Каждому историческому этапу в науке соответствует свой уровень знаний и свой уровень проникновения в суть событий. Когда-то Земля держалась на трёх слонах и содрогалась, когда хотя бы одному из них хотелось почесаться. Затем Земля была центром Вселенной, и «всё вращалось» вокруг неё. Со времён Коперника известно, что Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца, а вот живое как было чудом, созданным то ли божеством, то ли обожествленным естественным отбором, так и остаётся загадкой для цивилизации 21 Века. Планет подобных Земле только в Галактике «Млечный путь» учёные исчисляют несколькими миллиардами! Но организмов пока нигде не обнаружено. Это проблема для вечности.
Наше время примечательно тем, что интерес к живому, к его возникновению и жизнедеятельности растёт во многих отраслях наук, не относящихся к биологии, во всех слоях общества. Это закономерно. Не разгаданная тайна живого появилась на Земле задолго до человека и уже многие тысячелетия существует в нас. Сегодня приходит понимание того, что от уровня знаний о себе и окружающем нас органическом мире во многом зависит будущее всего человечества. Проблемы живого, экология, медицина, здравоохранение стали частью многих отраслей науки. Повышенное внимание к ним появилось у политиков и руководителей государств. 8 февраля 2018 года в Новосибирске во время заседания Совета по науке и образованию, посвященного вопросам глобальной конкурентоспособности российской науки, Президент РФ В.В. Путин отметил, что в науке надо добиваться настоящего прорыва. Отечественные учёные сделали значительный шаг вперёд в таких междисциплинарных областях, как наука о жизни, где исследования ведутся на стыке биологии, химии, генетики, медицины, биоинформатики, физики. «Геномные исследования позволят создать принципиально новые возможности для диагностики и лечения многих заболеваний». Но это не совсем так. Многолетний опыт показывает, что структурные исследования без информационной составляющей часто не приносят прогнозируемых учёными результатов. С Президентом не поспоришь, а биологи от дискуссий подобного рода уклоняются.
В обращении к Федеральному собранию глава государства отметил, что в наш век технологии развиваются невероятно быстро, и тот, кто сможет «поймать» эту волну, будет успешным. Тот же, кто не сумеет этого сделать, будет накрыт этой волной, «утоплен».
Прогрессивны призывы учёных шире использовать так называемый конвергентный подход, природоподобные технологии. «мегасайнс». Мегасайнс-проекты - это научные установки национального и мирового масштаба для решения принципиально новых фундаментальных и прикладных задач. Если не полностью, то в какой-то степени, мои выводы 1999 года: от анализа к синтезу, для биологии и медицины нужны интегрирующая теория и новая дисциплина – информационная биология, совпадение принципов устройства технических и биологических компьютеров, как информационных устройств («Информационные основы живого», Москва, 1999), совпадают с этими взглядами. Надо ли объединять нано -, био -, инфо - и когнитивные технологии в новую дисциплину (НБИК)? – вопрос для обсуждения, а вот переход в развитии естественных наук к нано размерам, от анализа к синтезу, сближение и взаимопроникновение неорганики и органического мира в живом, междисциплинарный подход вместо узких специализаций – перспективен и необходим.
Для достижения научно-технологического прорыва нужны новые исследования «природных процессов», в первую очередь процессов жизнедеятельности организмов. Технологически организмы намного опережают устройства, созданные человеком. Подобный поворот возможен только на новой теоретической платформе. Потребуются новые идеология и технологии, качественно новые экспериментальные установки, «напрямую исследующие, наряду со структурами живого, и процессы их функционирования». Они позволят в режиме реального времени изучать быстрые химические и биохимические реакции, моделировать их. Первые образцы таких приборов созданы, но их возможности пока недостаточны для решения крупных, тем более, фундаментальных задач.
Междисциплинарный подход в науках о живом мог бы успешно реализоваться на принципах «мозгового штурма», о которых напомнил Президент РАН А. М. Сергеев. Если бы эта форма познания с участием иностранных и отечественных учёных регулярно применялась в биологических отраслях, и не только биологов из разных научных направлений и школ, но и учёных в области информатики и информационных технологий, физиков, математиков, химиков и других, то познание загадочного мира живого значительно приблизилось бы, а, возможно, стало реальностью ХХ1 Века. Сегодня требование времени реализуется, в некоторых биологических лабораториях уже есть математики, биоинформатики, физики, химики.
