Информация в природе

О происхождении судьбы на Земле известно мало. И все же, хотя бы гипотетически возможно представить себе, как в «первичном бульоне» остывающей планеты появлялись органические молекулы, как они взаимодействовали между собой, химически меняя друг друга.

В случае если допустить, что такая модель происхождения живых организмов верна, то где совершить границу между неживой и живой материями? На каком этапе хаос химичес­ких реакций перешел в биологическую эволюцию первых организмов? 

Информация в природе

самый очевидный критерий, что возможно применять с целью проведения данной границы – свойство к самовоспроизведению. Обрывки РНК и белков имели возможность влиять друг на друга тысячелетиями, но их отношения не вышли бы за рамки органической химии, если бы в какой-то момент цепочка их сотрудничеств не замкнулась бы в цикл.

Как раз сейчас, по всей видимости, и появилась жизнь.

Возможно заключить, что в базе судьбы лежит свойство группы молекул взаимодействовать между собой так, что в следствии эта несколько молекул образуется заново. Информация, заложенная в их структуре, выясняется сохраненной и воспроизведенной.

Круг замыкается. В данный же момент появляется понятие гена – единицы наследственности — и начинается процесс биологической эволюции.

В океане случайных химических реакций появляется островок порядка. Его мы и именуем судьбой.

Передача генов много поколений, так, есть самым древним методом информационного сотрудничества в живой природе. Без него само понятие судьбы не имеет смысла.

Но со временем, в то время, когда жизнь с уверенностью закрепилась в числе форм существования материи на Земле, показалась необходимость и в других методах обмена информацией.

Человека создал язык?

Промотав естественную историю на пара миллиардов лет вперед, мы заметим планету, покоренную человеком. Она освещена электричеством, засеяна геометрически верными последовательностями растений, невиданных в природе.

Она охвачена сетями сотовой связи, мгновенно соединяющими людей за тысячи километров друг от друга.

Чем же обязан человек такому успеху? Ответ, казалось бы, очевиден: успехи цивилизации произошли благодаря беспрецедентному формированию отечественной нервной совокупности.

Но человек, что появился и вырос в изоляции от общества, при всем интеллектуальном потенциале собственной нервной совокупности, чуть ли способен на открытия в ядерной физике либо инновации в сельском хозяйстве.

Нет, успехи человека – итог происхождения нового, ускоренного способа передачи информации: языка. Лишь при помощи языка мы можем сохранять и передавать накопленные знания в отрыве от передачи генов много поколений.

Лишь языком обеспечивается прогресс: наука, культура, публично-политическая организация.

Мы создали новый, негенетический способ обмена данными. Практически, с возникновением языка показалось новое информационное пространство, «культурные единицы» которого развиваются, распространяются и эволюционируют по своим собственным законам.

В случае если задача любой генетичес­кой совокупности – поддержание самой себя в максимально неизменном виде (через чур резкие трансформации чреваты утратой свойств к размножению и выживанию), то культурная совокупность куда более подвижна. 

Исходя из этого для происхождения новой информации в «классической» генетической форме требуются миллионы лет осмотрительной, постепенной эволюции. В совокупности языка и культуры те же трансформации смогут происходить за годы, месяцы а также 60 секунд. «Языковая революция» дала человеку возможность приспосабливаться к любой среде с невиданной скоростью.

Стремительнее кроме того бактерий.

Человеческий язык не имеет аналогов в природе и по универсальности: он применим фактически к любому нюансу жизнедеятельности. Но в случае если «нетрадиционная» передача информации приносит столь богатые плоды, неужто человек – первый, кто об этом задумался?

В действительности, это далеко не так. Человек достиг больших высот в навыке передачи информации, но формально аналоги всех «неповторимых» особенностей отечественного языка существуют и в природе.

Горизонтальный поворот

В чем главный недочёт исходного, старого способа передачи информации посредством генов? Он через чур не хорошо подходит для адаптации к скоро изменяющимся условиям среды.

В генах, передаваемых «вертикально», много поколений, заложена наиболее значимая информация об организме – всегда менять ее через чур страшно.

Исходя из этого самой очевидной модификацией «генетического языка» есть его дополнение горизонтальным переносом информации – другими словами не много поколений, а между взрослыми особями. Данный метод «общения» деятельно применяют бактерии.

Все они владеют главным геномом, что, как и в других организмах, строго охраняется от повреждений и изменений. Но кроме этого, бактерии имеют дополнительные «подвижные островки» ДНК, плазмиды.

Ими они смогут обмениваться с другими бактериями.

Таким механизмом обес­печивается, к примеру, распространение устойчивости к антибиотикам – в случае если одной бактерии случайно удалось отыскать метод нейтрализовать воздействие смертельного для нее вещества, она может «поведать» об этом методе своим сородичам.

