Что такое жизнь и как она возникла? I-7-1. Что такое информация?
I-7-1. Что такое информация?
Что такое жизнь и как она возникла?
Термин "информация" встречается буквально на каждом шагу, и тем не менее, понятие, которое он отражает, никому не понятно. В Википедии об информации сказано следующее: "В настоящее время не существует единого определения информации как научного термина. С точки зрения различных областей знания данное понятие описывается своим специфическим набором признаков. Например, понятие «информация» является базовым в курсе информатики, при этом, - невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия. Информация существует независимо от нашего сознания, и может иметь отражение в нашем восприятии только как результат взаимодействия: отражения, чтения, получения в виде сигнала, стимула."
Далее сообщается, что: "Информация нематериальна, как и все свойства материи. Информация стоит в ряду: материя, пространство, время, системность, функция, и др., что есть основополагающие понятия формализованного отражения объективной реальности в её распространении и изменчивости, разнообразии и проявленности. Информация - свойство материи и отражает её свойства (состояние или способность взаимодействия) и количество (мера) путём взаимодействия. С материальной точки зрения информация - это порядок следования объектов материального мира. Например, порядок следования букв на листе бумаги по определенным правилам является письменной информацией. Порядок следования разноцветных точек на листе бумаги по определенным правилам является графической информацией...". Эти цитаты из Википедии очень точно отражают бессмысленность существующих представлений о понятийном фундаменте, на котором базируется термин "информация". Ниже я попытаюсь показать, что вышеприведённые положения не только ошибочны, и глубоко бессмысленны.
Существует неисчислимое количество видов и определений информации. Всё зависит от способов восприятия информации и от значения понятия "информация" для тех или иных областей человеческой активности. Информация бывает визуальной, аудиальной, тактильной, обонятельной, вкусовой, текстовой, числовой, графической, звуковой, массовой, специальной, секретной, приватной, актуальной, служебной, достоверной, понятной, полной, недостаточной, полезной, ненужной, избыточной, истинной, ложной, дезориентирующей, наводящей, биологической... Для того, чтобы разобраться в том, что такое информация, попытаемся установить существование этого феномена в процессе жизнедеятельности таких простейших живых существ, какими являются прокариоты.
Размеры бактерий лежат в пределах от 0,15- 10 мкм. Уже давно и в деталях изучается способность бактерий к направленным формам движения - т.н. таксисам. Таксисы бывают положительными, если движение направлено к источнику стимула, и отрицательными, когда движение направлено от него. В настоящее время различают около 20 видов таксисов, например, хемотаксис - движение, основанное на разнице в концентрации химических веществ в среде, аэротаксис - на разнице концентраций кислорода. При реакциях на свет и магнитное поле возникают соответственно фототаксис и магнитотаксис. Различают даже такие сложные виды таксиса, как клинотаксис - перемещение с изменением направления, менотаксис - движение под некоторым постоянным углом к направлению на стимул, мнемотаксис - запоминание направления движения, ортотаксис - изменение скорости движения в зависимости от интенсивности стимула, телотаксис - перемещение к источнику стимуляции и т.д.
Органами движения бактерий являются жгутики, число которых может достигать нескольких десятков. Для того, чтобы бактерии передвигались в направлении к стимулу и от стимула, они несомненно должны обладать соответствующими системами восприятия состояния окружающей среды, системами обработки и передачи полученных сигналов в некие поведенческие команды для того, чтобы эти простейшие организмы запустили в действие свои моторчики - жгутики. Не мудрствуя лукаво, можно говорить в общепринятых терминах о том, что бактерии получают информацию о внешней среде, позволяющую им повысить шансы на выживание. Считывают эту информацию бактерии с помощью примитивных молекулярных систем восприятия, трансформирующих градиенты жизненно важных параметров среды в некие поведенческие сигналы.
Можно было бы назвать информацией положительную или отрицательную дивергенцию векторного поля стимула, но тогда вопрос с терминологией информации будет окончательно и бесповоротно запутан, поскольку всё, что окружает человека в этом мире - высота и глубина, холод и тепло, любое отклонение от среднего уровня - голод и талант, совесть и её отсутствие, эрудиция и невежество, вера и безверие, любая динамика - остывание нагретого тела в результате перепада температур, электрический ток в результате градиента заряда, ветер в результате перепада давления воздуха, водопад и т.п. - всё это в таком случае следует называть информацией, поскольку перечисленные понятия основаны на существовании градиентов многочисленных параметров, характеризующих различные объекты и явления материального мира.
С тем, что, двигаясь по направлению к стимулу или от стимула бактерии получают информацию о градиентах тех или иных параметров внешней для них среды, трудно не согласиться. Но в таком случае сами стимулы никак нельзя назвать информацией. Они являются носителями праинформации или сокращённо "инфотрегерами". Информацию из них извлекает живой организм с помощью своих органов восприятия. Бактерии извлекают информацию из инфотрегеров, которыми являются различные градиенты, и преобразуют эту информацию в некие поведенческие реакции. Практически все живые организмы способны считывать информацию с инфотрегеров, какими являются для них объекты и явления окружающего их мира.
