Клітинна форма життя

Клітинна форма життя принципово відрізняється від вірусної. Тут об’єднані всі компоненти єдиної структури, взаємодія між ними забезпечує відтворення іншої такої ж форми. Для цього, правда, необхідно забезпечити взаємодію між компонентами клітини як одного цілого та зовнішнього середовища.

Безпосередньо для існування і самовідтворення клітини необхідні тільки симетричні взаємодії, під час яких вона (клітина) одержує іззовні речовину та енергію, що підтримують взаємодію її компонентів.

Внутрішній механізм самовідтворення клітини – це розвинений механізм відтворення вірусу. Клітина має головний елемент, скерованість інформаційного впливу якого на інші елементи дозволяє побудувати аналогічний елемент. Але це ще не всі функції головного клітинного елемента (ГКЕ). ГКЕ вступає в такі реакції (інфовзаємодії) з іншими елементами клітини, які (реакції) використовують свої інфовзаємодії на створеннявсього комплексу елементів клітини. Тобто, діючи, мов вірус, в напрямку самовідтворення, цей ГКЕ відповідає ще й за відтворення середовища, в якому можливе його власне відтворення.

Що ж це за такий ГКЕ? Це різновид молекули нуклеїнової кислоти, а точніше – молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Ми не будемо досліджувати будову ДНК та механізмів її взаємодії з іншими елементами клітини, бо це – предмет генетики. Однак відзначимо, що ДНК складається з елементів, яких називають нуклеотидами. Окремі групи цих нуклеотидів, беручи участь в різних інфовзаємодіях, розпочинають певні етапи процесу відтворення клітини, що сукупно дозволяє організувати весь процес.

Клітина як жива форма виникла тільки тому, що за певних, малоймовірних, умов (ситуацій) відбулась взаємодія „вірус-середовище”. Функціонування якогось вірусу призвело до того, що в якусь мить в одній оболонці (разом) опинились 1) молекула його (вірусу) ДНК, 2) ті об’єкти, з якими він (вірус) вступав у інформаційні взаємодії. Кожен (будь-який) із цих об’єктів міг виникнути як реалізація інформаційної взаємодії вірусу з іншими об’єктами.

Збіг усіх цих обставин можливий так рідко, що за всю історію розвитку життя на планеті мав місце лише декілька разів, тобто утворено лише декілька видів клітин, що достатньо стійкі існуванням та самовідтворенням виду. Але й тут стійкість не цілковита. Пояснюють, що дав збій закон великих чисел. Як би там не було, а відтворення клітин не гарантує повної копії батьківської клітини. Ми, щоправда, не розглядаємо методики клонів, які гарантують зовнішню і навіть внутрішню відповідність, але не перевірені часом на стійкість. Отже, найстійкіші із декількох видів клітин, про які йшлося вище, збереглись як окремі види. Це і стало основою виникнення розмаїття форм життя.

Жива клітина цікава тим, що, з погляду інформаційних взаємодій, обмежених кількісно, які відбуваються в її середині, є майже замкненим середовищем. Розглянемо лише деякі властивості цих взаємодій, які важливі з погляду розвитку їхнього значення у складніших інформаційних процесах.

Інфовзаємодія ДНК з будь-яким елементом клітини відбувається не безпосередньо з допомогою симетричної взаємодії одного з іншим, а опосередковано через проміжні взаємодії з деякими іншими елементами. Такі у клітині декілька видів молекул рибонуклеїнової кислоти (РНК). Взаємодіючи з ДНК, РНК набувають таких властивостей, які в подальшому (в наступних взаємодіях з іншими елементами клітини) стимулюють передачу інформації вже безпосередньо в процесах підтримки існування або відтворення клітини. Таким чином, коди, які допомагають передавати інформацію від ДНК, не збігаються з кодами, з допомогою яких приймається інформація.

Проміжний етап інфовзаємодії можна розтягнути у часі, тому момент передачі інформації не збігається з моментом її отримання. Наявність цього проміжку і перекодування інформації створюють передумови для її спотворення або/і втрати. Отже, процес переходу інформації від одного О до іншого, це переважно спотворення, а іноді і втрата інформації. З втратою все зрозуміло, а ось спотворення – зниження доцільності змін для О – першопричина інформаційних дезинформацій, пустот і навіть мутацій. Якщо таке має місце, порушується / знижується загальна стійкість клітини, опірність і в підсумку – теж знищення.

Щоб клітина як вид зберігалась протягом тривалого часу, має бути механізм захисту інформації від спотворень і перекручень, що час від часу мають місце. Такий захисний механізм може бути різного походження, але він має бути закладений як властивість (або ознака) передавальної інформації.

Одна з таких захисних властивостей – надлишок інформації. Надлишок реалізується двояко: а) з допомогою простого повторення кодів, б) з допомогою самовідтворюваних кодів.

Самовідтворення кодів має місце тоді, коли в передачі інформації задіяно не лише ті коди, які безпосередньо несуть інформацію, а й додаткові, з допомогою яких, після прийняття інформації, перевіряють правильність головних кодів. Тоді, коли це необхідно і/та можливо, інформацію реалізують таким чином, нібито коди не були спотворені. Простіше кажучи, відтворюються не самі (або не стільки) коди, а в доступних межах їхніх спотворень та втрат інформація, яку було перенесено.