Приблизительно по данной же логике трудится генетическая модификация бактерий: в самый распространенной форме она осуществляется введением в клетку плазмид. Практически, генетическая модификация – неестественная форма горизонтального переноса генов.

Возможно заявить, что, создавая трансгенную бактерию, мы ей, что от нее желаем, на «бактериальном языке».

Химическая почта

«Социальный» арсенал бактерий не исчерпывается генетическими ухищрениями. Бактерии, как и люди, изобрели дополнительный путь передачи информации – химический.

Выделяя в среду определенные вещества, бактерии смогут обмениваться «знаниями» о том, что происходит около них, а также согласовывать совместные реакции.

К примеру, таким методом они смогут координировать формирование биопленок – тесных сообществ микроорганизмов, живущих на поверхностях жидкостей либо жёстких тел. Биопленки владеют собственной пространственной микросредой и организацией.

Это аналоги городов в бактериальном мире.

«Химический язык» оказывает помощь бактериям защищаться от тяжелых условий – к примеру, от тех же антибиотиков (по понятным обстоятельствам данный нюанс общения бактерий тревожит нас больше вторых). Кишечная палочка, улавливая попадание антибиотиков в среду, выделяет сигнальные вещества, оповещающие сородичей о начале атаки.

В следствии часть бактерий переходит в «дремлющую» форму, дабы иметь возможность восстановиться, даже в том случае, если большинство популяции погибнет.

Слева: в среде без антибиотика бактерии всегда синтезируют индол. В середине: под действием позванного антибиотиком стресса бактерии перестают производить индол и умирают.

Справа: устойчивые к антибиотикам мутантные клетки скоро избавляются от антибиотика и продолжает синтез индола.

Существуют кроме того информацию о том, что эти химические «переговоры» смогут «прослушиваться» представителями вторых видов. К примеру, в примере с антибиотиками вредная сальмонелла может реагировать на сигналы кишечной палочки, не смотря на то, что сама этих сигналов не создаёт.

Под влиянием «слухов» об антибиотиках сальмонелла также начинает образовывать устойчивые клетки, что угрожает очень неприятными для человека последствиями.

Химические сигналы далеко не неповторимы для мира микроорганизмов: они активно применяются живыми существами любой сложнос­ти. К примеру, страно развит данный «язык» у высших растений.

Одна из изюминок растений содержится в том, что, в отличие от животных, каковые больше надеются на электрические сотрудничества – передачу нервных импульсов – они оперируют практически только химичес­кими сигналами. Частично это определяет их малоподвижность – диффузия веществ протекает значительно медленнее, чем распространение электрического тока по нервным волокнам.

Неудивительно, что растения в ходе эволюции развили невообразимый для животных «химический арсенал». Задумайтесь о миллионах алкалоидов и их причудливых цветах, запахах, действии и вкусах на организм и мозг животного.

До тех пор пока животные развивали острые зубы и зоркое зрение, растения оттачивали мастерство химика-синтетика, разрешающее им отпугивать вредителей, завлекать опылителей – и общаться между собой.

К примеру, ростки клёна и тополя при повреждении листьев производят летучие вещества, отпугивающие насекомых. Неповрежденные растения, стоящие рядом, приобретают химический сигнал от поврежденных, и в течение считанных часов начинают производить те же вещества.

Кое-какие виды фасоли идут дальше. Они не только отпугивают растительноядных клещей – собственных основных вредителей – но и завлекают другие, хищные виды клещей, охотящиеся на растительноядных.

Одновременно с этим, само собой разумеется, оповещаются об опасности и соседи. Более того, фасоль отличает вред, наносимый клещами, от несложного механического повреждения.

В случае если растение пострадает от ветра либо руки мальчишки, никакого сигнала «паники» оно не произведет.

Воздушная среда – не единственный «канал связи» для растений. Томаты, к примеру, смогут применять микоризу – нити симбиотических грибов, опутывающие корни сходу многих растений – в качестве «телефонных линий» для передачи информации.

Перерезание этих «проводов» приведет к нарушению контактов между растениями: они больше не синхронизируют собственную защиту от вредителей. Помимо этого, ученым посредством генной инженерии удалось вывести «немые» и «глухие» растения, иллюстрируя сходство «химического» общения с привычным нам звуковым либо зрительным.

Я милого определю по феромону

Не обращая внимания на неспециализированное предпочтение животными физических сотрудничеств, химические сигналы обширно распространены и среди них. самый известным примером являются феромоны – вещества, выделяемые животными во окружающую среду и вызывающие определенную реакцию у других особей собственного вида. Значительно чаще она не редкость связана с половым размножением: феромоны самца мыши приводят к агрессии у других самцов, возбуждение у самок и ускорение полового созревания у самок-подростков.