В последнее время было проведено множество исследований, продемонстрировавших способность бактерий передавать полученную и обработанную ими информацию другим бактериям популяции. Двадцать лет тому назад в обиход бактериологии было введено понятие "ощущение кворума" (Quorum Sensing). Смысл его заключается в способности клеток бактерий реагировать на изменения, которые наступают при достижении в бактериальной культуре некоторых пороговых значений изменений среды, производимых клетками популяции. Например, грамположительные бактерии могут коммуницировать друг с другом, используя олигопептидные сигнальные молекулы, являющиеся инфотрегерами. Передача сигналов в большинстве случаев включает двухкомпонентный механизм фосфорилирования. Как правило, состояние кворума достигается при переходе популяции бактериальных клеток в стационарную фазу роста. Именно в это время обнаруживаются сигнальные молекулы, при помощи которых клетки контактируют друг с другом.
У многих видов грамотрицательных бактерий сигнальными молекулами кворум-зависимых систем, служат различные ацилгомосеринлактоны. Общую схему коммуникаций грамотрицательных бактерий можно представить следующим образом: в системе кворум-сенсинга грамотрицательных бактерий белки семейства Luxl являются аутоиндукторными синтазами и катализируют формирование специфических ацилгомосеринлактонных аутоиндукторных молекул. Аутоиндукторы свободно диффундируют через мембрану и накапливаются по мере увеличения плотности клеток. Белки семейства LuxR связывают родственные им аутоиндукторы при достижении достаточно высокой концентрации сигнальных молекул. Комплекс LuxR - аутоиндуктор связывается с промотором целевых генов, запуская их транскрипцию.
Приведённые выше примеры с бактериями иллюстрируют тотальный характер восприятия и передачи информации в мире живых существ и тот факт, что утверждение "в настоящее время не существует единого определения информации как научного термина" является ложным, поскольку это утверждение касается не информации, а инфотрегеров. Корень заблуждений состоит в том, что издревле под информацией принято было понимать сведения о чём-либо, независимо от формы их представления. Это все равно, как если бы муку, из которой испечён хлеб, и сам хлеб называли бы одним и тем же словом. Можно написать сообщение о том, что завтра наступит конец света, на бумаге, на асфальте, на стене дома, в интернете, в газете, записать на магнитофон, прокричать в рупор и т.д. Это совершенно идентичное во всех перечисленных случаях сообщение будет передано от индивидуума к индивидууму (индивидуумам) с помощью различных систем передачи и хранения сообщений. Но бумага, асфальт, стена, интернет, газета - это вовсе не информация, как следует из ложной трактовки этого понятия, а совокупность отдельных видов инфотрегеров, несущих в себе идентичное сообщение. Все перечисленные носители сообщения - это инфотрегеры, а не информация. И если никто не актуализует эти инфотрегеры и не воспримет записанное на них сообщение, то последнее так никогда и не станет информацией.
Термин "информация" происходит от лат. "informātiō" (разъяснение, представление, понятие о ч.-л.), далее от "informare" (придавать вид, форму, обучать; мыслить, воображать). В английском языке термин "information" со значением "act of informing" (акт информирования) появился в конце XIV столетия от старофранцузского слова "informacion, enformacion", означавшего информацию, совет, инструкцию. В значении "переданное знание" слово информация употреблялось в английском языке с середины XV века. Термин "информационнная технология" появился в 1958 году, а "информационная революция" - в 1969 году. В русском языке термин "информация" стали использовать с начала XVIII века, позаимствовав его через польское "informacja" (согласно словарю М. Фасмера).
Столь древнее происхождение слова "информация" привело к совершенно естественному для тех далёких времён неестественному смешению двух совершенно различных понятий - отражения органами восприятия живого существа явлений и объектов окружающего его мира и самих этих явлений и предметов. Наука и технологии развивались, понятие "информация" становилось всё более востребованным, а два совершенно разных понятия - носитель информации и сама информация продолжали обозначаться одним и тем же термином. Представим себе, что человек болеет и болезнь эта вызвана бактериальной инфекцией. Можно, конечно, сказать про человека, что "на него нашла болезнь", имея ввиду под болезнью патогенных бактерий. Но патогенных бактерий великое множество, в то время как болезнь - более узкое понятие. Неспособность терминологически разделить понятие болезнь и "этиологический агент заболевания" - дела давно минувших дней, а в отношении различения инфотрегера от информации ситуация, как это ни странно, сохранилась до наших времён. Совершенно неграмотный человек воспримет практически одинаково лист чистой бумаги и лист бумаги со строчкой написанного на нём сообщения. Если он понятия не имеет о том, что такое буквы, то он будет считать, что лист с сообщением слегка замаранным вариантом чистого листа. Между информацией и носителем этой информации существует качественно такая же разница, как разница между мешком муки и буханкой испеченного из этой муки хлеба, между сном и сновидением и т.п.
