Информация – гениальное изобретение живой природы

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 биологический 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 (биологические 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 биологических 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 (биологический элемент) и каждый химический знак биологического 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 биологических 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 также, 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 также, 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 и форм жизни и, соответственно, различных форм, видов и категорий виртуальной информации.

информация закодированное зарождение живая

Список литературы

1. В.А. Ильин. Телеуправление и телеизмерение. - М: Энергоиздат, 1982.

2. А. Ленинджер. Основы биохимии. Пер. с англ. В 3-х томах - М: Мир, 1985. 3. Ю.Я. Калашников. В основе жизни лежит необъятный и неисследованный мир молекулярно-биологической информатики. Дата публикации: 14 февраля 2007г., источник: SciTecLibrary.ru; Сайт: http://new-idea.kulichki.com/, дата публикации: 21.12.2006 г.

4. Ю Я. Калашников. Основы молекулярной биологической информатики. - М., 2004. - 66с - Депонир. в ВИНИТИ РАН 13.04.04, №622-В 2004, УДК 577.217:681.51.

5. Ю.Я. Информационное управление клеточными процессами. Дата публикации: 5 марта 2007 г., источник: SciTecLibrary.ru; Сайт: http://new-idea.kulichki.com/, дата публикации: 22.02.2007 г.

6. Ю Я. Калашников. Информационная концепция эволюции нашего мира. Дата публикации: 30 июня 2006г., источник: SciTecLibrary.ru; Сайт: http://new-idea.kulichki.com/, дата публикации: 15.12.2006 г.

7. Ю.Я. Калашников. Единство вещества, энергии и информации - основной принцип существования живой материи. Дата публикации: 30 июня 2006г., источник: SciTecLibrary.ru; Сайт: http://new-idea.kulichki.com/, дата публикации: 07.12.2006 г.

Размещено на Allbest.ru