Эволюция информационных систем

С определенного этапа развития на Земле стали формироваться химические реакции, направленные на сохранение устойчивости, реакции, противостоящие энтропии.
«Исходным актом происхождения жизни как качественно нового явления, - пишет Н. П. Дубинин, - не могло служить исходное появление только белков или только нуклеиновых кислот, необходимо было появление структурированной системы (курсив наш. - К. С.), функционирующей при взаимодействии специфических веществ, энергии и генетической информации» (Дубинин Н. П., 1979). Ему созвучны мысли П. К. Анохина, который писал: «Материальный субстрат не может быть основой жизни без того, чтобы он не составил какую-либо систему отношений (выделено нами. - К. С.) с более или менее стабильным конечным результатом, в каком-то отношении полезным самой системе... Появлению белка как полимерного образования и даже появлению одного единственного нуклеотида неизбежно должны были предшествовать такие динамические принципы организации материи, которые впоследствии на более высокоорганизованном уровне послужили своего рода "колыбелью” для появления и развития самих дефинитивных белковых образований....Первичной могла быть только какая-то стабильная система процессов, для которой вначале единственно полезным результатом, очевидно, была сама ее устойчивость....Всякая встреча этих систем со средой, приводившая к укреплению этой устойчивости, была полезной для системы в целом. Наоборот, все то, что нарушало ее устойчивость, становилось для нее отрицательным, неполезным» (Анохин П. К., 1968, с. 568-573).
Устойчивость и оценка полезности и вредности внешних воздействий явилась в эволюции мощным информационным новоприобретением предбиологических форм жизни.
На информационной основе полимерные молекулы, широко рассеянные по мировому океану, смогли активно изменять свою конфигурацию, а также усиливать или ослаблять темпы химического взаимодействия в ответ на действие различных факторов внешней среды. Налицо явный прогресс информационных «систем отношений».
Жизнь, таким образом, созревала в материально-информационной «нише». При этом окружающие предбиологические системы материальные субстраты и факторы, с одной стороны, - обеспечивали доставку к ним исходных, потребных материалов, а с другой стороны, потребляли их конечные продукты.
Информационные системы полимеров, образно говоря, «питались» специальными энергетическими, химическими молекулами, например АТФ; «дышали» - взаимодействуя с определенными газами; «выделяли» в среду определенные фрагменты и реагировали конформационными изменениями на повреждающие воздействия. Взаимодействуя друг с другом, полимеры представляли уже организованную по поверхности Земли системную сущность - обобщенную систему, полезным приспособительным результатом деятельности которой явилось сохранение их устойчивости и противостояние энтропии. В этой системе отчетливо проявились информационные взаимодействия.
Подчеркнем, что «предбиологические» или даже «предорганические» динамические, самоорганизующиеся и саморегулирующиеся открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом, энергией и информацией, сложились задолго до наполнения их белковыми молекулами. «...Первичные белковые тела и более специализированные белки в виде ферментов явились следствием постепенно совершенствовавшихся стабильных предбиологических систем, послуживших основой для развития жизни на Земле» (Анохин П. К., 1968, с. 576).
Однако эти уже предбиологические системы представляли собой не хаос, а определенную информационно-материальную организацию, в которой информационные и материальные грани динамически сливались.
Когда же химические процессы на Земле породили живой белок, это был решительный скачок от химического неорганического информационного состояния в область новых информационных процессов, преимущественно связанных уже с белковыми и другими молекулами.