Для того, чтобы получить информацию о неком объекте, необходимо: 1) наличие объекта, 2) наличие живого существа с соответствующими органами восприятия, 3) наличие у этого существа сознания или примитивного его прототипа, как это, например, имеет место у бактерий, для обработки сигналов органов восприятия, 4) наличие некоторой памяти, хранящей знания о подобных объектах, и 5) наличие способности дифференцировать полученные первоначальные знания об этом конкретном объекте со сходными объектами, экстрагируя с помощью сознания или примитивного его прототипа те хранящиеся в памяти физиолого-биохимические (психические) характеристики, которыми может отличаться вновь воспринятый объект. Последний пятый этап и является конечным этапом извлечения информации из некой праинформации, заключённой в инфотрегере.
Может возникнуть резонный вопрос: зачем необходимо вводить дополнительное понятие "инфотрегер"? Не проще было бы заменить "трегер" термином "информация"? Я как раз и пытаюсь объяснить, что в реальной научной и социальной практике такая замена существует с давних времён. Однако, такая подмена понятий будет неизбежно омертвлять любую попытку исследовать роль информации в жизни современного общества. Не попытку исследовать роль интернета, компьютеров, радио, телевидения, мобильных телефонов, рекламы и т.п. с точки зрения футурологических аспектов цивилизационной динамики, а исследование роли информации как актуализированной человеческим сознанием абстракции экспоненциально растущего суммарного объёма инфотрегеров - носителей экзоинформации на планете Земля.
Если путать инфотрегер - объект будущего восприятия - с информацией, которая может быть из него извлечена, то безусловно можно легко понять, почему "не существует единого определения информации как научного термина" и почему "с точки зрения различных областей знания данное понятие описывается своим специфическим набором признаков". "Праинформация", "прединформация", "криптоинформация" или любой другой термин, обозначающий некое сообщение или некий смысл, заключенный в инфотрегере, кажутся неуклюжими в практическом использовании, учитывая многовековую практику слитного применения, неразделения терминов, обозначающих совершенно различные, категорически несовместимые понятия. И тем не менее, без разделения этих понятий несуразная практика смешения информации и носителей информации, будет продолжаться. Последствия такой практики будут сказываться на резком ограничении возможностей развития философских аспектов понятия "информации", в чём в большей степени нуждаются биологические науки, а не науки об усовершенствовании технологии производства и применения инфотрегеров. Информация - понятие биологическое, а не техническое.
Информация бывает всего лишь двух основных типов: I) информация, представляющая собой отражение материального мира с помощью органов восприятия индивидуального живого организма и модификацию этого отражения, эволюционно-первичная цель которого - в рациональном отклике живого организма на изменение внешней среды (таксис), и II) информация, представляющая собой продукт передачи информации (знания), накопленной одним живым организмом другим живым организмам. Эти два типа информации целесообразно дифференцировать как эндоинформацию (первичную, внутреннюю информацию) и экзоинформацию (вторичную, произведённую для наружного использования информацию). Третьего типа информации в природе, по всей вероятности, не существует, хотя существуют специфические модификации эндо- и экзоинформации. Ниже я рассмотрю этот вопрос на примере ДНК живых организмов и пищевых цепей биосферы.
Трансформация эндоинформации в экзоинформацию происходит с участием инфотрегеров - материальных объектов окружающего мира. В качестве инфотрегера может служить любой объект и любое явление материального мира, способные быть проводниками эндоинформации в экзоинформацию. Речь, мимика, написанная книга, память компьютера, газета, зарубка на дереве с указанием направления движения, светофор на перекрёстке, рецепт пирога, телепатемы, существование которых под большим вопросом, радиоволны, даже брошенная граната с выдернутой чекой - всё это примеры инфотрегеров. Все они являются носителями потенциальной информации, которая актуализируется при считывании с инфотрегера органами восприятия человека (животного, живого существа). Неограниченное разнообразие инфотрегеров принято ошибочно считать информацией, в то время как экзоинформация возникает только лишь при считывании органами восприятия животного переносимого инфотрегером знания, смысла, криптоинформации и т.п.
Эндоинформация состоит из пяти подтипов: Iа) спонтанно отраженная органами восприятия, Ib) отраженная органами восприятия по запросу организма, Ic) извлечённая из генетической памяти в процессе роста и развития и в связи с экстроординарными ситуациями и Id) самопроизвольно возникающая в результате мыслительных процессов. Сюда же следует отнести феномены иллюзии как неверной оценки поступившей от органа чувств информации, и галлюцинации как нарушения восприятия в одном или нескольких органах чувств, при котором мнимое восприятие несуществующей и не воспринятой органами чувств информации трактуется как реальное (соответственно, подподтипы 1di и 1dg). На феномене 1dg основано любое сновидение. Формально источником эндоинформации можно считать и дежавю (подтип Ie) - психическое состояние, при котором человек ощущает, что он когда-то уже был в подобной ситуации, а также жамевю - состояние, когда человек в привычной обстановке чувствует, что он здесь никогда не был.