А какой толчок могли бы придать науке свободные открытые дискуссии по проблемам живого! Известно, что в РАН, в Президиуме академии нет единодушного взгляда на возникновение организмов, эволюцию, естественный отбор и другие проблемные вопросы живого. Возможно ли, без ущерба для истины, продолжать замалчивать сложившуюся ситуацию? Но при этом не допустить повторение печального опыта советской науки 50-х годов, когда доклад академика Лысенко был заслушан в ЦК партии и «единодушно» одобрен, а биологию направили в русло лженауки.
Прошло всего 10 лет со дня издания книги «Теория информационного устройства живого и биология сегодня» (Москва, 2008, стр.151). Аргументы , использованные в книге для обоснования положений о биологических компьютерах и сетях синхронно устарели и требуют уточнения. В статьях, размещённых в интернете и повторенных на этих страницах, предпринята попытка устранить сложившееся несоответствие.
Первоначальный план дать обзор научных фактов и достижений, повлиявших на появление новых взглядов в биологических областях знаний, пришлось отложить. Задача не подъёмная даже для научных коллективов. Выполнить её одному тем более не биологу, а врачу, «самодеятельному учёному - одиночке», невозможно. Научных работ в биологии, претендующих на открытия, не счесть, как и публикуемых материалов и в нашей стране и за рубежом. Не по количеству открытий, а по числу публикаций биология, вероятно, займёт первое место. 30% всех средств, направляемых в науку, поглощают биологические отрасли. Я счёл возможным ограничиться двумя научными направлениями, которые, как мне представляется, наиболее близки к теории информационного устройства организмов. Одно из них совсем не биологическое - информационное, а другое - генетическое.
Прорыв в информационных технологиях и информатике по значимости на первом месте. При уменьшающихся размерах информационных устройств растут их мощности.
Один из первых компьютеров был создан в 40-х годах ХХ века и весил 27 тонн. Если сравнить с современными устройствами, то обычный смартфон по мощности - это как 20 000 таких машин. Самый маленький в мире компьютер собран, в Мичиганском университете, его ширина всего 0,3 мм. И это всего за 70 лет прогресса. Компьютеры везде: от науки и производств до быта. Почти у каждого из нас в кармане устройства с солидным набором информационных функций и солидной памятью, уже с интернетом. Цифровые технологии опоясали весь мир, Понятия типа - цифровая экономика, цифровое образование и т.д. прочно вошли в обиход. В октябре 2017 года состоялась Всероссийская конференция «Взгляд в цифровое будущее». На конференции обсуждались вопросы использования информационных технологий для улучшения качества жизни и условий ведения предпринимательской деятельности, применению индустриального интернета в развитии городов, созданию и развитию информационных систем в государственно-управленческом секторе, внедрению технологий на базе геологических данных в различных отраслях. О цифровом будущем биологии речь не шла. В тоже время книг и статей с названием «Квантовая биология», или близким к нему по смыслу, издано немало. Описаны квантовые эффекты в биологии. Есть необоснованные высказывания, что человек – это квантовый биокомпьютер. Хотя квантовой биологии, как отрасли науки, ещё нет, это не совсем физика и совсем не биология.
Если попытаться условно сравнить прорыв в информатике, приняв его за эталон, где уже не единичны исследования на квантовом уровне, то биология находится в эпохе электронной микроскопии.
Не соизмеримо выросли потоки научно-технической информации. Огромные массивы данных, поставляемых масштабными научными исследованиями, в том числе биологией, производством, практикой требуют оперативных вычислений, обработки и анализа получаемой информации в возможно короткие сроки. На помощь приходят мощные суперкомпьютеры.
В мире (2017 год) было 500 действующих суперкомпьютера, из них 233 - в США, 73 - в Китае, 30 - в Великобритании, 30 - в Японии. Россия на 9 месте. Но на обработку данных существуют реальные очереди. Отсюда стимулы к созданию суперкомпьютеров с повышенной мощностью. Самый мощный в мире суперкомпьютер был китайский. Его производительность 93 петафлопс, а это значит, что он может выполнять 93 квадриллиона вычислений в секунду! В нём использовано 1065 миллионов ядер, в американском суперкомпьютере их 560 000. Новейшие чипы для компьютера разработаны и изготовлены в Китае, ранее закупались в США. Китайские разработчики не успокаиваются и планируют в ближайшее время создать новый суперкомпьютер, который будет мощнее TaihuLight в 10 раз!
