Информация как фактор развития и гибели биологических систем и их производных

Часть 1

Введение

Как известно, основой жизни являются информационные программы, записанные в геноме посредством определенных «букв» - химических соединений, именуемых основаниями.

Молекулы оснований, имеющие индивидуальную пространственную конфигурацию и свои особые потенциальные энергетические свойства, именно в силу этих характеристик способны или не способны вступать во взаимодействие друг с другом и с другими органическими и неорганическими молекулами и соединениями.

Программы синтеза белковых молекул записаны в них определенной (как буквы в словах), последовательностью оснований, нанизанных на молекулу рибозы или дезоксирибозы.

Важной особенностью функционирования этих информационных центров является их способность к самоблокированию, суть которого состоит в механизме комплементарности. Дело в том, что входящие в структуру нуклеиновых кислот основания также характеризует особая энерговзаимозависимость, благодаря которой они, находясь в двух антипараллельных цепях, не просто способны к замыканию в пары, а неизбежно создают такие парные соединения.

Такая организация структуры придает ДНК уникальные свойства. Во- первых, каждая одиночная цепь ДНК оказывается продублированной в своем антиподе – комплементарной цепи, что увеличивает надежность сохранения наследственной программы. Во-вторых, та или другая из спаренных цепей работают только тогда, когда это действительно необходимо с позиции рассматриваемого биологического объекта, или вынужденно неизбежно, если складывается ситуация вторжения новых информационных программ в геном извне (например, при оплодотворении или вирусной инфекции).

Таким образом, строгое взаимное соответствие последовательности комплементарных оснований в антипараллельных цепях ДНК создает равновесную систему, фактически «молчащую» информационную базу. Внедрение в одну из таких цепей каких-либо фрагментов ДНК – вирусной или даже собственной (то есть, происходящей из среды собственного организма) природы, нарушает состояние равновесности, что и является ключом, открывающим к ним доступ, который осуществляют информационные РНК, а это и есть начало белкового синтеза.

Так наглядно иллюстрируется биофизический принцип: – «неравновесность
– мера жизни».

Главная Догма Биологии в свете информатики

Как известно, все биологические системы существуют под непрерывным воздействием информационного потока. Главная Догма Биологии (ГДБ) утверждает, что все живое функционирует по принципу предетерминированности.
Иначе говоря, даже процесс индивидуальной адаптации базируется исключительно на реализации программ, уже записанных в геноме.

Схема взаимодействия живого объекта и окружающей среды в этом случае выглядит так:

|Генотропные факторы среды: |Активация генов, продукты |
|сигналы и элементы |которых возвращают систему в |
|информационного потока, |состояние равновесности |
|действующие на ядерную ДНК | |

При этом предполагается, что реестр ответов настолько полон, что способен обеспечить организму неограниченный набор заранее заготовленных средств защиты адекватный информационной сущности любых факторов среды, включая и такие как, например, вновь синтезированные химические соединения, не имеющие аналогов в природе. Так ли это в действительности?

Прежде всего, с позиций информатики как науки, рассматриваемой на модели ДНК, представляется необходимым внести ясность в сами понятия:

- «информационный поток»;

- «сигнал»;

- «элемент информационного потока».

«Расширенное понятие информации выдвинуто кибернетикой - наукой об управлении и связи в живых организмах, обществе и машинах.
Кибернетика формулирует принцип единства информации и управления, который особенно важен для анализа сути процессов, протекающих в самоуправляющихся, самоорганизующихся биологических и социальных системах.

Развитая в работах Н. Винера концепция предполагает, что процесс управления в упомянутых системах является процессом переработки
(преобразования) некоторым центральным устройством информации, получаемой от источников первичной информации (сенсорных рецепторов) и передачи ее в те участки системы, где она воспринимается ее элементами как приказ для выполнения того или иного действия. По совершении самого действия сенсорные рецепторы готовы к передаче информации об изменившейся ситуации для выполнения нового цикла управления.

Так организуется циклический алгоритм (последовательность действий) управления и циркуляции информации в системе. При этом важно, что главную роль играет здесь содержание информации, передаваемой рецепторами и центральным устройством» /Пархомчук А.А., контрольная работа «Новое информационное общество» (по курсу «Современный уровень системного подхода к Природе и обществу»), Гос. унив. Управления Института Национальной и мировой экономики, М.1998/.

Как видим, кибернетический подход к оценке принципов самоорганизации живых систем не вполне близок к представлениям, защищаемым ГДБ.

Во-первых, согласно ГДБ сигналы и элементы информационного потока представляются фактически идентичными понятиями, а во-вторых, концепция предетерминированности даже не обсуждает кибернетический смысл и саму возможность активной ретрансляционной переработки (преобразования) информации, представленной белковой молекулой, в «некотором центральном устройстве». Роль белковой молекулы, таким образом, рассматривается, в лучшем случае, наряду с любым сигналом, получаемой от источников первичной информации (сенсорных рецепторов) только лишь как приказ для выполнения того или иного действия.

Формальным аргументом в пользу такого представления является действительно существующий механизм взаимодействия с ДНК белков - регуляторов активности ядерных генов.