Теория информационного устройства живого
ИНТЕРНЕТ ВНУТРИ НАС Ренат Ибадулин окончил Военно-медицинскую академию. Судьба военного врача кидала его от Дальнего Востока до Москвы. До выхода в 1988 г. в отставку в звании полковника медицинской службы возглавлял в течение 12 лет военно-медицинский факультет усовершенствования врачей, ныне Государственный институт усовершенствования врачей Минобороны России. Сейчас работает заместителем главного врача Московского городского центра дезинфекции (МГЦД). Он Заслуженный врач РФ, имеет учёное звание доцента. Беседу вёл Юрий Блиев, обозреватель "МГ" - Как Вы бывший военный врач, организатор с большим ста-жем вышли на теоретическую проблему устройства живого ? - Каждый из нас в мыслях не раз обращался к этой теме, часто сомневаясь в справедливости гипотез спонтанного появления живого и теории эволюции. Навсегда сохранилось чувство изумления от "ума" компьютера после знакомства с его устройством и работой. Бурю мыслей породило исследование генома человека и других организмов, не оправдавшиеся сенсации, прогнозы и парадоксы. Впечатления, слившись, подвигли вновь читать биологию, затем информатику, искать в доступном пространстве всё, что касалось генетики, геномики, генов. Вскоре понял, что клетка и компьютер работают на основе общих информационных правил. - Но это надо доказать ! - Конечно. Вначале, используя сравнения и аналогии, убедился, что клетка имеет строение типичное для компьютеров. Мембрана, как корпус компьютера, защищает внутреннее содержимое клетки от внешних воздействий и служит местом для подключения устройств ввода - вывода, роль которых выполняют рецепторы. Функцию материнской платы несёт цитоплазма, удерживая органеллы клетки в нужном положении и связывая их между собой. А вот и "сердце" клетки - ядро, хромосомы, гены, нить ДНК у про-кариот, выполняющие главную функцию по обработке информации, хранению долговременной и оперативной памяти, как винчестер в техническом компьютере. Аналогично переносным носителям информации - жестким и гибким дискам, в клетке интенсивно работают подвижные носители - это РНК, белки, прионы. Отличительной особенностью любой информационной машины является наличие часов и источника энергии. В клетке количество делений и время отсчитывают теломеры, а митохондрии обеспечивают энергией в виде АТФ. Молекулярная электроника опередила биологические отрасли наук, подтвердив предсказанную ранее миниатюризацию компьютеров, возможность использования в силу своей структуры и свойств многих органических молекул, в том числе и ДНК, в качестве транзисторов, триггеров, логических элементов и создания на их основе информацион-ных машин. Лабораторные варианты органического компьютера существуют, программное обеспечение для них также обязательно. - Какие ещё факты свидетельствуют об информационной состав-ляющей клеток ? - Мне представляется самым весомым аргументом геномный парадокс, проявления которого до сих пор традиционными способами не могут быть объяснены. Оказалось, что структура генов не всегда определяет их свойства. Не подтвердились положения "ген - признак", "ген - функция", "ген - заболевание". Один и тот же ген на разных этапах развития организма может выполнять разные функции. В генной сети функция гена может отличаться от функции изученной в изолированном состоянии. Много генов, которые "молчат", их свойства не известны. Общие по структуре гены могут контролировать развитие разных вариантов клеток. Ген человека и дрозофилы вырабатывает один и тот же сигнал - белковый лиганд для клеток мезодермы, контролируя образование крыльев мухи и парных конечностей человека. Начальные этапы миогенеза осуществляются набором генов, общих у дрозофилы, низших и высших животных и млекопитающих, включая человека. Число и организация НОХ-генов на хромосомах одинаковы практически у всех млекопитающих. Один и тот же ген может кодировать несколько белков, а одному и тому же варианту белка могут соответствовать несколько генов. ДНК - дупликации, какую роль они играют и почему так разнятся геномы шимпанзе и человека по этому признаку? В Вашем обзоре ("МГ", №77 - 5.10.2005, с.14) отмечено, что у человека и шимпанзе одни и те же гены имеют в разных органах разную активность. Это за счёт разных программ, которые определяют существенные различия между биологическими видами. Теперь о