Информация или интуиция?

ЕСТЬ ЛИ ПОЛЕ?

Имеет смысл задержать внимание читателя еще на одном обстоятельстве. Мы говорили, что согласно теории А. Гурвича, кроме трех носителей информации в клетке — хромосом, цитоплазмы и оболочки, — существует еще четвертый носитель — поле, которое А. Гурвич поспешил окрестить биологическим. Тому положению, которое сейчас занимает биология среди прочих наук, она во многом обязана широко развившемуся в последние годы использованию математических методов, а также методов смежных наук — физики и физической химии. К сожалению, мы констатируем, однако, что специалисты-биологи еще не достигли столь полного слияния биологического мышления с математическим и физическим, какое можно наблюдать, например, у представителей различных инженерных специальностей.Одно из следствий этого состоит, в частности, в том, что самые простые физические явления, если только они происходят в биологических системах, сразу получают приставку «био». Мы только и слышим, что о биотоках, биопотенциалах, биополях и т. п. Дело, конечно, не в названии, но, с другой стороны, стоит назвать обычный электрический ток биотоком, как сразу же возникает мысль, что биоток (зачем-то ведь он получил приставку «био») по сравнению с обычным электрическим током обладает еще какими-то дополнительными, сугубо биологическими свойствами. А отсюда один шаг и до всякого рода шарлатанств вроде «видения» пальцами.Магистральный путь развития биологии как раз и направлен в сторону объяснения практически всех биологических явлений с позиций нормальных физики и химии. В частности, биотоки и биопотенциалы возникают в организме в результате обычных химических явлений в электролитах, разделенных клеточными оболочками — мембранами, таких же точно, как те, что происходят в некоторых видах электрических батарей и аккумуляторов. Приставка «био» здесь не вносит ничего нового.Попробуем с этих позиций рассмотреть вопрос о клеточных биополях. Во-первых, еще несколько фактов. По наблюдениям польского ученого Тарковского, если из двух клеток зародыша мыши оставить одну, то такой зародыш развивается нормально. До середины беременности он вдвое меньше обычного, затем внезапно наступает период резкого роста, и к моменту рождения он неотличим от любого другого новорожденного мышонка.Можно пойти дальше, то есть разрушить у четырехклеточного зародыша три из четырех клеток или взять восьмиклеточный зародыш и разрушить у него семь клеток и проследить далее судьбу одной клетки, оставшейся живой. Биологи Мур, Эдамс и Роусон получили нормальных плодовитых кроликов из одиночных клеток, оставшихся от двух, четырех или восьмиклеточных эмбрионов, пересаженных затем в матку крольчихи — приемной матери.Эти данные, казалось бы, свидетельствуют о том, что, во всяком случае, на стадии восьмиклеточного зародыша все клетки полностью равноправны независимо от занимаемого ими места. Но существуют и другие факты. У млекопитающих наиболее раннее проявление дифференцировки клеток явственно обнаруживается еще на стадии, когда зародыш представляет собой шар (бластоцисту). Уже на этой ранней стадии развития есть два типа клеток: более мелкие округлые клетки, расположенные внутри бластоцисты, из которых в дальнейшем образуется тело зародыша, и крупные уплощенные клетки, окружающие бластоцисту по поверхности, из которых развиваются плацента и оболочки зародыша.Тарковский и его сотрудники провели интересный опыт. Если только одной из клеток двухклеточного мышиного зародыша дать возможность развиваться, то она обычно образует типичную бластоцисту с нормальной дифференцировкой на внутренние и наружные клетки. Но если выделить одну клетку из четырехклеточного зародыша, то иногда внутренние клетки вообще не развиваются и вместо бластоцисты образуются полые шары, состоящие только из наружных клеток, которые не могут продолжать дальнейшее развитие. То же самое наблюдается (только еще чаще, в 80 процентах случаев), если культивировать одну клетку, изолированную из восьмиклеточного зародыша мыши. Эти факты свидетельствуют об обратном. Получается, что уже на четырехклеточной стадии клетки определенным образом дифференцированы. Правда, весьма существенное значение имеет здесь слово «иногда».Наиболее правдоподобным представляется следующее объяснение. Мы знаем, что хромосомы клеточного ядра содержат полную программу создания будущего организма во всех его деталях. Только что рассмотренные факты заставляют нас пойти дальше и предположить, что на хромосомах записаны отдельные подпрограммы, каждая из которых описывает развитие данной зародышевой клетки в одну из окончательных форм, то есть в нервную клетку, клетку кожи, клетку печени и т. д.Повторяем, каждая клетка зародыша, равно как и каждая уже специализированная клетка организма, содержит полный комплект таких подпрограмм.Та или иная подпрограмма включается в зависимости от внешних условий, а еще конкретнее — в зависимости от сигналов, поступающих в ядро от цитоплазмы и оболочки. Естественнее всего предположить, хотя стопроцентной уверенности в этом нет, что эти сигналы, как и прочие сигналы, включающие те или иные подпрограммы, имеют природу ферментов, то есть химическую. К слову сказать, включение различных подпрограмм в зависимости от внешних условий — это типичный прием, используемый программистами ЭВМ.Два процесса протекают одновременно. В зависимости от положения, занятого клеткой в бластоцисте, включается та или иная подпрограмма, а наличие той или иной работающей подпрограммы определяет места, занимаемые в дальнейшем потомством этой клетки.Значит ли это, что мы полностью отвергаем участит биополя в процессе дифференцировки клеток?Нет, не значит. Жизнедеятельность клетки состоит из множества чрезвычайно сложных физико-химических процессов. Нет ничего необычного в том, что при протекании некоторых из этих процессов, связанных с раз личной перегруппировкой атомов в молекулах, отдельные атомы возбуждаются и, приходя затем в основное состояние, излучают фотоны. Более того, поскольку молекулы белков и тем более РНК и ДНК имеют сложную и строго определенную геометрию, нет ничего необычного в том, что эти фотоны могут иметь определенные преимущественные направления движения. Наконец, нет ничего необычного в том, что фотоны воспринимаются другими клетками и инициируют там процесс образования того или иного фермента или же непосредственно воздействуют на хромосомы. Мы ведь знаем, что влияние света на направление процессов, происходящих в клетках, — факт, весьма распространенный в биологии (образование хлорофилла у растений).Однако сумма накопленных в биологии фактов свидетельствует скорее всего о том, что если и существует такая фотонная связь между клетками, то она не является единственным фактором, а действует наряду с другими, например, такими, как непосредственный контакт оболочек двух клеток. И уж конечно, нет никаких оснований называть фотоны биологическими, а образуемое ими поле — биополем только по той причине, что эти фотоны испускаются атомами, входящими в состав молекул живой клетки.Вообще все процессы, происходящие в живом организме, суть обычные физико-химические процессы, и они могут быть описаны и объяснены с позиций основных законов физики и химии. Только такая позиция позволяет биологии развиться в современную точную пауку. Что же касается некоторых, казалось бы, необъяснимых фактов (главным из них является сам факт существования живых организмов!), то как раз информационная теория систем позволяет снять с них последние покроим тайны. Наоборот, продолжая настаивать на существовании каких-то сугубо биологических явлений и закономерностей, мы лишь удлиняем путь, ведущий к но знанию биологических систем.