Можно думать, что особую роль в информационном генезе играли кристаллы. Кристаллы в своей структуре отражают «память» об организовавших их событиях. Особенно важными в эволюции живых существ оказались жидкие кристаллы, составившие впоследствии основную массу межклеточного вещества живых существ, мембран их клеток. К жидким кристаллам относятся также молекулы РНК и ДНК.
Э. Я. Костецкий и С. А. Алексаков (1988) высказали предположение о возможности синтеза нуклеопротеидов на кристаллической матрице апатитов.
Нисбет Е. Г. (Nisbet E. G., 1986) доказывает принципиальную возможность зарождения жизни в виде первичных молекул РНК и ДНК на цеолитоподобных минералах в местах разгрузки гидротерм, обогащенных углеводородами.
Все минералы являются природными аккумуляторами не только лучистой энергии, но и информационных излучений. Идея синтеза олигонуклеотидов при участии минерально-кристаллических матриц-катализаторов высказывалась еще Дж. Берналом (1969) и С. Поннамперумс (1977). М. Паничев (1997) считает, что костно-скелетные минеральные кристаллические образования выполняют у животных функцию носителей полевой информации.

Минералы обеспечивают также связывание (нейтрализацию) токсических продуктов метаболизма. Они обладают мощной буферной емкостью, что обеспечивало, по-видимому, ионную (кислотно-щелочную) стабильность древней жизни.
Все изложенное может свидетельствовать о существенной роли жидких кристаллов в механизмах зарождения белково-нуклеиновых форм жизни и в совершенствовании информационных свойств живых организмов.
Сформированные соответствующими физическими и химическими, а также информационными условиями планеты Земля, под влиянием электромагнитных полей и других космических излучений полимерные молекулы приобрели специфические конфигурации со своеобразными, ферментативными «центрами». При этом одни из них преобразовались в лево-, а другие - в правовращающие.
Зарождение жизни произошло, по нашему мнению, в информационном пространстве предбиотических организаций.
В эволюционных представлениях о происхождении жизни существуют две точки зрения. Одна исходит из того, что жизнь зародилась с первых этапов формирования Земли как планеты и что Земля и живые существа формировались одновременно (Вернадский В. И., Тейяр де Шарден П.). И. Вернадский, например, пишет: «в течение всех геологических периодов не было и нет никаких следов абиогенеза» (Вернадский В. И., 1967).

Другая точка зрения (Анохин П. К.) заключается в том, что жизнь в самых примитивных формах зародилась на Земле как более позднее явление.