Но в июне 2018 года появилось сообщение о создании в США самого мощного суперкомпьютера Summit, опередившего по мощности китайский Sunway TaihuLight более чем в два раза. Его пиковая производительность 200 петафлопсов (200 квадриллионов вычислений в секунду). Система способна всего за один час справляться с задачами, на которые у обычного настольного компьютера могло уходить до 30 лет.
Суперкомпьютер Summit состоит из 4608 серверных станций, занимающих общую площадь двух теннисных кортов. Система использует более 9 тысяч 22-ядерных процессоров IBM Power9, в тандеме с 27000 графических процессоров NVIDIA Tesla V100. Потребляемой суперкомпьютером Summit энергии достаточно для электроснабжения 8100 домов. Охлаждение суперкомпьютера каждую минуту требует 18 000 литров воды. Почти фантастика! Но жизнь требует большего.
С гордостью за страну и отечественных учёных воспринимаешь новость о разработке российскими учёными пока самого мощного квантового компьютера из 51 кубита. Созданием квантовых компьютеров, способных работать в миллионы раз быстрее современных операционных систем, занимаются крупнейшие технологические корпорации мира. Расчеты, которые на сегодняшнем суперкомпьютере займут тысячи лет, квантовый может сделать в один миг. Сознание отказывается понять, принять это как реальность. Но для чего нам понадобятся квантовые компьютеры? Сами создатели не знают это наверняка. С их помощью могут быть разработаны совершенно новые материалы, сотни открытий в физике и химии. Квантовые компьютеры — пожалуй, единственное, что может приоткрыть тайну человеческого мозга и искусственного интеллекта.
Сложно устроена архитектура отдельных процессоров и суперкомпьютера в целом. Все они имеют очень высокую степень параллельности, число параллельно работающих процессоров растёт, что требует постоянной корректировка программного обеспечения. Для суперкомпьютеров разрабатываются новые программные комплексы, компоненты которых будут отслеживать работу «железа», контролировать программы пользователей, заниматься анализом огромного объёма данных, прогнозировать вероятные проблемы. Дальнейшая автоматизация этих процессов необходима и очевидна. В живом эти проблемы успешно решены.
На обложке книги представлено фото одного из современных суперкомпьютеров. Большой по площади зал, множество черных шкафов высотой 2 метра, установленные в определённом порядке, «начинённые» многоядерными процессорами, кабелями, которые их объединяют, образуя многокилометровые сети. Теперь включаем воображение и уменьшаем это сложнейшее устройство. до размеров клетки, памятуя о его трёх составляющих - «железо» - миллионы процессоров (ЭВМ), программное обеспечение и технологии использования этих комплексов. Огромная разница в размерах и материалах, не мешает увидеть поразительное сходство клетки и суперкомпьютеров, как информационных систем. Только живое опережает, оно полностью автоматизировано, каждая клетка имеет свой автономный энергетический механизм и удивительную синхронизацию всех процессов. Если скорость физических и химических превращений в клетках составляет доли фемтосекунд(!), то информационный механизм, контролирующий и регулирующий эти процессы, должен работать с опережением! Эти минимальные знания с долей фантастики позволили сделать вывод, что клетка мощная нано-органическая квантово-оптическая информационная супермашина, архитектонику которой пытаются повторить конструкторы технических суперкомпьютеров.
Неужели кто-то допускает, что такое могло появиться случайно, а многоклеточные организмы результат простого слияния одноклеточных, существовавших рядом. Что же тогда мозг?
Генетика – другое научное направление на рубеже веков и первого десятилетия ХХ1 Века, оказавшее огромное влияние на многие отрасли наук, и конечно, на воззрения биологов, физиологов, нейробиологов, биофизиков, биохимиков, даже философов. Постулат, что гены определяют всю наследственную информацию, вызвал исследовательский бум. Открытие генов и их функций, расшифровка геномов сопровождались восторженными оптимистичными прогнозами. Для информационной природы живого из всего арсенала генетических открытий наиболее значимыми стали обнаружение в 2007 году в везикулах нуклеиновых кислот, возможность преобразования обычных клеток в плюрипотентные стволовые клетки, открытие регуляторных ДНК энхансеров (англ. enhancer - усилитель, увеличитель). Эти небольшие участки ДНК после связывания с ними факторов транскрипции, стимулируют транскрипцию с основных промоторов гена или группы генов. Энхансеры не обязательно находятся в непосредственной близости от генов, активность которых они регулируют, и даже не обязательно что бы они располагались с ними на одной хромосоме. Любопытно, что если из десяти энхансеров, управляющих работой генов, необходимых для развития конечностей, удалить любой, то это никак не повлияет на нормальное развитие конечности. В геномах млекопитающих число регуляторных участков ДНК — энхансеров - на порядок превышает число белок-кодирующих генов.