парадоксальном количестве генов и "лишней ДНК" у разных биологических видов. У нематоды, (размером около 1мм.), генов 19903, у рыбки фугу (около 10 см) - 33609, крысы примерно 25000 и человека - 30000; соответственно некодирующей ДНК ("лишней, эгоистичной, мусорной") в % - 25, 16, 75, 97. Чем выше организован организм, тем меньше генов в его геноме и больше не кодирующей части нуклеотидов, чем сложнее процессы, тем меньше требуется генов для обеспечения жизнедеятельности. И, конечно же, по геномам не наблюдается никакого эволюционного ряда в развитии организмов. - В "мусорной" части ДНК много одинаковых повторяющихся последовательностей нуклеотидов. Есть ли здесь информационный смысл ? - Предположение, основанное на развитии информационных техно-логий, уместно. Сейчас показано, что если на одной интегральной схеме штампуются микропроцессоры, места для хранения информации и другие элементы конструкции компьютера, то его производительность при сокращении размеров значительно повышается. Не надо "ходить" далеко за информацией, тратить лишнюю энергию. Огромное информационное пространство ДНК требует, чтобы вокруг генов концентрировались свои процессоры для работы с информацией, места для её хранения, оперативной и долговременной памяти, что обеспечивало бы и последовательную и параллельную работу по анализу поступающей информации и выработке ответных решений и команд. Этим достигается быстродействие и дублирование на случай "внештатной" ситуации. Возможно, что нуклеотидные повторы и ДНК - дупликации как-то специализированы по информационным функциям. - А каковы существенные отличия биологических компьютеров от технических ? - Высокая надёжность за счёт стабильности органических соедине-ний и наличия системы многоуровневой защиты от повреждения носителей и искажения собственной информации. ДНК самая стойкая к тлению молекула, а апоптоз самый эффективный механизм защиты. Огромная производительность, исчисляемая триллионами операций в секунду. Органические молекулы способны мгновенно изменять своё состояние под воздействием лазера, видимых частей светового спектра, звука, радиоволн. Наверное, не случайно двадцать аминокислот, участвующих в построении белков, в живом "левые", при изменении положения аминогруппы в углеродной цепи, им может быть доступна функция двоичной системы исчисления. Часть молекул могут генерировать лазерные отстрелы, выполнять функции хроматофоров, светодиодов, преобразователей сигналов. Геномы светятся, издают звуки, генерируют радиоволны определённых диапазонов, что регистрируется приборами. Приведенные рассуждения позволили дать одноклеточному орга-низму и клетке информационное определение. Это органические замкнутые информационные машины, работающие на основе сложного программного обеспечения, определяющего их структурно-функциональную организацию, видовую принадлежность, целевые механизмы гомеостаза, воспроизводства себе подобных, с автономным энергетическим обеспечением и счётчиком времени. Я избегаю термина электронно-вычислительная машина, потому что в клетке при обработке информации поток электронов не используется, и это не вычислительная, а логическая машина. - Но термин "биокомпьютер" я встречал задолго до вашей публикации. - Да, но в очень вольных интерпретациях. Всё, что не укладывается в приведенное выше определение, биокомпьютерами не являются, в том числе вирусы. На заре компьютерной эпохи биокомпьютером называли высокоорганизованные организмы. Затем представители определённых профессий считали компьютером мозг, с развитием генетики и геномики - перешли на геном, даже говорили о ДНК-компьютерах. Сегодня специалисты, исследующие информационные свойства воды, называют её "биокомпьютером живого". Вода, хотя и обязательная, но только составная часть биологического компьютера. В клетках, где информационные процессы превалируют, в частности в нейронах, воды до 90%, в волосах и ногтях её всего 8-10%. - А как же организмы или мозг ? А вот многоклеточные организмы состоят из биокомпьютеров, скомпонованных и объединённых по принципам информационной сети. - Но как объединяются биологические компьютеры, составляющие организм ? - На помощь вновь приходит порождение информационной эпохи - созданная человеком глобальная информационная сеть Интернет. Главным условием для функционирования сети является совместимость всех