Размышления об информации, или Информация к размышлению

Генетическая информация по отношению к системам, строение которых она задаёт, носит неактивный, потенциальный характер, определяя только генотип – возможность той или иной реализации системы. А для раскрытия этой потенции должна осуществиться процедура имплементации генотипа, в которой нематериальная сущность – последовательность символов – во взаимодействии с внешней средой целенаправленно материализуется в фенотип – индивидуальную структуру организма. При этом необходимым условием имплементации генотипа является существование механизмов считывания и интерпретации информации, а также возможность обладать и манипулировать материальными ресурсами, на основе которых будет выстраиваться система.

На клеточном уровне считывание GS-информации с ДНК-носителя происходит с помощью информационной РНК (_ИРНК), интерпретация – с помощью рибосом, синтезирующих белки по матрице, представленной _МРНК, а манипуляция – при посредстве транспортных РНК (_ТРНК), доставляющих аминокислоты к рибосомам.

На организменном уровне GR-информация может быть представлена двояко. Или в виде врождённых поведенческих паттернов (инстинктов), обеспечивающих как интерпретацию GR-информации, так и манипуляцию материальными ресурсами посредством внешних эффекторных органов. Или в форме знаний, аккумулированных, предположительно, в нервной системе организма или на внешних носителях. В последнем случае интерпретация и манипуляция осуществляются на сознательном уровне, а внешние эффекторные органы могут дополняться эффекторными устройствами, представляющими собой орудия труда.

Имплементация генетической информации разных видов происходит по-разному. Для информации GS-вида имплементация связана с копированием ДНК, делением клеток и трансформацией зиготы в многоклеточный организм. А для информации GR-вида – со строительством материальных систем на основе использования внешних эффекторных органов.

Но каким бы путём ни происходила имплементация, генетическая информация должна нести в себе также и технологию построения системы. В биологических организмах такая технология определяется регуляцией экспрессии генов, причём регуляция должна происходить как на уровне клеток, так и на уровне органов и организма в целом.

Возможно, для демонстрации всей сложности проблемы регуляции будет уместно воспользоваться музыкальной метафорой. Фактически для реализации онтогенеза геном должен содержать «партитуру» экспрессии генов, позволяющую продуцировать нужные белки в нужных количествах в нужное время и в нужных клетках, а также встроенного дирижёра, управляющего оркестром, в котором инструментами являются геномы каждой клетки.

Итак, если мы надеемся, что геном содержит всю необходимую для онтогенеза информацию, то он должен включать следующие составляющие:

• динамическую модельную информацию MS (t);

• технологию построения организма;

• врождённый тезаурус ИС для M- и С-типов информации;

• генетическую информацию GR-вида, необходимую для построения внешних материальных систем.

Содержится ли эта информация в геноме или нет, можно узнать только на основании его полного прочтения и осмысления. В настоящее время геном человека секвенирован практически полностью. В результате выявлено порядка 3,1 миллиарда нуклеотидных звеньев и всего лишь около 20 000 генов, информативная часть которых занимает не более 1,5 % генома. Таким образом, подавляющая часть генома не кодирует белки или функциональные РНК, а выполняет регуляторные и иные, неизвестные пока, функции.

Конечно, зная содержание генома и умея манипулировать генами, можно выяснить их роль в онтогенезе организма. Однако, несмотря на все успехи, мы по-прежнему далеки от понимания того, каким образом врождённая модельная и управляющая информация закодирована в геноме и закодирована ли она там вообще.

В принципе, при онтогенезе могли бы быть использованы принципы самосборки, реализующиеся в природе на примере кристаллов, вирусов или рибосом. Но и это не решает многочисленных проблем, связанных с морфогенезом и врождённым поведением организмов. И скорее всего, механизм самосборки не работает на многоклеточном уровне, так как он бы вносил неконтролируемое разнообразие в процесс имплементации генома.

Действительно, известно, что развитие организма из зиготы происходит детерминированным и достаточно устойчивым к неблагоприятным воздействиям образом. Это подтверждается, в частности, сходством однояйцевых близнецов, у которых признаки, контролируемые небольшим числом генов, совпадают с вероятностью выше 99 %. Поэтому можно утверждать, что вся необходимая для онтогенеза информация или должна содержаться в геноме зиготы, или использовать другие, неизвестные в настоящее время, носители, существующие, возможно, и вне материальных систем. Мы ещё не раз вернемся к этому предположению, когда будем обсуждать «трудные» проблемы физики, биологии, философии и психологии.