Создаётся энциклопедия функций генов человека. В 2014 году появился атлас активности генов в клетках и тканях человека. Наверное, работа очень важная, но ещё много генов не описано, а функции многих известных генов не установлены.
В генетику и геномику ворвался микрогеном. Так неудачно назвали 3 или 4 килограмма микроорганизмов, обитающих в организме человека. Геном каждого микроорганизма понятен, а чей же микрогеном, не являющийся частью организмов? Поспешно его объявили новым органом человека. Но это не так, биологическому понятию – «орган» микрогеном не соответствует.
Появление новых отраслей в биологии создаёт впечатление, что возможности научных коллективов, ресурсы и материально-техническая база организаций безгранична. Имеет место проект по изучению метаболома, а это все специфичные и неспецифичные метаболиты в различных тканях и органах человека. Вот ещё новая отрасль - метагено́мика. Раздел молекулярной генетики, в котором изучается генетический материал, полученный из образцов окружающей среды. Метагеном.-набор генов всех микроорганизмов, находящихся в образце среды.
В интернете можно встретить ссылки на такие новые направления в биологии как митогеномика, митоинженерия и митотехнология. Поисковые системы на запрос «митогеномика» автоматически устраняют орфографическую ошибку и выдают информацию о «метагеномике». Митоинженерией называют направленное воздействие на митохондрии с целью регулирования их функций. Митотехнология - это метод, позволяющий доставлять требуемые вещества в клетку во внутреннюю мембрану митохондрий с точностью до нескольких нанометров. Создаётся впечатление, что в биологии становится тесно для новых терминов.
Революционным назван прорыв в области олигонуклеотидного синтеза. Синтез искусственных генов стал возможным благодаря созданию высокопроизводительных синтезаторов генов, в которых использованы микро - и нанофлюидные системы. Сегодня есть приборы, позволяющие быстро «собирать» искусственные гены, бактериальные и вирусные геномы, аналоги которых в природе отсутствуют. Технология олигонуклеотидного синтеза позволяет одновременно синтезировать 4–8 тыс. разных олигонуклеотидов. Микрочиповый реактор фирмы Febit Gmbh состоит из 8 независимых фрагментов, на каждом из которых одновременно синтезируется до 15 тыс. разных олигонуклеотидов. За сутки таким образом можно получить до полумиллиона олигонуклеотидов. Но для чего? Ожидать, что какой-то из них вдруг начнёт эволюционировать? Или строить неизвестные в природе гены и геномы? Для кого?
Не прекращается поиск генов и расшифровка геномов. В 2018 году британские ученые обнаружили ген счастья. Выяснилось, что люди, в чьем генетическом коде присутствует сразу две копии гена 5-HTT, полученные от каждого родителя, в два раза реже других людей жалуются на плохое настроение Убедительно ли для характеристики гена? А ген запаха лилий? Могут ли быть гены тех процессов, окончательные результаты которых синтезируются в головном мозге? Сигналы от тысяч (и более) рецепторов органов чувств должны быть опознаны, им надо пройти путь до нейронов головного мозга, претерпев ряд преобразований.
Самым сенсационным открытием стала разработанная технология редактирования геномов CRISPR/Cas9.
Она сразу же, «по закону» биологии «обросла» фантастическими прогнозами. Возможность точечно изменять тот или иной ген, предсказывают академики, «позволит понять взаимосвязь между разными процессами в организме и подойти к пониманию, как ранней диагностики, так и потенциала лечения таких болезней, например, многофакторных, как рассеянный склероз, который сейчас считается неизлечимым». А рак уже излечим?
Но нельзя было не обратить внимания на заявления учёных, которые отмечали, что метод не совершенен и недостаточно точен. В журнале Cell Reports говорится об ошибках редактирования генома системой CRISPR/Cas9. Пока исследователям не удалось создать никогда не ошибающийся метод внесения исправлений в ДНК, что ограничивает возможное применение этой технологии.