компьютеров по техническим параметрам и программному обеспечению. В каждом организме клетки идентичны по структуре и имеют абсолютно одинаковое программное обеспечение. Исключение составляют эритроциты, они не имеют ядра и лишены информационных функций. В сети также необходим механизм для поддержания порядка и ор-ганизованности, который обеспечивается серией технологий и протоколов Интернет. Назовём только часть из них. Transmission Control Protocol (ТСР) - вы не войдёте в сеть, не зарегистрировавшись у провайдера. Протоколы единой информационной паутины - в живом подобных протоколов и программ должно быть значительно больше, учитывая сложность, многофункциональность процессов и количество составляю-щих сеть биологических компьютеров. Человек это 14 трлн биокомпьюте-ров, в полтора раза больше, чем звёзд в двух галактиках вместе взятых - Млечном пути и Туманности Андромеды. Главная особенность Internet - это серверы на различных участках в сети. Это те же компьютеры, только предназначенные для обслуживания других компьютеров. Они, имея свои программы, напоминают нейроны с их удивительными функциональными возможностями. Их у человека 20 млрд. Чем выше организован организм, тем выше функциональные возможности нейронов. К примеру, у нематоды каждый нейрон приходится на 5 соматических клеток, у человека на 5000. Модем с соответствующей программой позволяют войти в сеть, осуществлять удалённое соединение, загрузку файлов из компьютера в сеть и обратно - из сети в компьютер, обеспечивать регистрацию, смену протокола и другие функции. Бесспорно, это аналог синапсов, которые обеспечивают контакты между клетками. Информационная система человека на сегодня - вершина технологии. Интернет в сравнении с ней находится в зародышевом состоянии, его возраст около 40 лет. Основное отличие это огромная разница по количеству и мощности составляющих компьютеров, по сложности, многослойности и разнообразию программ. Считается, что для развития информационных сетей существует лишь два ограничения: быстродейст-вие компьютеров и пропускная способность, связывающих их каналов. Так что перспективы развития у Интернета огромные. Но сегодня ни один из компьютеров, ни информационная система, созданные человеком, не в состоянии повторить работу биологического компьютера и самого простого многоклеточного организма. - Каковы же главные выводы из Ваших рассуждений ? - Нельзя познать живое без изучения его информационной составляющёй, как и бесперспективно, искать живое и жизнедеятельность вне клетки. Информационная составляющая живого неизменна, геномы организ-мов стабильны и имеют многовариантную защиту. Изменчивость геномов и программ угрожала бы гибелью не только особям, но и биологическим видам. Эволюции, как её трактует классическая биология, не могло быть, мутации не наследуются, а "лечатся" информационной системой живого. Все организмы не приспосабливаются, а противостоят факторам среды и способны к научению на основе собственного опыта. И организмы, и их репродуктивные способности программировались, создавались, возникали одновременно. Это один из многочисленных прогностических целевых цикличных процессов, присущих живому. Извечной проблемы "курицы" и "яйца" просто не существует. Темпы развития информационных технологий, особенно молекуляр-ной электроники, удивляют - за 60 лет от вычислительных залов до молекулярного компьютера. Удивляют учёных короткие по эволюционным меркам промежутки времени, за которые усложнялись биологические виды, необъяснимые мутациями. Создавая информационные устройства, человечество, возможно, повторяет уже кем-то пройденный путь. Информационная составляющая как основа каждого живого орга-низма существует ! Однако сегодня нет отрасли знаний, методология, цели и методы исследований которой могли бы найти ключ к информационной части и информационным процессам в живом. Пора лечить очень распространённый хронический недуг цивилизации - "флюс" односторонности узких специалистов ! Нужна информацион-ная биология, как новая интеграционная наука, которая вобрала бы в себя современные информационные, технические, биологические, медицинские знания, достижения физики, химии и поставила бы задачу познать информационную суть живого. Здесь кроется самая тайная из тайн и самая загадочная из загадок устройства нашего мира ! | |
На первую страницу |
|