Сновидения устроены таким образом, чтобы человек не запоминал содержания сна. По этой причине в формировании сна участвуют гормоны, способствующие состоянию галлюцинации, а бОльшая часть синтезируемого АТФ превращается в цикло-АМФ для активизации этих гормонов. В стадии быстрого движения глаз сформированный сон просматривается спящим, и из-за полной абсурдности сновидения спящий его запомнить не в состоянии. Таким образом происходит удаление мусорной информации из логических компартментов памяти мозга и осуществляется исключительно важный с точки зрения предотвращения ранней деменции процесс ревитализации памяти. Но иногда случаются спонтанные сочетания логической последовательности событийного содержания сна, которые спящий может запомнитьи которые легко запоминаются в вилу их неестественной необычности. При наличии в реальной жизни событий, напоминающих наже небольшие фрагменты такого сна, легко вспоминаются более продолжительные части сна, что и является причиной дежавю и жамевю.
У животных организмов на самых ранних стадиях эволюции развивались и совершенствовались органы восприятия, которые позволяли им детектировать состояние внешней вреды с целью наиболее адекватной реакции на возможные угрозы и поиск наиболее благоприятных сайтов жизнедеятельности. Например, кольчатые черви или аннелиды, ископаемые остатки которых были обнаружены в отложениях среднего кембрия, т.е. в отложениях полумиллиардной давности, живут по всему миру в море, в пресной воде и на суше. Размеры их варьруют от 1 мм до 3 метров, тело кольчатое с числом сегментов от нескольких до нескольких сотен. Эти беспозвоночные из группы первичноротых в огромном числе обитают в почвах (от 50 до 500 червей на м²). Они характеризуются наличием постларвальной сегментации тела и связанной с этим особенностью строения нервной системы (наличие надглоточного ганглия - головного мозга, окологлоточного нервного кольца и брюшной нервной цепочки). Нервная система слагается из крупного ганглия - головного мозга, от которого отходит брюшная нервная цепочка - прототип спинного мозга. В каждом сегменте имеется свой нервный узел. Органы чувств наиболее развиты у многощетинковых червей и представлены: на голове - глазами, органами осязания и химического чувства; на теле - чувствительными клетками.
Таким образом, с помощью органов восприятия червь получает информацию о состоянии внешней среды, и эта информация перерабатывается ганглиями, которые через аналог спинного мозга передают сигнал на продольные и кольцевые мышцы червя. Вдоль средней линии брюшной стороны тела у дождевых червей под мускулатурой тянется ствол, называемый брюшной нервной цепочкой. В каждом сегменте тела имеется нервный узел, представляющий собой скопление нервных клеток, от которого отходят три пары нервов. В процессе передвижения червя информация в его ганглий - простейший аналог головного мозга поступает непрерывно и он меняет направление движения в соответствии с этой информацией.
Выдвигалось несколько версий хорошо известного феномена, заключающегося в том, что во время дождя дождевые черви выползают из почвы. Не так давно профессор Джозеф Горрис из Вермонтского университета (США) высказал свою версию происхождения этого феномена и экспериментально её доказал. Дело в том, что самым большим врагом дождевых червей являются кроты, основой рациона которых они являются. Используя новейшую акустическую аппаратуру, Джозеф Горрис установил, что капли, падающие на поверхность земли, и движущийся под землей крот производят очень похожие вибрации. Поэтому он заключил, что именно это сходство и обманывает червя, который из-за несовершенства его слухового аппарата не в состоянии определить, где находится источник звука. В результате животное пугается и устремляется вверх и, хотя там тоже опасно, страх перед кротом оказывается сильнее.
Этот пример показывает, что даже такое эволюционно примитивное животное, каким является дождевой червь, способно не только получать информацию типа Ia, но и извлекать генетически закреплённую информацию типа Ic. Ведь понятно, что кроты живут в почве не повсеместно, но реакция дождевых червей на дождь везде одинакова. Значит генетическая память об опасности, сопряженной с определенным видом вибрации, закреплена у червей в генотипе. Эта генетически закреплённая информация становится родовой и видовой характеристикой животных. Важно также обратить внимание на то, что червь может извлекать идентичную информацию из двух различны инфотрегеров: колебаний, вызванных падением капель дождя и колебаний, создаваемых кротом при движении его в почве.
У животных схема использования информации типа Ia универсальна: органы восприятия - мозг - спинной мозг - реакция целого организма. По мере эволюционного усовершенствования животного организма совершенствовались и все компоненты этой цепи, однако только у относительно развитых форм животных структурно-функциональное совершенствование мозга приводило к возникновению сложнейших форм переработки информации типа Id. Т.е. в отличие от примитивного бактериального таксиса возникали зачатки мыслительных процессов вплоть до такого высокого уровня сознания, которым обладают человеческие организмы. Вместе с совершенствованием мозга совершенствовались и органы восприятия информации, совершенствовались органы поставки информации, её хранения и извлечения по потребностям.
