Философия бессмертия

На уровне выше находятся молекулы и биомолекулы – в общем-то, это два разных класса веществ, которые используются для функционирования в живых организмах. Действительно, даже в человеческом организме есть большое количество неорганических соединений, представляющих собой достаточно простые молекулы, и все они используются в тех или иных метаболических процессах. Но биомолекулы – это сложные и часто очень сложные молекулярные комплексы, состоящие из тысяч атомов. Некоторые биомолекулы настолько огромны, что состоят из десятков миллиардов атомов – всем известная молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). И здесь обычно выделяют разнообразные классы биомолекул, при этом каждым классом занимается отдельная отрасль биохимии – аминокислоты, белки и выделенные из них в отдельный класс ферменты, углеводы, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, липиды, витамины, гормоны и нейромедиаторы. Могут выделяться и другие классы биомолекул.

Именно на этом уровне появляются первые репликаторы, которые являются основой биологической жизни. Репликатор – это молекула, которая может самовоспроизводиться (чаще всего – с ошибками, с некоторого рода неточностями). Рибонуклеиновая кислота (РНК) – минимальная из известных молекул, которая может самовоспроизводиться. И при помощи РНК может быть записан генетический код, чем воспользовались некоторые вирусы. Но генетическая информация всех форм жизни на Земле записана на другой молекуле – ДНК. Репликация – это один из базовых процессов, которым характеризуется сама жизнь. Наличие репликации, хотя бы потенциальной, является необходимым условием возникновения и поддержания жизни, как минимум – биологической.

Необходимо отметить, что на этом уровне в действие вступает техническая дисциплина – теория информации, которая предоставляет математический аппарат для моделирования и объяснения процессов репликации. Фактически, именно теория информации позволила понять методы генетического кодирования, всех процессов преобразования информации от нуклеотидов, их триплетов к белкам и выше по уровням организации живой материи – и это всё несмотря на то, что субстратом для хранения и переноса информации являются биомолекулы, столь нетипичный предмет исследования для технических наук.

Если подняться ещё на один уровень выше по лестнице организации жизни, то здесь уже начнётся та самая жизнь, которая известна на Земле – клетка и её функционирование в среде, обмен веществом и энергией со средой. Клетка представляет собой сложнейшую биомолекулярную фабрику, состоящую из огромного числа органелл и молекулярных комплексов, каждый из которых выполняет разнообразные функции. И клетка – это обособленная от среды, в которой она существует, система. Это защищённая система, которая жизнеспособна и может постоять за себя, защищаясь от вредных воздействий среды и других клеток. Более того, клетки могут размножаться – это та же репликация, но вынесенная на более высокий системный уровень.

Изучением клеток, построением моделей функционирования различных типов клеток различных типов живых организмов, имеющий клеточное строение, занимается цитология, раздел биологии, возможно, важнейший из всех. Цитология рассматривает клетку как сложную биомолекулярную систему, обладающую огромным количеством эмерджентных свойств, которые не могут быть сведены к сумме свойств биомолекул, из которых клетка состоит. Клетка – это открытая система, которая обменивается со средой, в которой она функционирует, материей, энергией и, как следствие, информацией.

Информационный обмен клеток со средой крайне интересен в такой технической науке, как теория многоагентных систем. Действительно, с точки зрения этой дисциплины многоклеточные организмы представляют собой многоагентные системы, состоящие из огромного числа агентов, зачастую автономных. И именно во взаимодействии этих агентов (в рассматриваемом случае – клеток) проявляются все системные свойства тканей, органов и организмов.

Для организации информационного обмена используются различные сигнальные молекулы, которые испускаются клеткой, а также рецепторы и каналы, располагающиеся на мембране клетки. И рецепторы, и каналы имеют сродство только к определённым молекулам или ионам, а потому сигнализация между клетками часто носит целенаправленный характер: один тип клеток сигнализирует другим типам клеток о каком-то событии. Общая схема такого взаимодействия выглядит следующим образом. Клетка-источник выпускает в среду сигнальные молекулы, которые присоединяются к рецепторам или проходят внутрь клеток-реципиентов, внутри которых начинается каскад биохимических реакций, результатом которых становится та или иная реакция клетки-реципиента на изменение состояния клетки-источника – изменение собственного состояния, в том числе отправка нового сигнала при помощи своих сигнальных молекул, старт деления клетки или даже запрограммированная смерть клетки (апоптоз).