Информация – гениальное изобретение живой природы

времени и пространстве. По крайней мере, до тех пор, пока имеются источники энергии и вещества, подходящие условия для существования и позволяет их программа развития. Удивительно, что все мы: люди, животные, растения и даже бактерии являемся лишь внешними оболочками, – биологическими объектами, приспособленными для выживания и дальнейшего воспроизводства этих информационных субстанций! Вот и получается, что все мы сейчас 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. Однако чрезвычайная информационная насыщенность живого, к сожалению, биологами до сих пор еще не осмыслена и не исследована. 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. Информация… Она до сих пор нам кажется нереальной и неопределимой. Необъятный мир её разнообразен и до сих пор еще не изучен. Но информация 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. В силу этих обстоятельств, можно утверждать, что Жизнь, – это особая системная форма движения, воспроизведения и генерации информации, которая осуществляется на базе использования энергии и вещества. Поэтому первый, фундаментальный уровень развития информационных субстанций и их технологий на нашей планете был реализован на молекулярно-биологической основе. С тех пор важнейшей сущностью на Земле стала информационная субстанция, а информация как одна из главных составляющих нашего мира действительно стала основой нашего мироздания [6]. С этой точки зрения получается, что Жизнь – это такая материальная форма движения, циркуляции и генерации информации, которая целенаправленно связана с преобразованием и обменом химической энергии и органического вещества с целью их функционального и эволюционного перехода в новые виды и формы молекулярной и функционально-биологической информации! С информационной точки зрения можно сказать, что все свои уникальные свойства биологическая форма материи получила благодаря объединению материальных (аппаратных), информационных (программных) и энергетических составляющих в одно структурно-функциональное целое. Однако с другой точки зрения, если принять во внимание, что основным свойством материи являются различные формы движения – физическая, химическая, механическая и иные другие (которые играют фундаментальную роль в её развитии), то вполне можно предположить, что живая материя, также как и сама Жизнь – есть системная, информационная форма движения и циркуляции материи (органического вещества). Информационный уровень развития и существования материи это, несомненно, новый, более высокий уровень её движения и организации. Здесь информация и материя выступают в качестве равных партнеров: информация использует материю в качестве носителя, а материя использует информацию для более высокого уровня своей организации. Так как же теперь быть, какая из формулировок больше соответствует действительности? На мой взгляд, обе эти формулировки имеют право на существование, потому что они не только дополняют друг друга по смыслу, но и каждая по своему, с разных сторон, объясняют уникальную сущность живой материи [6]. Очевидно, что все загадки биологической формы материи кроются не только в системной организации, но и 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 [7]. К сожалению, феномен триединства создаёт для исследователя иллюзию того, что в живой материи, кроме вещества, нет ничего. Поэтому в изучении биологической формы материи до сих пор господствует лишь только одно физико-химическое направление. Между тем, затянувшееся игнорирование биологами информационной составляющей биомолекул до крайности тормозит изучение и исследование живой материи. Отсюда, как результат, наблюдается мировоззренческое отставание и топтание на месте. По всей вероятности, это следствие господствующего влияния культа физико-химического направления, традиционно доминирующего в молекулярной биологии. Удивительно, но до сих пор еще есть биологи, которые упрямо отрицают существование 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. Не заметить этого просто невозможно! Тем не менее, приходится констатировать, что самый главный и основной массив информации – необъятный “айсберг” генетических и информационных молекулярно-биологических технологий, лежащий в основе жизни и развития биосферы, наукой пока еще не выявлен, поэтому ни практически, ни теоретически еще не исследован и не освоен?! [6]. Между тем, нет сомнений, что информация, это тот виртуальный посредник, который с самого начала зарождения жизни, связывает материальную часть нашего мира с нематериальной его частью! В связи с этим, у нас появляется обоснованная возможность говорить о параллельном сосуществовании двух миров. Потому что, хотим мы этого или не хотим, – окружающий нас мир уже достаточно давно делится как бы на два параллельно существующих и взаимодействующих друг с другом мира. Один из них – это безграничный и разнообразнейший по форме материальный мир нашей Вселенной. Другой – это загадочный и ошеломляюще разнообразнейший мир виртуальной информации. Сосуществование и взаимодействие материального и виртуального миров, с самого начала зарождения живой материи, стало не только главной реальностью и смысловым содержанием жизни, но и причиной её бурного развития и широкого распространения. Мы являемся детьми этих двух миров, потому что состоим из материальных и виртуальных компонентов. А информация стала определяющей мерой многих вещей и явлений, она выступила в роли универсального критерия направленности многих природных процессов и, в первую очередь, – процессов биологической эволюции. Приходится только констатировать, что в настоящее время, все биологические, технические, научные, общественные и другие процессы составляют главную содержательную часть этих двух миров. Виртуальный мир существует внутри нас, причем не только благодаря виртуальности молекулярно-биологической информации, но и благодаря её высшим творческим проявлениям, которые особенно ярко проявляются у людей. Таким, как способности человека к сознательному и разумному поведению, к эмоциональным проявлениям, способности к познавательным и созидательным процессам, запоминанию, к интеллектуальному мышлению, к труду, творчеству, духовности и т. д. Безмерно изумляет и вдохновляет, что на виртуальных крыльях информации, берет старт с нашей планеты Жизнь – великое чудо Вселенной. Буйным цветом различных красок расцвела Биосфера Земли, а за ней на тех же удивительных крыльях информации поднимается Техносфера, Ноосфера, Инфоноосфера. И трудно теперь представить, что же еще будет дальше?