(Продолжение следует)
Что такое жизнь и как она возникла?
Термин "информация" встречается буквально на каждом шагу, и тем не менее, понятие, которое он отражает, никому не понятно. В Википедии об информации сказано следующее: "В настоящее время не существует единого определения информации как научного термина. С точки зрения различных областей знания данное понятие описывается своим специфическим набором признаков. Например, понятие «информация» является базовым в курсе информатики, при этом, - невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия. Информация существует независимо от нашего сознания, и может иметь отражение в нашем восприятии только как результат взаимодействия: отражения, чтения, получения в виде сигнала, стимула."
Далее сообщается, что: "Информация нематериальна, как и все свойства материи. Информация стоит в ряду: материя, пространство, время, системность, функция, и др., что есть основополагающие понятия формализованного отражения объективной реальности в её распространении и изменчивости, разнообразии и проявленности. Информация - свойство материи и отражает её свойства (состояние или способность взаимодействия) и количество (мера) путём взаимодействия. С материальной точки зрения информация - это порядок следования объектов материального мира. Например, порядок следования букв на листе бумаги по определенным правилам является письменной информацией. Порядок следования разноцветных точек на листе бумаги по определенным правилам является графической информацией...". Эти цитаты из Википедии очень точно отражают бессмысленность существующих представлений о понятийном фундаменте, на котором базируется термин "информация". Ниже я попытаюсь показать, что вышеприведённые положения не только ошибочны, и глубоко бессмысленны.
Существует неисчислимое количество видов и определений информации. Всё зависит от способов восприятия информации и от значения понятия "информация" для тех или иных областей человеческой активности. Информация бывает визуальной, аудиальной, тактильной, обонятельной, вкусовой, текстовой, числовой, графической, звуковой, массовой, специальной, секретной, приватной, актуальной, служебной, достоверной, понятной, полной, недостаточной, полезной, ненужной, избыточной, истинной, ложной, дезориентирующей, наводящей, биологической... Для того, чтобы разобраться в том, что такое информация, попытаемся установить существование этого феномена в процессе жизнедеятельности таких простейших живых существ, какими являются прокариоты.
Размеры бактерий лежат в пределах от 0,15- 10 мкм. Уже давно и в деталях изучается способность бактерий к направленным формам движения - т.н. таксисам. Таксисы бывают положительными, если движение направлено к источнику стимула, и отрицательными, когда движение направлено от него. В настоящее время различают около 20 видов таксисов, например, хемотаксис - движение, основанное на разнице в концентрации химических веществ в среде, аэротаксис - на разнице концентраций кислорода. При реакциях на свет и магнитное поле возникают соответственно фототаксис и магнитотаксис. Различают даже такие сложные виды таксиса, как клинотаксис - перемещение с изменением направления, менотаксис - движение под некоторым постоянным углом к направлению на стимул, мнемотаксис - запоминание направления движения, ортотаксис - изменение скорости движения в зависимости от интенсивности стимула, телотаксис - перемещение к источнику стимуляции и т.д.
Органами движения бактерий являются жгутики, число которых может достигать нескольких десятков. Для того, чтобы бактерии передвигались в направлении к стимулу и от стимула, они несомненно должны обладать соответствующими системами восприятия состояния окружающей среды, системами обработки и передачи полученных сигналов в некие поведенческие команды для того, чтобы эти простейшие организмы запустили в действие свои моторчики - жгутики. Не мудрствуя лукаво, можно говорить в общепринятых терминах о том, что бактерии получают информацию о внешней среде, позволяющую им повысить шансы на выживание. Считывают эту информацию бактерии с помощью примитивных молекулярных систем восприятия, трансформирующих градиенты жизненно важных параметров среды в некие поведенческие сигналы.
Можно было бы назвать информацией положительную или отрицательную дивергенцию векторного поля стимула, но тогда вопрос с терминологией информации будет окончательно и бесповоротно запутан, поскольку всё, что окружает человека в этом мире - высота и глубина, холод и тепло, любое отклонение от среднего уровня - голод и талант, совесть и её отсутствие, эрудиция и невежество, вера и безверие, любая динамика - остывание нагретого тела в результате перепада температур, электрический ток в результате градиента заряда, ветер в результате перепада давления воздуха, водопад и т.п. - всё это в таком случае следует называть информацией, поскольку перечисленные понятия основаны на существовании градиентов многочисленных параметров, характеризующих различные объекты и явления материального мира.
С тем, что, двигаясь по направлению к стимулу или от стимула бактерии получают информацию о градиентах тех или иных параметров внешней для них среды, трудно не согласиться. Но в таком случае сами стимулы никак нельзя назвать информацией. Они являются носителями праинформации или сокращённо "инфотрегерами". Информацию из них извлекает живой организм с помощью своих органов восприятия. Бактерии извлекают информацию из инфотрегеров, которыми являются различные градиенты, и преобразуют эту информацию в некие поведенческие реакции. Практически все живые организмы способны считывать информацию с инфотрегеров, какими являются для них объекты и явления окружающего их мира.
