Биологический каталог




Игра жизни

Автор М.Эйген, Р.Винклер

только показать, что за самоорганизацией живых структур стоит физический принцип, а именно: при выполнении определенных физических граничных условий возникновение и эволюция живых структур — несмотря на неопределенность индивидуального пути — представляют собой в пришит* не неизбежный процесс, причем образовавшиеся структуры всегда могут быть вытеснены еще лучше функционирующей системой. Условия, необходимые для старта, существовали в геологической истории нашей планеты, а, может быть, н во многих других местах Вселенной. Химия — наука, основанная на законах физики, дает все предпосылки для возможности образования структур, которые при наличии круговорота вещества п энергии будут постоянно воспроизводиться в силу присущих им взаимодействий и медленно изменяться вследствие статистических флуктуации. Неограниченная самоорганизация живых структур зависит — как показывает пример гиперцикла — от наличия целого ряда специальных химических условий, не говоря уже о необходимости метаболизма, самовоспроизведения и мутаций. Эволюция является «неограниченной» только тогда, когда рассматриваемая система может, благодаря своим внутренним качествам, самостоятельно достигнуть вышестоящего уровня организации.

Неотъемлемым свойством прогрессивной эволюции является ее направленность во времени. Это качество тесно связано с временным направлением роста энтропии при необратимых процессах. Возх^астание энтропии нельзя объяснить, исходя лишь из законов механики дискретных материальных частиц, оно обосновывается статистической физикой. Это преимущественное направление времени особенно ярко проявляется в иеустойчивостях, которые ведут к последовательным сужениям распределения вероятностей. Критерии устойчивости, сформулированные Гленсдорфом и Приго-жиным [19] на основе термодинамической теории необратимых процессов, дают обоснование физическом закономерностям эволюции, которые наглядно обнаруживались на примерах наших селекционных и эволюционных игр, а также в реалистической модели гиперцикла. Эта закономерность ничего не меняет в индивидуальной неопределенности каждого исторического пути развития, которая обусловлена колоссальной и постоянно возрастающей в ходе эволюции сложностью системы. Исторический процесс включает в себя «возникновение», а не просто «выявление» информации. В материальных деталях он лишен всякой диалектической необходимости.

(N -f- 1)-я ступень: идея, идей.

В» сборнике «Симплициссимуса» . за 1925 год мы находилх забавную фантастическую историю про «биб-сов» — сатиру на развитие человечества в третьем тысячелетии.

Автор, Арнольд Хан, заставляет своего героя сделать потрясающее открытие:

«Наступил знаменательный 2703 год. В этом году Христофор Карпелес выступил перед человечеством со своей книгой «Метод методов». И тут начался скачок.

Что же такое было в «Методе методов»? Вы, методисты, говорит Карпелес, делите мир на проблемы и ищете к каждой проблеме свой метод — ключ. Я же делаю сам метод проблемой и ищу к нему ключ. Если я найду этот ключ, то он откроет мне ларец, где лежат все ключи, которые когда-либо могут быть использованы для разгадывания и покорения мира. . . Я нашел его!»

Математики наших дней уже заняты поиском этого ключа. Идея машины Тьюринга — это не что иное, как мечта о «методе методов».

Что же касается «природы», то она давно нашла этот ключ. Метод самоорганизации — отбор — на высшей стадии своего развития, человеке, становится методом методов, идеей идей.

Индивидуализированная клетка представляет собой систему, на новом уровне селективно развивающую до совершенства все свойства, которые она в себе объединяет, и оптимально приспосабливающуюся к своей среде. С ростом точности переноса информации растет и информационная емкость. Но чем больше эта емкость, тем многообразнее становятся возможности специализации. Из вида «праклетка» возникло множество различных видов клеток, конкурирующих или кооперирующихся друг с другом. Взаимодействие должно было стать организованным: клетки развили рецепторы, с помощью которых они получили возможность специфично — в расчете на определенную кооперацию — узнавать друг друга. Но выгоды, проистекающие из кооперации, могут использоваться лишь в том случае, если новый план организации будет запечатлен также и в наследственности. Тогда все соматические типы клеток получат возможность всякий раз развиваться по программе, заложенной в одной-едипственной зародышевой клетке.

Математические модели [20] клеточной .диффереп-цировки и морфогенеза стали появляться только в последние годы и были испытаны на простых объектах: амебах [21] и гидроидных организмах [22]. Они основываются на автокаталитических молекулярных механизмах усиления, очень похожих на уже известные нам механизмы эволюционного поведения на субклеточном уровне. Идея отбора полностью мобилизуете л и осуществляется на уровне многоклеточных организмов. Результатом является кажущаяся,— впрочем, нет, реальная — «инструкция». Она основана на отборе индивидуумов, но прирост информации происходит только на уровне вида. Индивидуум выживает или гибнет, сам он пе «учится». Опыт идет только на пользу вида. Эволюция всей биосферы представляет собой величественный процесс накопления информации и образования памяти.

