Информатика, кибернетика, интеллект

В рамках молекулярной биофизики стало возможным акцентировать внимание на проблеме моделирования добиологической эволюции макромолекул. Несомненный интерес представляет теория М. Эйгена, в которой предложена концепция самоорганизации и феноменологически рассмотрены биологические процессы отбора и эволюции на основе неравновесной термодинамики и теории информации. М. Эйген показал, что для решения проблемы взаимоотношений между причиной и следствием в биологии "необходима теория самоорганизации, которую можно было бы применить к молекулярным системам, или, точнее, к некоторым особым молекулярным системам, находящимся в среде с определенными свойствами" [35]. Принципиальным в теории М. Эйгена является вывод, согласно которому для биологии важна ценность информации, а не ее количество. Информация, накопленная в процессе эволюции, - это "оцененная" информация, и число битов мало что говорит о ее функциональном значении. Поэтому нужна новая переменная, которая характеризовала бы уровень эволюции, - "ценность".

Комплементарность информации и энтропии ясно показывает ограниченную применимость классической теории информации к проблемам эволюции [36]. Для понимания процессов эволюции нужно знать не количество информации, а программу биологического развития, заложенную в генах, и способ ее реализации. Значит, встает вопрос о содержании информации, о ее ценности для развития. Информация возникает или приобретает ценность посредством отбора.

Самоорганизация зависит от определенных химических предпосылок, а также от специальных условий среды; то есть самоорганизация - это не "просто" свойство материи. По словам Ф. Энгельса, "...жизнь должна была возникнуть химическим путем" [37]. Предбиологическая фаза - это химия. В работе М. Эйгена показано, что наличие каталитических функций в сочетании с различными механизмами обратной связи, придающее системе способность к автокаталитическому росту, выступает одним из решающих предпосылок самоорганизации. Однако "автокаталитический рост" не может происходить в системе, которая находится в равновесии или вблизи равновесия. Это приводит к вопросу о том, какие условия среды необходимы для самоорганизации. Отбор и эволюция не могут происходить в равновесных или

104

почти равновесных системах даже при наличии для этого нужных веществ. В системах, находящихся вблизи равновесия, автокатализ не будет приводить к росту, так как каталитическое ускорение в равной степени сказывается и на прямой и на обратной реакциях. Вместе с тем вблизи стационарного состояния могут возникать колебания. Существование таких нестабильностей и служит предпосылкой для селективного роста и эволюции.

Кроме того, самоорганизация и дальнейшая эволюция функционального поведения должны начинаться на уровне самовоспроизводящегося молекулярного кода [38]. Носителями его являются нуклеиновые кислоты и белки. Реальный гиперцикл, построенный из нуклеиновых кислот и синтезируемых с их участием белков-ферментов, обеспечивает отбор макромолекул с объемом информации, достаточным и необходимым для возникновения живой системы. Тем самым раскрывается физический смысл генетического кода. По замечанию Г. Патти, "живое отличается от неживого своей способностью обеспечивать большую надежность процессов хранения и передачи наследственной информации на молекулярном уровне по сравнению с любой термодинамической или классической системой" [39]. Нелинейные системы обладают всеми свойствами, необходимыми для начала самоорганизации, и допускают дальнейшую эволюцию до уровня, когда система может выйти за рамки специальных условий, требуемых для ее возникновения. (Уровень сложности таков, что вероятность получить его путем случайной сборки ничтожно мала). То есть информация приобретает свой смысл только посредством функциональной корреляции. "Вследствие такой нестабильности, - пишет М. Эйген, - нуклеация этой функциональной корреляции (мы можем назвать ее возникновением жизни) оказывается неизбежным событием если благоприятные условия существования потока свободной энергии поддерживаются в течение достаточно длительного времени. Это первичное событие не уникально. В любом случае код станет универсальным вследствие нелинейной конкуренции" [40].

Данный вывод, полученный в рамках молекулярной биофизической теории, относящейся к фазе самоорганизации как переходу от неживого к живому, по существу, подтверждает приведенный в начале параграфа тезис, построенный на достаточно общих биокибернетических принципах самоорганизации. Оба вывода получены благодаря рассуждениям, основывающимся на признании определяющей роли структурно-динамических (существенно неравновесных) принципов, распространяющихся на замкнутые системы, функционирующие в условиях относительно неизменной среды, где неизбежное следование одного события за другим создает совершенный "детерминистический мир". Проблема выживания в последнем сводится к отысканию ограничений, которые управляют переходами от предыдущего события к последующему. "Ясно, - замечает по этому поводу Г. Ферстер, - что

105