В последнее время было проведено множество исследований, продемонстрировавших способность бактерий передавать полученную и обработанную ими информацию другим бактериям популяции. Двадцать лет тому назад в обиход бактериологии было введено понятие "ощущение кворума" (Quorum Sensing). Смысл его заключается в способности клеток бактерий реагировать на изменения, которые наступают при достижении в бактериальной культуре некоторых пороговых значений изменений среды, производимых клетками популяции. Например, грамположительные бактерии могут коммуницировать друг с другом, используя олигопептидные сигнальные молекулы, являющиеся инфотрегерами. Передача сигналов в большинстве случаев включает двухкомпонентный механизм фосфорилирования. Как правило, состояние кворума достигается при переходе популяции бактериальных клеток в стационарную фазу роста. Именно в это время обнаруживаются сигнальные молекулы, при помощи которых клетки контактируют друг с другом.
У многих видов грамотрицательных бактерий сигнальными молекулами кворум-зависимых систем, служат различные ацилгомосеринлактоны. Общую схему коммуникаций грамотрицательных бактерий можно представить следующим образом: в системе кворум-сенсинга грамотрицательных бактерий белки семейства Luxl являются аутоиндукторными синтазами и катализируют формирование специфических ацилгомосеринлактонных аутоиндукторных молекул. Аутоиндукторы свободно диффундируют через мембрану и накапливаются по мере увеличения плотности клеток. Белки семейства LuxR связывают родственные им аутоиндукторы при достижении достаточно высокой концентрации сигнальных молекул. Комплекс LuxR - аутоиндуктор связывается с промотором целевых генов, запуская их транскрипцию.
Приведённые выше примеры с бактериями иллюстрируют тотальный характер восприятия и передачи информации в мире живых существ и тот факт, что утверждение "в настоящее время не существует единого определения информации как научного термина" является ложным, поскольку это утверждение касается не информации, а инфотрегеров. Корень заблуждений состоит в том, что издревле под информацией принято было понимать сведения о чём-либо, независимо от формы их представления. Это все равно, как если бы муку, из которой испечён хлеб, и сам хлеб называли бы одним и тем же словом. Можно написать сообщение о том, что завтра наступит конец света, на бумаге, на асфальте, на стене дома, в интернете, в газете, записать на магнитофон, прокричать в рупор и т.д. Это совершенно идентичное во всех перечисленных случаях сообщение будет передано от индивидуума к индивидууму (индивидуумам) с помощью различных систем передачи и хранения сообщений. Но бумага, асфальт, стена, интернет, газета - это вовсе не информация, как следует из ложной трактовки этого понятия, а совокупность отдельных видов инфотрегеров, несущих в себе идентичное сообщение. Все перечисленные носители сообщения - это инфотрегеры, а не информация. И если никто не актуализует эти инфотрегеры и не воспримет записанное на них сообщение, то последнее так никогда и не станет информацией.
Термин "информация" происходит от лат. "informātiō" (разъяснение, представление, понятие о ч.-л.), далее от "informare" (придавать вид, форму, обучать; мыслить, воображать). В английском языке термин "information" со значением "act of informing" (акт информирования) появился в конце XIV столетия от старофранцузского слова "informacion, enformacion", означавшего информацию, совет, инструкцию. В значении "переданное знание" слово информация употреблялось в английском языке с середины XV века. Термин "информационнная технология" появился в 1958 году, а "информационная революция" - в 1969 году. В русском языке термин "информация" стали использовать с начала XVIII века, позаимствовав его через польское "informacja" (согласно словарю М. Фасмера).
Столь древнее происхождение слова "информация" привело к совершенно естественному для тех далёких времён неестественному смешению двух совершенно различных понятий - отражения органами восприятия живого существа явлений и объектов окружающего его мира и самих этих явлений и предметов. Наука и технологии развивались, понятие "информация" становилось всё более востребованным, а два совершенно разных понятия - носитель информации и сама информация продолжали обозначаться одним и тем же термином. Представим себе, что человек болеет и болезнь эта вызвана бактериальной инфекцией. Можно, конечно, сказать про человека, что "на него нашла болезнь", имея ввиду под болезнью патогенных бактерий. Но патогенных бактерий великое множество, в то время как болезнь - более узкое понятие. Неспособность терминологически разделить понятие болезнь и "этиологический агент заболевания" - дела давно минувших дней, а в отношении различения инфотрегера от информации ситуация, как это ни странно, сохранилась до наших времён. Совершенно неграмотный человек воспримет практически одинаково лист чистой бумаги и лист бумаги со строчкой написанного на нём сообщения. Если он понятия не имеет о том, что такое буквы, то он будет считать, что лист с сообщением слегка замаранным вариантом чистого листа. Между информацией и носителем этой информации существует качественно такая же разница, как разница между мешком муки и буханкой испеченного из этой муки хлеба, между сном и сновидением и т.п.
