Ознакомительная версия.
Под консолидированностью мы будем здесь понимать способность к совместной, и как-то согласованной деятельности на благо группы, включая, возможно, личную (и не обязательно — добровольную) самопожертвенность отдельных членов группы в пользу группы как целого.
Итак:
1. Родственная консолидация
Родственная консолидация — наидревнейший из всех видов консолидаций. Она базируется на генетической общности членов группы, и служит одним из ярчайших свидетельств в пользу теории «эгоистичного гена», вкратце гласящей, что к эволюционному процветанию стремится не организм, а ген — насколько, конечно, слово «стремление» по отношению к гену уместно. Более строго этот тезис формулируется так: ходе эволюции максимизируется не воспроизводство организмов, а копирование их генов. Причём ген в данном случае следует рассматривать как некую специфическую информацию, а не участок конкретного экземпляра молекулы ДНК. Гены, как информационные сущности, могут быть практически вечны [3], но конкретные молекулы ДНК, даже в теле тысячелетней секвойи существуют порядка месяцев, заменясь другими, информационно тождественными. Это очень важное для понимания сути РК уточнение, поэтому мы ненадолго отступим от поведения, и сделаем сжатый экскурс в генетику и теорию информации.
Информация — превыше всего!
Не спешите подозревать нас в идеализме. Информация материальна, ибо в принципе не может существовать вне какой-то материальной среды, вне её носителя. И проявлять себя может только в ходе каких-то осязаемых процессов в окружающем материальном мире. Тем не менее — для родственной консолидации, информация — действительно превыше всего.
Известно, что носителем наследственной информации в биологических объектах являются нуклеиновые кислоты. Поскольку размножение, центральным событием которой является репликация этой информации, есть главный признак, отличающий Жизнь от не-Жизни, то носитель этой информации, в представлении неспециалистов часто воспринимается как нечто непостижимо сложное, всесовершенное и даже святое. Есть даже креационистские теории, полагающие, что Творец создал только ДНК, а всё остальное предоставил естественному отбору. На самом деле, нуклеиновые кислоты — в сущности довольно простые соединения. Основой их является моносахарид рибоза — простая разновидность обычного сахара. А ещё эта жизнеутверждающая сущность содержит остаток отрофосфорной кислоты. Это тоже обыденное химическое соединение, которое мы можем недорого купить в хозяйственном магазине, и использовать, например, для удаления ржавчины со старой железной крыши. И это, по сути всё: длинная цепочка молекул рибозы, перемежающихся остатком ортофосфорной кислоты — вот основа нуклеиновых кислот. Можно разве что добавить, что эта основа бывает двух видов: одна известна как ДНК, другая — как РНК. Отличаются они всего лишь одним атомом кислорода: в ДНК «используется» (дезокси)рибоза (приставки «дез» и «окси» означают — «без кислорода»), а в РНК — просто рибоза. Этот атом кислорода существенно повышает химическую активность всего комплекса, поэтому РНК «хороша» непосредственно в рабочих химических процессах в клетке, но «плоха» для длительного хранения генетической информации, так как легче портится от разных воздействий извне. Эту архивную роль в клетках выполняет как раз ДНК — вещество более стойкое, но «неудобное» в работе.
Нить рибоза-фосфат сама по себе не несёт информации — она ведь совершенно однородна по всей длине. К счастью, каждое звено этой цепи обладает способностью присоединить к себе ещё какой-нибудь атом или их группу — любые, лишь бы они образовывали ковалентные химические связи. Например, атом металла, или группу атомов, представляющих собой какое-нибудь самостоятельное химическое соединение. И именно этот «довесок» и превращает нить «рибоза-фосфат» в носитель информации — ведь «довески» к каждому из звеньев могут быть различны, а последовательность их может кодировать какие-то сведения о чём-то. Например, о последовательности букв, составляющих какую-нибудь пьесу Шекспира, или о последовательности аминокислот в молекулах белков.