А нельзя ли было эту способность к обучению сделать полезной уже для индивидуального объединения клеток в течение его жизни? Для этого требовался новый уровень, на котором — как в генах — мояшо было бы селективно, под контролем функции ценности, накапливать опыт и производить его оценку. Этот «метод методов» должен был давать селективное преимущество везде, где он только возникал. Соответствующий эволюционный прорыв был, таким образом, неизбежен. Он начинается на уровне генов. Отбираются системы, у которых развились детекторы, с помощью которых можно реагировать на приходящие из окружающей среды раздражения, таким образом, чтобы повысить свои шансы на выживание. Примером может служить поведение грибка — фикомицета, который отвечает на световое раздражение ростом по направлению к свету (см. статью Макса Дельбрюка и сотрудников в последнем выпуске настоящего сборника).

В ходе эволюции возникают сети нервных клеток, которые центрально перерабатывают приходящие раздражения и превращают их в «успешные действия». С ростом сложности возникла необходимость — как и в случае молекулярного накопителя информации — уметь селективно отвечать па раздражения, т. е. делать выбор между альтернативам?!. Живое существо получило возможность независимо от генетической программы постоянно приспосабливаться к непредвиденным ситуациям. Только программируемость является здесь частью генетической программы. Для этого понадобилась также запрограммированная способность производить оценку: боль, удовольствие, страх, радость, вплоть до самых тонких эмоций. С помощью этой «вторичной» системы оценок избирательно накапливаются раздражения, идущие из окружающей среды. Их можно, наконец, воспроизводить даже абстрактно и проигрывать в новых комбинациях. Как и в случае мутаций, новые комбинации, возникшие благодаря флуктуациям, подвергаются оценке и отбору.

Уяче появились первые модельные паброски теории самоорганизующихся сетей, применимой к центральпой нервной системе [23—25]. Они исходят из того самоорганизующегося поведения, которое демонстрировали нам селекционные и эволюционные игры. Информация возникает в результате изменения распределения вероятностей возбунсдения и торможения нервных клеток под действием раздражений.

Направленность во времени, характерная для всех эволюционных процессов самоорганизации, является и здесь основой нашего внутреннего чувства времени. Недетерминированпость и практическая неограниченность наших мыслей и идей являются следствием сложности схемы: она объединяет около 10 миллиардов нервных клеток, каждая из которых имеет около 10 —100 тысяч контактов (синапсов) с другими клетками.

«Свободная воля» не была бы «свободной», еслп бы врожденный детерминизм не допускал никаких альтернатив, но, с другой стороны, она не была бы «волей», если бы выбор альтернатив предоставлялся лишь случаю, т. е. статистическим флуктуациям нервных процессов. Индивидуальная свобода — это работа фильтра, локализующегося внутри личности. Этот фильтр складывается из наследственности, опыта и имманентной для системы способности производить оценки. На него подаются статистические флуктуации, управляемые раздражителями, а выходит из него «информация» в форме наших мыслей и идей ).

Мы еще очепь далеки от полного понимания этого уровня игры игр — от понимания нас самих.

«Итак, напрасно было бы требовать от нас изложения всей истории и теории Игры в бисер: подобная задача сейчас не по плечу и куда более искушенным и достойным авторам. Решение ее — удел будущего, если, разумеется, к тому времени сохранятся как источники, так и духовные предпосылки. Еще того менее наш труд может слуэюитъ учебником Игры — таковой вообще никогда не будет написан. Правила этой Игры игр усваиваются только обычным, предписанным путем, на что уходят годы, и никому из посвященных не придет на ум облегчать процесс их усвоения». (Герман Гессе: из введения к «Игре в бисер».)

ЛИТЕРАТУРА

К предисловию

1. Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул.— М.: Мир, 1973.

2. Эйген М.— УФН, 1973, т. 109, с. 545.

3. Eigen Ы., Winkler R.— Munchen, Zurich: Das Spiel, R. Piper and Co Verlag, 4975.

4. Вере Л. С. Труды по теории эволюции.— Л.: Наука, 1977, "с. 60.

5. Кастлер Г. Возникновение биологической организации.— М.; Мир, 1967.

6. Блюменфельд Л. А. Проблемы биологической- физики.— М.: Наука, 1977.

7. Шмальгаузен И. И. Кибернетические вопросы биологии.— Новосибирск: Наука, 1968.

8. Волъкенштейн М. В.— /К. общей биологии, 1976, т, 37, с. 4S3.

9. Волъкенштейн М. В., Чернаеский Д. С.— J. Soc. Biol. Structures, 1978, v. 1, p. 95; Изв. АН СССР сер. бпол., 1979, № 4.

10. Волъкенштейн М. В. Общая биофизика.— М.: Наука, 1978.

11. Eigen М., Schuster P.— Naturwissenschaften, 1977, Bd. 64, № 11, S

страница 16
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Скачать книгу "Игра жизни" (2.07Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.08.2017)