Для того, чтобы получить информацию о неком объекте, необходимо: 1) наличие объекта, 2) наличие живого существа с соответствующими органами восприятия, 3) наличие у этого существа сознания или примитивного его прототипа, как это, например, имеет место у бактерий, для обработки сигналов органов восприятия, 4) наличие некоторой памяти, хранящей знания о подобных объектах, и 5) наличие способности дифференцировать полученные первоначальные знания об этом конкретном объекте со сходными объектами, экстрагируя с помощью сознания или примитивного его прототипа те хранящиеся в памяти физиолого-биохимические (психические) характеристики, которыми может отличаться вновь воспринятый объект. Последний пятый этап и является конечным этапом извлечения информации из некой праинформации, заключённой в инфотрегере.
Может возникнуть резонный вопрос: зачем необходимо вводить дополнительное понятие "инфотрегер"? Не проще было бы заменить "трегер" термином "информация"? Я как раз и пытаюсь объяснить, что в реальной научной и социальной практике такая замена существует с давних времён. Однако, такая подмена понятий будет неизбежно омертвлять любую попытку исследовать роль информации в жизни современного общества. Не попытку исследовать роль интернета, компьютеров, радио, телевидения, мобильных телефонов, рекламы и т.п. с точки зрения футурологических аспектов цивилизационной динамики, а исследование роли информации как актуализированной человеческим сознанием абстракции экспоненциально растущего суммарного объёма инфотрегеров - носителей экзоинформации на планете Земля.
Если путать инфотрегер - объект будущего восприятия - с информацией, которая может быть из него извлечена, то безусловно можно легко понять, почему "не существует единого определения информации как научного термина" и почему "с точки зрения различных областей знания данное понятие описывается своим специфическим набором признаков". "Праинформация", "прединформация", "криптоинформация" или любой другой термин, обозначающий некое сообщение или некий смысл, заключенный в инфотрегере, кажутся неуклюжими в практическом использовании, учитывая многовековую практику слитного применения, неразделения терминов, обозначающих совершенно различные, категорически несовместимые понятия. И тем не менее, без разделения этих понятий несуразная практика смешения информации и носителей информации, будет продолжаться. Последствия такой практики будут сказываться на резком ограничении возможностей развития философских аспектов понятия "информации", в чём в большей степени нуждаются биологические науки, а не науки об усовершенствовании технологии производства и применения инфотрегеров. Информация - понятие биологическое, а не техническое.
Информация бывает всего лишь двух основных типов: I) информация, представляющая собой отражение материального мира с помощью органов восприятия индивидуального живого организма и модификацию этого отражения, эволюционно-первичная цель которого - в рациональном отклике живого организма на изменение внешней среды (таксис), и II) информация, представляющая собой продукт передачи информации (знания), накопленной одним живым организмом другим живым организмам. Эти два типа информации целесообразно дифференцировать как эндоинформацию (первичную, внутреннюю информацию) и экзоинформацию (вторичную, произведённую для наружного использования информацию). Третьего типа информации в природе, по всей вероятности, не существует, хотя существуют специфические модификации эндо- и экзоинформации. Ниже я рассмотрю этот вопрос на примере ДНК живых организмов и пищевых цепей биосферы.
Трансформация эндоинформации в экзоинформацию происходит с участием инфотрегеров - материальных объектов окружающего мира. В качестве инфотрегера может служить любой объект и любое явление материального мира, способные быть проводниками эндоинформации в экзоинформацию. Речь, мимика, написанная книга, память компьютера, газета, зарубка на дереве с указанием направления движения, светофор на перекрёстке, рецепт пирога, телепатемы, существование которых под большим вопросом, радиоволны, даже брошенная граната с выдернутой чекой - всё это примеры инфотрегеров. Все они являются носителями потенциальной информации, которая актуализируется при считывании с инфотрегера органами восприятия человека (животного, живого существа). Неограниченное разнообразие инфотрегеров принято ошибочно считать информацией, в то время как экзоинформация возникает только лишь при считывании органами восприятия животного переносимого инфотрегером знания, смысла, криптоинформации и т.п.
Эндоинформация состоит из пяти подтипов: Iа) спонтанно отраженная органами восприятия, Ib) отраженная органами восприятия по запросу организма, Ic) извлечённая из генетической памяти в процессе роста и развития и в связи с экстроординарными ситуациями и Id) самопроизвольно возникающая в результате мыслительных процессов. Сюда же следует отнести феномены иллюзии как неверной оценки поступившей от органа чувств информации, и галлюцинации как нарушения восприятия в одном или нескольких органах чувств, при котором мнимое восприятие несуществующей и не воспринятой органами чувств информации трактуется как реальное (соответственно, подподтипы 1di и 1dg). На феномене 1dg основано любое сновидение. Формально источником эндоинформации можно считать и дежавю (подтип Ie) - психическое состояние, при котором человек ощущает, что он когда-то уже был в подобной ситуации, а также жамевю - состояние, когда человек в привычной обстановке чувствует, что он здесь никогда не был.
