По всей
вероятности, процесс биологического усложнения человека природой себя исчерпал
и как новый способ его развития явился процесс его умственного и
интеллектуального развития. А биосфера, через деятельность людей, постепенно
стала трансформироваться в сферу разума, которую ученые назвали – ноосферой. С
началом своего обобществления человек получил способность к умственной и
духовной деятельности, накоплению необходимых знаний и навыков, то есть получил
возможность деятельности в сфере разума – ноосфере. Это обеспечивалось разными
способностями и талантами людей к различным видам деятельности и творчества,
которые стали относиться к процессам виртуальным. Следовательно,
интеллектуальные и виртуальные процессы, по своему характеру, стали еще одним
из способов развития человека. А интеграция этих способностей и талантов в
общественную жизнь постепенно вела и к развитию самого общества. Последовавшая
дифференциация общества по отдельным сферам знаний, областям наук, искусств и
трудовой деятельности в значительной степени способствовала эволюционному
развитию ноосферы, как сферы разума человека. Поэтому ноосфера, в своей
совокупности, стала представлять собой ничто иное, как новый виток развития
биологических информационных субстанций. Творческая деятельность человека, как
индивидуальная, так и общественная, уже не выглядит какой-то загадкой, а
является закономерным эволюционным событием и, в свою очередь, становятся
фактором дальнейшего эволюционного развития нашего мира. Для реализации этих
способностей человеку не потребовалось никаких высших нематериальных сил и
воздействий. Все интеллектуальные данные человека, способность к мышлению и
творчеству стали обеспечиваться информационно-функциональными возможностями его
мозга. Причем, способность к мышлению и интеллектуальной деятельности была
достигнута не только за счет более высокого уровня организации информационных
компонентов, составляющих мозг, но и за счет более высокой активной их
информационно-функциональной деятельности. Поэтому человек и его мозг
становятся именно той высшей информационной биологической субстанцией, которая
обеспечила себе новую, более высокую форму существования – сознательную, умственную,
духовную, разумную, интеллектуальную и творческую. Только на этой базе
постепенно формируется коллективная воля и коллективный разум человеческого
общества. Все мы – люди, животные, растения и вообще весь наш живой мир
развились на базе информационно-биологических субстанций, которые в свою
очередь были сформированы в течение многих сотен миллионов лет на основе
вещества, энергии и информационных взаимодействий. Как мы видим, в нашем мире
нет информации и информационных сообщений вне их материального наполнения. А
источником развития ноосферы, точно так же как и биосферы, стала
молекулярно-биологическая информационная субстанция, только на более высоком
уровне её развития. Следовательно, направленная эволюция биосферы и ноосферы
обеспечивается только информацией, которая как некая невидимая и неведомая
субстанция не только незримо присутствует во всём и вся, но и руководит нашим
бытием и сознанием. Заметим, что развитие ноосферы принесло нам новый, но уже
ожидаемый информационный сюрприз, – новый феномен в виде появления техносферы.
И это уже нам видится как закономерный и целенаправленный этап общего процесса
развития ноосферы. Как мы видим, ничего не может возникнуть из ничего и вдруг.
Для этого требуются различные этапы и уровни развития – эволюция одного
качества вещества, энергии и информации для перехода их в другое более высокое
качество. Вплоть до их полного функционального слияния, как это случилось на
уровне живой материи, когда путём пошагового объединения было достигнуто
наивысшее их качество – “живое” состояние. Здесь уже практически не различишь,
где в структуре живой материи вещество, а где энергия или информация. Не
поэтому ли биохимия и молекулярная биология рассматривают живое только с
вещественной, биохимической точки зрения? И ведь, действительно, информация
закодирована в структуре живой материи на молекулярном уровне, поэтому её
тождественно можно рассматривать как вещество, имеющее определённую
последовательность молекулярных мономеров. А процесс образования энергии тоже
можно представить как синтез ещё одного вещества – АТФ, – тождественно
представляющего энергию. Это и есть феномен триединства, то есть стадия такого
партнёрства трёх активных составляющих – вещества, энергии и информации,
которое доходит до фазы их функционального слияния в одно целое. Этот феномен и
создаёт для исследователя иллюзию того, что в живой материи, кроме вещества,
нет ничего. Возможно, поэтому в изучении биологической формы движения материи
до сих пор господствует лишь одно физико-химическое направление. Однако истина,
как известно, рождается только в мировоззренческих дискуссиях. Следует обратить