Рассеянные ранее в мировом океане химические молекулярные реакции сконцентрировались внутри изолированных коацерватов. Процесс концентрации активных антиэнтропийных механизмов оказался весьма прогрессивным для эволюции живых существ. Благодаря активным процессам размножения примитивные живые существа заполнили все мировое пространство. Наиболее революционным этапом развития живых существ явилась их изоляция с помощью мембран.
Наличие мембран определило новое качество живых существ. Если ранее живые существа только реагировали на разнообразные внешние воздействия, то теперь они начали строить свою деятельность по активному принципу: от потребности - к ее удовлетворению. Наряду с функциональной системой размножения у них сложились заключенные в протоплазму специальные саморегулирующиеся функциональные системы молекулярного уровня, определяющие процессы внутреннего дыхания, пищеварения, выделения, поддержания оптимальной температуры, защиты своего организма (в первую очередь - наружных мембран). Мембраны стали пронизывать протоплазму, создавая предпосылки организации внутренних органов. Самоорганизация живых существ приобрела новые формы.
Именно на этом этапе эволюции живого информационные процессы, имеющие место в молекулярных функциональных системах одноклеточных существ, начинают оцениваться субъективно.
В функциональных системах в процессе эволюционного развития живых существ на основе информационных отношений, наряду с процессами их самоорганизации, благодаря обратной афферентации (связи) сложились процессы информационной субъективной самооценки состояния контролируемых ими полезных для организма приспособительных результатов. Это оказалось возможным благодаря трем исключительно важным свойствам живых организмов: раздражимости, памяти и опережающего отражения действительности (см. Главу 2).
Живые существа, одевшись в мембраны, стали вокруг себя создавать новую информационную сферу - биосферу, отражающую различные аспекты их жизнедеятельности.
С самого начала клеточная масса Земли представляла связанную совокупность - «рассеянный суперорганизм», своеобразную «живую пленку». Однако этот «рассеянный организм» не мог обеспечивать адекватного противостояния энтропии. С целью оптимальной адаптации одноклеточные организмы стали трансформироваться в многоклеточные. Теперь уже клетки и составляющие многоклеточные индивиды органы выступили в качестве элементов функциональных систем многоклеточных организмов.
В качестве информационных экранов у многоклеточных начинает сначала выступать соединительная ткань, затем - нейроны многочисленных нервных ганглиев и наконец, по мере эволюционных процессов цефализации, функции информационных экранов все более концентрируются в центральной нервной системе, в головном мозге. Первичные ощущения сменяются более развитым организованным субъективным чувством - эмоциями.
Следующий эволюционный скачок - объединение отдельных субъектов в популяции. В популяциях уже отдельные индивиды становятся элементами популяционных, а у человека - социальных функциональных систем, своей саморегуляторной деятельностью обеспечивающих достижение популяционно значимых результатов.
Взаимодействие индивидов в популяциях животных строится на сигнальной эмоциональной, а у человека - еще и речевой (устной и письменной) информационной основе. Роль информационных взаимодействий в популяциях нередко начинает преобладать над физико-химическим взаимодействием.
Наряду с био- и ноосферой активно формируется информационная сфера Земли, распространяющаяся в космическое пространство (Казначеев В. П., Спирин Е. А., 1991).
Информационная сфера Земли может рассматриваться как сгусток общечеловеческой информации - общечеловеческая память. Формирование информационной сферы Земли П. Тейяр де Шарден (1987) рассматривает как высшую ступень эволюционного развития жизни. Это - информационный экран Большой функциональной системы, в которую уже отдельные человеческие группы, популяции и государства входят в качестве отдельных элементов.
Информационная сущность (грань) жизнедеятельности, таким образом, прогрессировала на всех этапах эволюции от одноклеточных существ до человека, человеческих сообществ и до Больших систем, отражающих взаимодействие человеческих личностей и сообществ с информационным полем Земли и Космоса.
Информация, возникшая как рассеянное космическое явление (информационное поле), затем концентрируется у отдельных одноклеточных и многоклеточных индивидов в деятельность их многочисленных функциональных систем. Развитие мозга привело к усовершенствованию механизмов оценки информации, к развитию субъективного сознания. Субъективное сознание индивидов в популяциях трансформировалось в общественное сознание. Последнее все активнее совершенствует информационные свойства Больших космических систем.
Значение информационной грани жизнедеятельности в процессе эволюции все время возрастает.
Сфера жизни на Земле в процессе ее эволюции, чтобы успешно противостоять энтропии, постоянно сжимается. Земля, первичные одноклеточные приобрели сферическую форму. При этом силы сжатия активно противостоят рассеиванию энергии. Субъективное, так же как и материальное, по-видимому, тоже отражает эту тенденцию эволюции. Сознание отдельных человеческих личностей тоже сжимается в общественное, коллективное сознание. При движении человечества к космическому «сверхсознанию» значение субъективного отдельных личностей, по-видимому, также все более уменьшается.
При этом значение генетической пассивной информации о прошлом все более снижается и на смену ей все большее значение приобретает активная духовная наследственность, сохранение и преумножение накопленных Человечеством духовных сокровищ - коллективного Знания.
В процессе эволюционного развития живых существ прослеживается общая закономерность: функциональные системы более низшего уровня на информационной основе включаются в функциональные системы более высокого уровня, превращаясь из самостоятельных информационных единиц в отдельные составные элементы этих функциональных систем. При этом функциональные системы более высокого уровня начинают программировать и регулировать деятельность систем более низкого уровня.
Следует, однако, подчеркнуть, что для своего проявления информационные процессы требуют поступления в организм энергии. Информационный процесс развертывается только на сбалансированных для нормальной жизнедеятельности физико-химических и энергетических процессах в организме. Подобно тому как без музыкального инструмента нельзя исполнить мелодию, без физиологических физико-химических процессов информационные процессы также не проявляются.