Поділ на головні та додаткові коди доволі умовний. Ґенетики виявили, що одну і ту ж інформацію можна передати різними ділянками однієї ДНК (Цікаво, чи вижила б клітина, якби одну і ту ж інформацію різні ділянки однієї ДНК передавали б по-іншому, наприклад, так, як політичні партії оцінюють діяльність уряду?). Ті ж ґенетики доводять, що інформація від різних ділянок однієї ДНК не призводить до порушень функцій клітини. Можливість використовувати властивості надлишку інформації – це чудова можливість, однак вона вимагає наявності відповідних засобів та властивостей об’єкта-приймача інформації.

Молекули ДНК містять більшу кількість груп нуклеотидів, аніж це необхідно для нормального функціонування клітини. Частка надлишкових груп збільшується пропорційно до частки основних залежно від ступеню ускладнень функцій самостійної клітини або організму, в який клітина входить як окремий складник. Тому під час перенесення інформації від ДНК задіяна значно більша кількість кодів, ніж це необхідно. Вважається, що саме ця надлишковість і забезпечує захист інформації від спотворень і втрат під час внутріклітинного обміну.

Звернемо увагу на ще один фактор внутріклітинного обміну інформації. Йдеться про процес взаємодії вірусу з елементами клітини. Клітина, до якої потрапив вірус, стає для вірусу зовнішнім середовищем (див. мал.).

к

вірус

літина

Вірус вступає в інформаційний обмін з елементами клітини і цілеспрямовано змінює їхні (елементів клітини) взаємодії. Ці зміни сприятливі для створення такого ж вірусу, але небезпечні для клітини, бо, як мінімум, призводять до порушення її внутрішніх інформаційних взаємодій. Тому, коли спотворення інформації, викликані атаками вірусу, значні, клітина може втратити можливість підтримання внутрішньої стабільності і навіть загинути. Отже, одним спотворенням інформації клітина може протистояти, другим – ні, а треті можуть виявитись або нейтральними, або навіть сприятливими для її існування.

Якщо брати до уваги структури вірусів, в основі яких або молекула ДНК, або РНК, вони (віруси) мають декілька можливостей втручання у внутріклітинний інформаційний обмін – 1) спотворити інформацію під час її перенесення (після зміни стану клітинної РНК), 2) передавати інформацію, вступивши в безпосередню взаємодію з певними елементами клітини замість відповідної РНК, 3) молекула ДНК віруса приживається у структурі молекули ДНК клітини, через що клітина (ДНК клітини) починає надсилати спотворену в основі інформацію.

Отже, ми підійшли до визначення дезінформації.

Дезінформація – це наявність фактора цілеспрямованої передачі інформації від одного об’єкта до іншого у ситуації, коли реалізація цієї інформації доцільна (бажана) для одного і недоцільна (небажана) для іншого.

Можна також погодитись із тим, що поняття інформація та дезінформація позначають одну і ту ж субстанцію (пригадуєте, інформація – субстанція, те, що один віддає, не втрачаючи, а інший набуває, не забираючи?). Однак в їхніх основах різні етичні категорії. Як у житті – всі слова складаються з літер, але не всі спрямовані на добро. Інформація та дезінформація співвідносні між собою, мов розвідник та шпигун. Залежно від мети і завдань, поставлених перед ними, вони можуть змінюватись позиціями: радянський розвідник – шпигун для британців, британський розвідник – шпигун для Росії і т.д....

На прикладі живої клітини можна розглянути ще один вид інформаційної взаємодії. Відомо, що ДНК клітини не тільки надсилає інформацію іншим елементам тієї ж клітини, а й отримує її (інформацію) від них (від цих елементів).

Інформацію, яку передає ДНК клітини, можна назвати управлінською, керівною, менеджерською інформацією, а інформацію, яку ДНК клітини отримує – інформацією відстежувальною. Інформація відстеження вкрай важлива, адже допомагає адекватно і своєчасно змінювати (уможливлює зміни) управління внутріклітинними процесами. Можна спроектувати молекулярний рівень на макрорівень. Наприклад, неважко собі уявити поведінку колективу (насамперед його лідерів та менеджерів) після інформації про неадекватність вчинку (вчинків) одного із членів колективу. Що-що, а резонанс і реакція гарантовані.

Один із сценаріїв інформації стеження може передбачати комплекс управлінських інформаційних взаємодій ДНК з іншими елементами клітини під час самовідтворення, а саме в той момент, коли клітина загалом вже вже до цього готова.

Інформація стеження важлива у забезпеченні стійкості існування клітини. Клітина як об’єкт, взаємодіючи з середовищем, може призвести до зміни станів окремих його елементів. Інформація про це надходить до ДНК. Як наслідок – ця інформація впливає на рівень управлінських інформаційних впливів клітини і, щоб зберегтись (вижити) у цих умовах взаємодії з середовищем, змушує клітину загалом реагувати адекватно. Кожна жива клітина наділена такими властивостями. Ті, що не мали їх, в т.ч. й інформації управлінською та інформації стеження, припинили свої існування як окремі види. Крилатий вислів Ґеґеля актуальний досі: „Все живе розумне”.