Сновидения устроены таким образом, чтобы человек не запоминал содержания сна. По этой причине в формировании сна участвуют гормоны, способствующие состоянию галлюцинации, а бОльшая часть синтезируемого АТФ превращается в цикло-АМФ для активизации этих гормонов. В стадии быстрого движения глаз сформированный сон просматривается спящим, и из-за полной абсурдности сновидения спящий его запомнить не в состоянии. Таким образом происходит удаление мусорной информации из логических компартментов памяти мозга и осуществляется исключительно важный с точки зрения предотвращения ранней деменции процесс ревитализации памяти. Но иногда случаются спонтанные сочетания логической последовательности событийного содержания сна, которые спящий может запомнитьи которые легко запоминаются в вилу их неестественной необычности. При наличии в реальной жизни событий, напоминающих наже небольшие фрагменты такого сна, легко вспоминаются более продолжительные части сна, что и является причиной дежавю и жамевю.
У животных организмов на самых ранних стадиях эволюции развивались и совершенствовались органы восприятия, которые позволяли им детектировать состояние внешней вреды с целью наиболее адекватной реакции на возможные угрозы и поиск наиболее благоприятных сайтов жизнедеятельности. Например, кольчатые черви или аннелиды, ископаемые остатки которых были обнаружены в отложениях среднего кембрия, т.е. в отложениях полумиллиардной давности, живут по всему миру в море, в пресной воде и на суше. Размеры их варьруют от 1 мм до 3 метров, тело кольчатое с числом сегментов от нескольких до нескольких сотен. Эти беспозвоночные из группы первичноротых в огромном числе обитают в почвах (от 50 до 500 червей на м²). Они характеризуются наличием постларвальной сегментации тела и связанной с этим особенностью строения нервной системы (наличие надглоточного ганглия - головного мозга, окологлоточного нервного кольца и брюшной нервной цепочки). Нервная система слагается из крупного ганглия - головного мозга, от которого отходит брюшная нервная цепочка - прототип спинного мозга. В каждом сегменте имеется свой нервный узел. Органы чувств наиболее развиты у многощетинковых червей и представлены: на голове - глазами, органами осязания и химического чувства; на теле - чувствительными клетками.
Таким образом, с помощью органов восприятия червь получает информацию о состоянии внешней среды, и эта информация перерабатывается ганглиями, которые через аналог спинного мозга передают сигнал на продольные и кольцевые мышцы червя. Вдоль средней линии брюшной стороны тела у дождевых червей под мускулатурой тянется ствол, называемый брюшной нервной цепочкой. В каждом сегменте тела имеется нервный узел, представляющий собой скопление нервных клеток, от которого отходят три пары нервов. В процессе передвижения червя информация в его ганглий - простейший аналог головного мозга поступает непрерывно и он меняет направление движения в соответствии с этой информацией.
Выдвигалось несколько версий хорошо известного феномена, заключающегося в том, что во время дождя дождевые черви выползают из почвы. Не так давно профессор Джозеф Горрис из Вермонтского университета (США) высказал свою версию происхождения этого феномена и экспериментально её доказал. Дело в том, что самым большим врагом дождевых червей являются кроты, основой рациона которых они являются. Используя новейшую акустическую аппаратуру, Джозеф Горрис установил, что капли, падающие на поверхность земли, и движущийся под землей крот производят очень похожие вибрации. Поэтому он заключил, что именно это сходство и обманывает червя, который из-за несовершенства его слухового аппарата не в состоянии определить, где находится источник звука. В результате животное пугается и устремляется вверх и, хотя там тоже опасно, страх перед кротом оказывается сильнее.
Этот пример показывает, что даже такое эволюционно примитивное животное, каким является дождевой червь, способно не только получать информацию типа Ia, но и извлекать генетически закреплённую информацию типа Ic. Ведь понятно, что кроты живут в почве не повсеместно, но реакция дождевых червей на дождь везде одинакова. Значит генетическая память об опасности, сопряженной с определенным видом вибрации, закреплена у червей в генотипе. Эта генетически закреплённая информация становится родовой и видовой характеристикой животных. Важно также обратить внимание на то, что червь может извлекать идентичную информацию из двух различны инфотрегеров: колебаний, вызванных падением капель дождя и колебаний, создаваемых кротом при движении его в почве.
У животных схема использования информации типа Ia универсальна: органы восприятия - мозг - спинной мозг - реакция целого организма. По мере эволюционного усовершенствования животного организма совершенствовались и все компоненты этой цепи, однако только у относительно развитых форм животных структурно-функциональное совершенствование мозга приводило к возникновению сложнейших форм переработки информации типа Id. Т.е. в отличие от примитивного бактериального таксиса возникали зачатки мыслительных процессов вплоть до такого высокого уровня сознания, которым обладают человеческие организмы. Вместе с совершенствованием мозга совершенствовались и органы восприятия информации, совершенствовались органы поставки информации, её хранения и извлечения по потребностям.
(Продолжение следует)