В 2017 году в журнале Nature опубликована статья исследователей из Орегонского университета науки и здоровья, которые отредактировали геном человеческих эмбрионов. Но оказалось, что точность CRISPR/Cas9 не стопроцентная: в некоторых зародышах изменения вносятся только в одну копию гена (ген находится в двух вариантах - отцовском и материнском), а в некоторых зародышах редактирование вообще не срабатывает. Замечания вызвали волну протестов, редакцию вынудили отозвать статью, хотя трое из пяти авторов были против этого решения. Прискорбно, если это «пресс» бизнеса.
В 2010 году австралийские медики заявили, что анализ ДНК для выявления предрасположенности к тем или иным заболеваниям, не имеет практического смысла.
Однако, независимо от того, что технология допускает отрицательные результаты, ошибки, неудачи и испытывается на лабораторных животных, изучение человеческих генов и геномов важно и необходимо продолжать. Кроме воспроизводства белков по «трафарету» кодирующих генов, геном каждого организма организует и реализует всю информационную работу клетки в нужное время, в нужном порядке, в нужном месте. При этом нужно учитывать, что это работа не одного какого-то гена, и не двух и не тысяч, это результат синхронного функционирования всех структур нано-информационной мега или супермашины.
Поток новых научных данных в области информатики и технологий, суперкомпьютеров, искусственного интеллекта, о скорости некоторых процессов в организме, исчисляемых фемтосекундами (фемтосекунда-1-15секунды!), противоречивые результаты геномных исследований обусловил необходимость корректировки некоторых концептуальных положений ранее предложенной теории информационного устройства живого.
Жизнь– многочисленные, многовариантные, многоканальные связи между организмами, взаимодействие и борьба за существование, разнообразное и постоянное воздействие на окружающую среду. Жизнь делают организмы. Исследование жизни во всех её проявлениях не равноценно изучению живого.
Живое – это только организмы. Вирусы к организмам не относятся ни по строению, ни по функциям.
Одноклеточные организмы - нано-органические квантово-оптические автоматизированные информационные супермашины, изолированные от прямого воздействия внешней среды, приспособленные к автономному существованию, имеющие собственный энергетический механизм.
Клетка – нано-органическая квантово-оптическая, автоматизированная информационная супермашина, организованная по типу суперкомпьютера, но значительно сложнее его по количеству процессоров, протяжённости каналов связи (кабелей) и по технологии работы с информацией.
Многоклеточные организмы – гипер- и мега информационные сети, созданные из клеток - нано-органических квантово-оптических автоматизированная информационных супермашин, объединённых в единые и функционально неделимые объекты - организмы различного уровня сложности.
Организмы – сложнейшие информационные устройства, не могли появиться спонтанно, их можно было только создать на основе высоко технологичных отраслей науки и техники, при использовании законов кибернетики и информатики. В одноклеточных организмах – нано-органических информационных супермашинах эти законы были учтены уже 3,5 миллиарда лет назад.
Все проявления живого в организмах – это работа рефлексов, сконструированных на основе информационного принципа прямой и по типу обратной связи. Нет организмов без рефлексов, а все рефлексы и их совокупности информационной природы. Организмы сотканы из рефлексов.
Многоклеточные организмы не ведут начало от одноклеточных. В многоклеточных организмах востребованы и реализованы новые целевые установки, более сложные многоуровневые управленческие задачи, потребовавшие внедрения новых сложнейших информационных взаимодействий и, следовательно, разработки нового информационного обеспечения.
Человек не происходит от обезьяны. Объективная реальность исключает спонтанное развитие таких процессов, как постановка целей, закономерный обмен информацией, прямые и обратные связи. Превращение одного биологического вида в другой не может произойти без изменения и усложнения всех структур организма и их информационного содержания. Предполагать, тем более утверждать, что когерентные согласованные преобразования носителей и новых программ могут быть случайными и инициироваться случайными мутациями в работающих без остановок триллионах информационных машин, составляющих человеческий организм - бездоказательно.
P.S.
Статьи сборника не редактировались, они оригинальны. В комментариях автор использовал некоторые материалы, появившиеся в период от их публикации в интернете и до 2018 года. Подготовка статей к печати и комментарии к ним, помогли окончательно сформировать собственное мировоззрение на появление организмов, завершить более чем 20-летний путь к материализации живого на основе материального энергоинформационного креационизма, реализуемого посредством создания нано-органических информационных квантовых супермашин и огромных сетей из них.
Много сомнений вызвал выбор названия книги. Надо ли было использовать слово - «креационизм», термин который в научном мире уже при первом озвучивании вызывает отрицательные эмоции и противостояние? Победило его основное смысловое содержание - созидательное, без религиозной и эволюционной окраски