ЭНТРОПИЯ живого

Заканчивая главу, посвященную информации в биологических системах, мы вправе задать вопрос: проливает ли все то, что мы узнали, какой-либо дополнительный свет на то, в каких единицах следует измерять количество информации?Каждая клетка и каждый живой организм — это физическая система, которая реализуется одним-единственным способом (система, состоящая из намагниченных и нумерованных шаров). Статистический вес такой системы равен единице, а энтропия нулю. Поэтому применительно к биологическим системам просто нельзя использовать в качестве меры количества информации статистический вес. Правда, если статистический вес, скажем, системы «человек» равен единице, то система «человечество» может быть реализована огромным числом различных способов. Число способов в данном случае равно числу возможных сочетаний из общего количества людей, населяющих Землю (не существует двух полностью одинаковых людей так же, как не существует двух полностью одинаковых клеток). Это огромное число. И все же оно исчезающе мало по сравнению с количеством способов, которым может быть реализовано некоторое состояние газа, занимающего сравнимый объем.Отсюда окончательный вывод: методы, основанные на статистическом весе, и вообще энтропийные методы не применимы для оценки количества информации в биологических системах. Такой вывод был подготовлен всем ходом наших рассуждений.Хуже другое. В биологических системах нельзя также использовать в качестве меры количества информации количество энергии или совершенной механической работы, поскольку даже применительно к клетке энергетические соотношения не являются основными, определяющими ее жизнедеятельность. В этой главе нам придется ограничиться таким малооптимистическим выводом.