внимание, что аналогичным путём идёт развитие и техносферы, когда сначала
возникли орудия труда, затем из орудия труда, – путём объединения с
энергетической составляющей возникают машины, а, затем, и автоматы с
главнейшими составляющими – вещества, энергии и информации. Заметим, что в
техносфере ещё далеко не достигнута та желаемая степень “слияния” важнейших
составляющих, которая была достигнута живыми системами. Поэтому, чтобы
обеспечить возможность дальнейшего развития техносферы – средства производства
должны быть полными автоматами. Ясно, что развитие производительных сил в эпоху
больших научно-технических достижений и средства производства, содержащиеся в них,
требуют единства вещества, энергии и информации на новом, более высоком и более
совершенном уровне. В техносфере нет ничего, что было бы более содержательнее и
более значимее, чем информация и информационные технологии, воплощенные и
реализованные в различных её материальных видах и формах. С развитием
микроэлектроники, компьютерной техники, интернета, телевидения, связи и других
мощных средств информатики постепенно формируется общественное сознание и воля,
многократно усиливается коллективная интеллектуальная мощь человечества и
возникает понятие инфоноосферы. При этом эволюция техносферы и инфоноосферы
идёт более целенаправленно, а закономерность её, как общего процесса развития,
становится ещё более наглядней и очевидней. Однако взаимодействие человека и
инфоноосферы, как один из способов существования “высшей формы информационной
молекулярно-биологической субстанции”, становится уже процессом
интеллектуальным и виртуальным. Как мы видим, эволюция – это закономерный
переход одного уровня системной организации вещества, энергии и информации на
другой более высокий уровень. Поэтому нельзя функционально отделить друг от
друга биологические, духовные, общественные, технические, научные и другие
процессы последовательного развития. В связи с этим, биосфера, ноосфера,
техносфера и инфоноосфера становятся закономерным следствием направленной
эволюции информационных субстанций и их технологий. Все они являются
эволюционными ветвлениями одного древа, корнями уходящего в древние
информационные молекулярно-биологические технологии, явившиеся результатом
развития первичных информационных субстанций. Некоторые биологи отрицают факт
существования молекулярной информации и особенно факт её участия в различных
химических и биологических процессах. А на самом деле, как оказалось,
информационные субстанции и их технологии так заполонили нашу планету, что
можно сказать – информация во всеоружии осуществляет планетарный диктат и
правит нашим миром уже многие сотни миллионов лет. Причем, как мы видим, самый
главный и основной её массив – необъятный “айсберг” информационных
молекулярно-биологических технологий, лежащий в основе существования и развития
биосферы, наукой пока еще не выявлен, поэтому ни практически, ни теоретически
еще не исследован и не освоен. Это, по мнению автора, и есть то безбрежное
“целинное поле”, которое самой природой предназначено для развития нового в
науке направления – “Молекулярной и биологической информатики”. Все загадки
биологической формы материи, видимо, кроются в таком уникальном явлении, как слияние
в одно структурно-функциональное целое трёх важнейших её составляющих –
органического вещества, химической энергии и молекулярной информации. А
информация, внедрившаяся в структуру биоорганического вещества, стала той
организующей и системной силой, которая гарантировала их функциональное
единство и движение по различным ступеням развития. Приходится признать, что
первый, фундаментальный уровень развития информационных субстанций и технологий
на Земле был реализован на молекулярно-биологической основе. С тех пор
важнейшей сущностью на Земле стала информационная субстанция, а информация, в
связи с этим, как одна из главных составляющих нашего мира, действительно стала
основой нашего мироздания. В связи с этим, на повестку дня ставитcя вопрос о
новой, обобщающей информационной теории эволюции нашего мира.
Список литературы
1.
А. Ленинджер. Основы биохимии. Пер. с англ. В 3-х томах – М: Мир, 1985.
2.
Ф.Айала, Дж. Кайгер. Современная генетика. Пер. с англ. В 3-х томах – М: Мир,
1988.
3.
Ю. Я. Калашников. Основы молекулярной биологической информатики. – М., 2004. –
66с – Депонир. в ВИНИТИ РАН 13.04.04, №622-В2004, УДК 577.217:681.51
4.
Ю. Я. Калашников. Ферменты и белки – это молекулярные биологические автоматы с
программным управлением. – М., 2002.–25с. – Депонир. в ВИНИТИ РАН 21.05.02,
№899-В2002, УДК 577.217:681.51
5.
Ю. Я. Калашников. Концепция информационной молекулярно-биологической системы
управления. – М., 2005.– 88с. – Депонир. в ВИНИТИ РАН 14.04.05, №505-В2005.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.sciteclibrary.ru