Адекватність реакції клітини на стан зовнішнього середовища продиктована реалізацією отримуваної ззовні інформації. Механізм цієї реалізації базується на зміні взаємодій елементів всередині клітини, в т.ч. й інформаційних елементів. Інформаційна взаємодія клітини та середовища – це та частина її взаємодії, що визначається не стільки речовинним та енерґетичним обміном внутрішніх елементів, скільки змінює ці внутрішні взаємодії. Ці зміни продиктовані найбільшою вигодою для існування клітини в цілому як одиниці чи виду.

Кожен елемент клітини (окремо) дуже нестійкий. Його існування залежить від регулярного оновлення великої кількості його субелементів-складників та енергетичного підживлення їхніх взаємодій. Тут можна говорити тільки про відносну стійкість, яка є результатом комплексу взаємодій між усіма усіма елементами клітини під час обміну речовиною та енергією. Найпершою умовою тут є взаємодія з зовнішнім середовищем клітини. Отже, комплекс відстежувальних та управлінських інформаційних взаємодій, де центральним елементом є молекула ДНК, забезпечує узгодженість внутрішніх взаємодій обміну „речовина-енергія”. Цікаво, що з-поміж процесів управління інфовзаємодіями має місце комплекс каталітичних процесів. Цей останній комплекс (каталітичних процесів) реалізується окремою групою елементів клітини – ферментами.

Ми пам’ятаємо, що процес каталізації – це процес найпримітивнішої інформаційної взаємодії. Звідси випливає, що інформаційна взаємодія може мати ієрархічну структуру, яка узгоджує та об’єднує різні рівні взаємодій.

Ідеальних умов зовнішньої взаємодії клітини та середовища практично не буває. Але навіть коли б такі були, то нестійкість (змінність) окремих елементів клітини призводила б до нестабільності їхніх внутрішніх взаємодій, в т.ч. й інформаційних. Викривленість інфовзаємодій впливає на узгодженість усіх інших процесів, адже втрачається їхнє значення (важливість) одне для іншого. Це, звісно, позначається на внутрішніх інформаційних взаємодіях, тому в якусь мить процес розбалансування стає незворотним, клітина старіє, втрачає здатність забезпечувати існування власних елементів, і, як наслідок, - гине.

Яка різниця між одноклітинними організмами та вірусом як об’єктами інфовзаємодії? Вірус, нагадаємо, - це переважно об’єкт-передавач, а одноклітинні організми – об’єкти-приймачі. Тому в одноклітинних більше розвинутий апарат інтерпретації інформаційних кодів, з допомогою якого і відбувається прийом та реалізація інформації. Що стосується вірусів, то таку здатність у них поки що ніхто не виявив.

Апарат інтерпретації інформаційних кодів клітин має характер обов’язковості та безпосередньості.

Як виявляється ця обов’язковість (безумовність)? Однакові комбінації кодів завжди сприймаються конкретною клітиною як одна й та ж інформація, реалізована в однакових діях.

Безпосередність дії цього апарату зводиться до негайної реалізації інформації. Клітина неспроможна зберігати прийняту інформацію довго, неспроможна й реалізувати її через якийсь час, тобто згодом. Тому етапи інтерпретації інформаційних кодів та реалізації отриманої інформації у клітині практично неподільні, одномоментні, майже збігаються у часі.

Ось найпростіший приклад прийому та інтерпретації інформації ззовні. Розглянемо такий тип одноклітинних організмів як бактерії – під час пошуку ними поживи.

Подія отримання поживи бактеріями водночас є подією отримання інформації про наявність поживи. Реалізація цієї інформації пов’язана зі зміною довжини їхніх одиничних переміщень (напрямок руху завжди випадковий). Якщо пожива трапляється частіше, то рух коротший. Це пояснює те, що, потрапивши в поживне, сприятливе середовище, бактерії живуть довше, ніж у несприятливому середовищі. Наприклад, культури йогуртових бактерій або квасу (закваска) можуть існувати дуже довго, якщо їх розмістити у сприятливе зовнішнє середовище, нульова температура повітря й висока волога, помножені на ослаблений імунітет живих організмів, сприяють розвиткові патогенних бактерій...

Наведені приклади, перелік яких кожен може продовжити, - це найпримітивніший спосіб реалізації інформації живою формою у зовнішній взаємодії з допомогою функції управління власними діями (управління ми розглядаємо як вибір дій із наявних альтернативних можливостей).

Апарат інтерпретації інформації із зовнішнього середовища клітина-приймач цілком та однозначно визначає з допомогою структури молекули ДНК (ми пам’ятаємо, що саме ДНК керує її побудовою). Далі відбувається акт передачі інформації від батьківської клітини до нової (спадкової) через копіювання все того ж ДНК. ДНК незмінна, тому й апарат інтерпретації інформації клітини не змінюється протягом усього існування клітини і однаковий у всіх клітин одного виду.