5. Информация в мире живого

В одном из предыдущих разделов я уже обратил внимание на то, что описать все процессы жизнедеятельности без использования понятия «информация» невозможно. Для описания процессов развития живого вещества необходимо обращаться к использованию новых первопонятий информации и информационного взаимодействия. Выше я уже го­ворил о том, что «принятие решений» при поступлении сигнала может быть весьма неоднозначно и не следует непосредственно из законов физики или химии. Но роль информации значительно глубже и не ис­черпывается сказанным.

По мере усложнения организмов растет «информационное взаимодействие» между организмом и окружающей средой и между от­дельными организмами. Постепенно роль подобного взаимодействия становится едва ли не определяющей в судьбах отдельных организ­мов и живых сообществ. Например, если об обычных рефлексах еще можно говорить, что они закодированы в геноме (о чем творят не­которые физиологи, но что мне кажется весьма сомнительным), то условные рефлексы имеют уже чисто информационное содержание. У животного накапливается информация о его предыдущих реакци­ях на тот или иной сигнал, и его память отбраковывает заведомо неудачные реакции и, наоборот, закрепляет до автоматизма необходи­мость исполнения положительных реакций. Свести к каким-либо законам физики или химии, объяснить с их помощью подобный эффект невозможно.

Но что наиболее впечатляет при изучении информационных взаи­модействий в живом мире, так это существующие в нем процессы обучения.

В сообществах высших животных, особенно стадных, процесс обу­чения происходит по принципу «делай как я!» В этих случаях возника­ют общие условные рефлексы, которые и обеспечивают стабильность стада. Давно замечено, например, что если домашний олень попадает в стадо диких оленей, то именно он в первую очередь становится добы­чей хищников, ибо домашний олень не прошел «школы коллективного поведения».

И последнее замечание. Физиологическая ограниченность порой ставит определенные границы интенсивности информационного вза­имодействия, а иногда и просто исключает возможность информаци­онных контактов и тогда это сказывается на темпах развития вида. При­мер тому осьминог. Некоторые виды осьминогов имеют весьма развитый мозг, по объему и сложности практически не уступающий человеческому. Потенциально животные с таким объемом мозга могли бы накапливать информацию и создавать своеобразную цивилизацию. Но по природе своей осьминоги — каннибалы и не способны переда­вать информацию другим особям, а тем более новым поколениям. По­этому информация в популяциях осьминогов не накапливается и не может служить прогрессу вида.

6. Живое вещество как динамическая система

Любой организм сам является нелинейной динамической системой и в то же время всего лишь элементом некоторой другой, тоже нелиней­ной динамической системы. И эти системы, развиваясь по собствен­ным, «системным» законам, определяют многие свойства и обстоятель­ства развития своих подсистем. Не это ли обстоятельство является причинами тех трудных вопросов, о которых шла речь в одном из предыду­щих разделов?

В самом деле, еще обсуждая пример аномальной зависимости воды от температуры, я обратил внимание на то, что мы почти ничего не можем сказать, как это свойство связано со свойствами эле­ментов, составляющих систему. А обсуждая системные свойства живых систем, мы сталкиваемся с похожими, но неизмеримо более сложными явлениями.

Любое сообщество живых организмов, любая популяция в частно­сти, представляет собой некую целостность, и как при эволюции лю­бой нелинейной динамической системы периоды ее спокойного раз­вития, когда происходит медленное накопление изменений, сменяют­ся периодом бифуркаций, периодом перехода из одного канала развития (в общем случае, эволюции) в другой.

Биологами было замечено, что в период благополучных условий раз­вития популяции отбор происходит по типичной дарвиновской схеме. При этом плодовитость популяции относительно невелика, но зато осо­би обладают весьма продолжительным сроком жизни. Такую ситуацию биологи называют К-стратегией эволюционного развития. Наоборот, в кризисных условиях резко возрастают интенсивность мутагенеза * и пло­довитость популяции.

* Мутагенез— процесс возникновения наследственных изменений (мутаций)

Однако при этом срок жизни отдельных орга­низмов резко снижается, и происходит быстрая смена поколений. Та­кую cитуацию называют t-стратегией.

Так вот, возможно, тут мы не очень далеки от разгадки тех вопро­сов, которые мной обсуждались в одном из предыдущих разделов. При интенсивном мутагенезе и быстрой смене поколений промежуточ­ные признаки, вредные для элементов системы, может быть, просто не успевают «сработать», почему и успевают сформироваться новые признаки, способные обеспечить в будущем спокойное дарвиновское развитие?

Но именно «может быть»! Это всего лишь предположение.

Биологов очень интересует механизм, который они называют «меха­низмом г-К перехода». На этот счет уже высказано несколько гипотез (см. по этому поводу интересную статью В.П. Скулачева «Стратегия эво­люции и кислород —«Природа-, 1998, № 12). Но даже понимание всех деталей этого механизма нас не очень приблизил к объяснению систем­ных свойств популяции, определяющих начало работы такого механиз­ма перехода, и прежде всего включения у популяции г-стратегии в би­фуркационной фазе.

Почему такое происходит и как же возникает подобное системное свойство?

Катастрофические перестройки биотических систем, которые, сле­дуя терминологии, принятой в теории динамических систем, мы называем бифуркациями, могут иметь как внутренние, так и внешние при­чины. Нельзя забывать, что биота — естественная составляющая сис­темы, именуемой планетой Земля. И всякие перестройки геосферы, кли­матические изменения, подвижка плит, вулканизм — все это может быть причиной бифуркации и изменения канала эволюционного развития, что неизбежно приводит и к смене видового состава живого мира. Вер­но и обратное: изменение состава лесов, например, меняет величину альбедо*, что в свою очередь влияет на климат.