Фактически, из всего сонма возможных «довесков» в биологически осмысленных молекулах нуклеиновых кислот используются только четыре химические соединения, единые для всего живого — так называемые нуклеозиды. Для нашей темы их конкретная химическая формула не важна, важно, что это вещества с довольно несложной молекулой, сопоставимой по сложности с самой рибозой: мы повседневно сталкиваемся в нашей жизни с веществами подобного типа. Например, когда пьём чай или кофе. А кое-какие вещества данного типа даже были обнаружены в космосе. «Выбор» именно этих кодирующих молекул представляется совершенно случайным: каких-либо веских преимуществ именно этих молекул перед другими, в принципе подходящими, не просматривается. Более того — грамотный инженер-химик вполне мог бы, пожалуй, предложить кое-что и получше; но сейчас это делать, разумеется поздно — вся система жизни «заточена» именно под то, что есть.
Входящие в эту цепь отдельные молекулы рибозы, после присоединения нуклеозида образуют так называемые нуклеотиды; нуклеотидов тоже четыре вида — по числу типов нуклеозидов. Нуклеотиды (как бы «буквы») в ДНК логически объединены в кодоны (как бы «слова») — группы из трёх нуклеотидов, интерпретируемые внутриклеточными механизмами как единое целое, имеющее чёткий биохимический смысл. Смысл этот может состоять либо в необходимости присоединить к синтезируемой белковой цепи конкретную аминокислоту, либо остановить синтез. Таким образом, последовательность определённых кодонов порождает однозначно соответствующую им последовательность аминокислот, а следовательно — тот или иной белок, что в конечном итоге порождает ту или иную структуру организма.
Как нетрудно подсчитать, каждый кодон может пребывать в одном из 64 состояний (4?4?4), однако осмысленных кодовых комбинаций в генетическом коде только 21. 20 из них соответствуют одной из 20 аминокислот, 21-я интрепретируется как знак остановки синтеза. Этот код тоже един для всего живого на Земле — от мельчайшей бактерии, до огромного кита или секвойи, и поэтому генетические тексты «читаются» ими совершенно единообразно. Ну строго говоря, «кое-что» всё-таки отличается, но это «кое-что» совершенно непринципиально для нашей темы.
Тот факт, что из сотен известных химии аминокислот в биологических объектах используются только 20, явно свидетельствует не в пользу разумности Творца. И даже пространство 64 состояний кодона не используется с должной разумностью!
Информационная избыточность кода
Код (язык) допускающий передачу большего объёма информации, чем фактически нужно получателю, является информационно избыточным. Избыточность открывает возможность эффективно обнаруживать искажения сообщений, и даже, возможно, парировать их. Например, предупреждая друзей о своём приезде, мы сообщаем дату, номер поезда, маршрут его следования, и точное время прибытия. Фактически хватило бы даты и номера поезда; но дополнительные сведения позволят друзьям встретить нас, даже если мы (или каналы коммуникаций) исказят наше сообщение — можно легко проверить, действительно ли поезд такого следования имеет такой номер, и прибывает в упомянутое время.
Естественные человеческие языки избыточны примерно в той же степени, что и генетический код. Эта избыточность позволяют нам общаться даже в условиях сильного шума, искажений в телефоне или плохом знании языка нами или нашим собеседником. Но будучи порождением спонтанного естественного процесса, человеческие языки не используют эту избыточность оптимально: наряду с чрезвычайно помехозащищёнными конструкциями, в естественных языках встречаются и чрезвычайно уязвимые — типа «помиловать нельзя казнить». В рассудочно спроектированных кодах такая неравномерность исключена. Избыточность же генетического кода не используется клеткой даже в минимальной степени.
Если бы за проектирование генетического кода взялся современный инженер, то он обязательно использовал бы информационную избыточность кода для защиты информации от искажений. Как минимум, он объявил бы неиспользуемые коды запрещёнными, и предусмотрел бы адекватную реакцию на них — например, повтор неудачно выполненного действия, или запрещение использования искажённого кода в рабочих процессах в клетке. Как максимум — предусмотрел бы более сложную систему кодирования. В современных системах передачи данных используются коды, дающие почти стопроцентную защиту от ошибок при куда меньшей избыточности, чем в генетическом коде. Но жизнь этот подарок судьбы никак не использует — «лишние» 43 кодовые комбинации являются полными синонимами «нелишних». Например, код «остановка синтеза» существует в виде трёх равноправных синонимов, функционально идентичных; а код аминокислоты Серин — даже шести! Фактическая помехозащённость генетического кода очень велика, но она достигается другими, гораздо более «накладными» средствами. Похоже, у Творца явно был «неуд» по теории информации…
Ознакомительная версия.