6. Зарождение информации. Ни для кого не секрет, что мы живем в бесконечном по времени и пространстве, и разнообразном по форме материально существующем мире. Мы знаем, что наша планета Земля, которая вместе с Солнцем и нашей Галактикой мчится во Вселенной, существовала не только до появления человека, но и задолго до появления самой жизни. Что же мы увидим, если мысленно вернемся в те далекие времена, которые являются для нас необъятной временной бездной, – тайну небытия, мрачные безжизненные просторы нашей планеты или зачаточные формы жизни? Ясно, что ни о какой информации тогда не могло быть и речи. Все физические процессы развития в те далекие времена шли только по законам материального мира. И только сейчас мы начинаем понимать, что с помощью косной природы Земли и космоса, и энергии Солнца, в течение миллиардов лет, длительно и постепенно готовились условия для возникновения двух удивительных феноменов нашего мира – Информации и Жизни. “Согласно теории Опарина, под воздействием электрической энергии грозовых разрядов или тепла, выделявшегося в результате вулканической деятельности, происходила активация метана, водяных паров и других компонентов первичной атмосферы, так что они вступали в реакции друг с другом, приводившие к образованию простых органических соединений. Считают, что эти соединения могли конденсироваться и растворяться в первичном океане, который постепенно, в течение столетий, обогащался простыми органическими соединениями самых разных типов. В этом теплом растворе некоторые органические молекулы более активно взаимодействовали друг с другом, образуя при этом более крупные комплексы и структуры” [2]. Кстати, такую химическую эволюцию можно воспроизвести и в лабораторных условиях. Известно также, что некоторые простые органические соединения находят и в космических метеоритах, упавших на Землю. Поэтому, не исключен и, вспомогательный вариант – “осеменения” Земли простыми органическими соединениями. Важной вехой и результатом всех этих длительных химических процессов стало появление на Земле определенного набора простых органических молекул (мономеров), которые, как известно, впоследствии стали строительной элементной базой живой материи и, одновременно, тем буквенно-символьным алфавитом, с помощью которого повсеместно стала кодироваться молекулярная биологическая информация. Сейчас эта база представляет собой молекулярный био-логический алфавит, состоящий более чем из 30 молекулярных мономеров (химических букв и символов). В состав этого алфавита входят: 1) восемь нуклеотидов, – “четыре из них играют роль кодирующих букв ДНК, а другие четыре используются для записи информации в структуре РНК” [2]; 2) двадцать различных стандартных аминокислот (химических букв полипептидов), которые кодируются в ДНК и служат для матричного построения белковых макромолекул; 3) несколько жирных кислот (химических символов), – сравнительно небольшое число простых стандартных органических молекул служащих для построения липидов; 4) родоначальниками большинства полисахаридов является несколько простых сахаров (химических символов) и т. д. Однако в те необозримо далекие времена эти мономеры (био-логические элементы) сначала использовались лишь в чисто химических реакциях, обусловленных внешними суровыми стихийными условиями. Ясно, что тогда информация еще не кодировалась при помощи химических букв и символов. Информационные процессы, естественно, могли начаться только лишь при условии более высокого уровня организации этих мономеров. Очевидно, что природе, для образования определенных кодовых последовательностей из таких элементов (химических букв и символов), не потребовалось никаких особых скрытых сил или влияния “высшего разума”. Этому способствовали существующие природные силы и условия и те элементарные силы саморазвития, которые заключены в самом молекулярном алфавите. Многие секреты живой материи оказались напрямую связанными с многофункциональными свойствами типовых био-логических элементов, которые особо ярко проявляются в составе биологических молекул. Только вся совокупность указанных сил и условий могла обеспечить возможность возникновения различных вариантов молекулярных соединений и способствовать селективному отбору макромолекул. Очевидно, для того чтобы запустить механизмы кодирования в биотической среде – каждая химическая буква или символ одной системы элементов (к примеру, аминокислот) должны были получить своё кодовое обозначение через систему элементов другого алфавита. С высоты сегодняшнего дня можно сказать, что каждая буква или символ (био-логический элемент) и каждый химический знак био-логического элемента (по аналогии с кодированием букв, символов и знаков в компьютере) имеет в живой клетке своё кодовое обозначение! К примеру, генетическим кодом (тройкой нуклеотидов в иРНК, а значит, и в ДНК) кодируется каждая из 20 типовых аминокислот белковых молекул. Именно по такой схеме должны были начаться процессы линейного, а затем и стереохимического кодирования (программирования) биологических молекул. А молекулярный код стал ключом для перевода одного вида информации в другой вид, или одной формы в другую. Можно сказать, что возможность последовательного ковалентного соединения является свойством самих элементов. Бесчисленные химические вариации последовательностей молекулярных мономеров (химических букв) с их селективным отбором, постепенно привели к формированию трёхмерных макромолекул, способных к слабым матричным (информационным) взаимодействиям друг с другом, то есть к определенному “зачаточному” упорядочиванию действий. Фактически этим актом произошло как бы “информационное оплодотворение” органического вещества. Различные биомолекулы стали отличаться друг от друга составом и способом организации элементов в их структуре. Информационные взаимодействия, хотя и в зачаточном состоянии, но сдвинулись с мертвой точки и, как говорят, “процесс пошел, и механизм кодирования заработал”. Поэтому сегодня, несмотря на громаднейшую временную пропасть, можно с уверенностью сказать, что информация, в своем зародышевом состоянии, явилась причиной появления и развития первых биологических молекул. Если первая информация на Земле стала кодироваться химическими буквами и символами (мономерами), то первые, появившиеся информационные макромолекулы, предвестники жизни, стали на длительный путь формирования биологических структур. 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. Великим достижением науки до сих пор считается открытие в середине 20 века генетического кода и расшифровка фрагментов репликации, транскрипции и трансляции генетической информации. Отдельно следует отметить, что в молекулярной системе была достигнута невероятная плотность записи информации, так как её кодирование в структурах макромолекул осуществлялось на субмолекулярном уровне с помощью боковых атомных групп молекулярных био-логических элементов – нуклеотидов, аминокислот, простых сахаров, жирных кислот и других мономеров. Вспомним: сообщение в цепи ДНК или РНК кодируется в виде последовательности нуклеотидов, а носителями генетической информации являются азотистые основания – “боковые” атомные группы нуклеотидов [2]. Соответственно, и в полипептидной цепи белка это сообщение записывается в виде последовательности аминокислот, где носителями информации являются их боковые R-группы. Очевидно, что молекулярная биологическая информация, точно так же, как и любая другая кодируемая информация, обладает свойствами виртуальности. Однако здесь информация кодируется при помощи элементарной формы органического вещества – нуклеотидов, аминокислот и других мономеров. Она записывается в линейные и трёхмерные структуры биологических молекул и поэтому реально существует только в молекулярно-биологическом воплощении. Виртуальная реальность информации здесь, – это реальность и значимость отдельного дискретного молекулярного объекта, которая обусловлена эффектом сложения (слияния) трёх активных составляющих живого: вещества, энергии и информации. А живая материя (биомолекулы) – это уже объективная реальность, данная нам в ощущениях. Отсюда следует, что реальность молекулярной информации вполне может быть аргументирована. История о том, как возникла живая клетка, это уже, безусловно, другая, очень сложная и чрезвычайно длительная неизвестная история. Ясно только одно, что живая клетка, в свою очередь, стала тем “зародышем”, с которого началось триумфальное шествие по нашей планете, как самой жизни, так и информации. Поэтому живую клетку следует считать не только основой жизни, но и прародительницей той удивительной и таинственной сущности нашего мира, которая сейчас называется – “Информация”. Трёхмерные структуры хромосом, макромолекул и других клеточных компонентов оказались настолько идеальным вместилищем информации, что её плотность сейчас оценивается астрономическими цифрами. Поэтому информационная насыщенность клеточных компонентов такова, что её нам трудно не только определить, но даже представить.

К сожалению, молекулярная биология до сих пор еще не стала на путь исследования информационных технологий живой материи. Однако, несмотря на это, уже имеются убедительные основания полагать, что общие законы и принципы кодирования информации стали не только фундаментальными основами Жизни, но и, впоследствии, были заново “открыты” человеком и, как мы видим, нашли широкое распространение не только в технике, но и во всех областях человеческой деятельности. Поэтому неудивительно, что процессы кодирования, передачи, хранения и преобразования сообщений в живых биологических системах имеют много общего с аналогичными процессами в технических информационных системах. Ясно, что информация в живых системах имеет молекулярный базис представления и передается так же, как и в любой языковой системе с помощью алфавитного набора букв и символов, упорядоченных использованием кода! Здесь запись и перекодирование информации осуществляется при помощи химических букв или символов (мономеров) общего молекулярного алфавита. Молекулярным кодированием в живой клетке можно назвать процесс представления данных последовательностью химических букв или символов. Причем, информация в клетке передается не только одним генетическим кодом. В передаче биологической информации участвуют и другие молекулярные коды, и кодовые последовательности, основу которых составляет определенный комбинационный набор химических букв или символов. А содержащаяся в молекулярных цепях информация обеспечивает функционирование биологических молекул [4]. При этом закодированная последовательность букв или символов любого сообщения передаётся не однократно, а с многократным повторением, что ведёт к повышению помехоустойчивости информационной системы. Поэтому основной функцией живой материи стала системная организация и интеграция в её структуре органического вещества, химической энергии и молекулярной информации. Их совокупность, видимо, и обеспечила движение и развитие биологической формы материи [7], которая стала на длительный путь эволюционного развития различных видов


29-04-2015, 02:01