Феромоны – это фиксированные информационные сообщения, свойственные в большинстве случаев всем представителям определенного вида и вызывающие автоматическую реакцию. Приверженец антропоцентризма обратит на это внимание и сообщит: в этом и содержится уникальность людской общения.

Каждые другие методы сотрудничеств приводят к врождённой реакции, напрямую влияя на организм. При же человека, язык не заложен в нас генетически, а формируется в ходе обучения.

В действительности, примеров, при которых информационное сотрудничество требует обу­чения, множество. При с химическими сигналами возможно отыскать в памяти смеси-идентификаторы, отделяемые некоторыми учеными от феромонов.

Они являются не одно конкретное соединение, а достаточно сложную комбинацию разных веществ в определенных пропорциях. В отличие от феромонов в хорошем понимании, смеси-идентификаторы личны для каждой особи либо, в некоторых случаях – для популяции (к примеру, колонии пчел).

Человеческий мозг также реагирует на феромоны. Желтым цветом продемонстрированы участки мозга, активирующиеся под действием запахов половых гормонов (AND – андростерон, EST – эстроген) либо легко людской тела (OO, Оrdinary Оdors).

Вверху обозначены активные участки, неспециализированные у гомосексуальных мужчин (HoM) и гетеросексуальных дам (HeW). Внизу – неспециализированные у мужчин классической сексуальной ориентации (HeM – гетеросексуальные мужчины)

Посредством смесей-идентификаторов животные смогут отличать одних особей от вторых. Распознавание этих смесей – значительно более сложный процесс, чем механичес­кий ответ на феромоны, и как правило требует обучения.

К примеру, омар не вступит в схватку с соперником, которому проиграл несколько дней назад, выяснив его по личному запаху.

пляски и Информационная роль песни

С приближением к человеку по степени эволюционного родства способы передачи информации между живыми существами начинают все больше быть похожим привычные нам. По окончании выхода животных на сушу приобретает распространение новый метод общения – звуковой. «Говорить вслух», не обращая внимания на собственную репутацию молчунов, могут и рыбы – к примеру, рыбы-жабы лишь и делают, что рычат либо гудят, в зависимости от агрессивного либо романтического настроения.

Но по-настоящему голосовое общение приобретает развитие только на суше. Оно обширно распространено не только среди позвоночных, но и, к примеру, у насекомых.

При достаточно несложной организации нервной совокупности, многие насекомые имеют слух, которому позавидовал бы хороший звукорежиссер. Кузнечики, к примеру, имеют свойство к «коктейль-эффекту» – из какофонии леса либо поля они могут выделять узкие подробности стрекота сородичей.

О чем говорят кузнечики? В целом, о том же, о чем и большая часть вторых животных – как бы поскорее с кем-нибудь спариться.

Но, среди более продвинутых в интеллектуальном замысле социальных насекомых – муравьев, пчел, термитов – распространены и более высокие темы. К примеру, муравьи координируют социальные роли, а также, при помощи звуковых сигналов (не смотря на то, что ключевую роль тут, все-таки, играются феромоны).

Существуют кроме того муравьи-социальные паразиты, каковые подражают таким ролевым сигналам: «заговаривая зубы» рабочим муравьям, они устраиваются в чужой колонии и живут в том месте припеваючи, беззаботными иждивенцами.

Но самый известным «языком» насекомых являются танцы пчел. Двигаясь по определенной схеме, пчелы передают сородичам данные о расстоянии и направлении до источника провианта либо воды – к примеру, до цветочной поляны – и потенциальном достатке отысканного ресурса.

Пчелиный танец, в действительности, еще сложнее, чем думается: как показывают недавние изучения, информация, заложенная в танце, сообщается вторым пчелам не зрительным методом, а при помощи определенных электрических полей, создаваемых двигающейся пчелой.

Интеллектуальные колоссы

Очевидно, чем более развиты у животного нервная система и мозг, тем более идеальны его возможности для сотрудничества с другими особями. Человеку обычно сложно оценить, как сложен возможно «язык» другого вида – мы нечайно строим собственные суждения о «разговорчивости» животных на их способности усваивать понятные нам слова и идеи.

Но на каком основании мы используем себя, как меру для всей другой природы?

К примеру, человеку час­то думается, что он осознаёт чувстве собственной собаки – в той либо другой ситуации мы сознательно либо подсознательно «переводим» собачий язык на человеческий. Но несложными опытами возможно продемонстрировать: обычно мы принимаем желаемое за действительное.

К примеру, то, что нам думается виноватым видом собаки, в действительности есть выражением подчинения. Псы смогут скулить и смотреться понуро, даже если они не делали ничего нехорошего – значение имеет в большинстве случаев лишь интонация хозяина.

Однако, кроме того с поправкой на неизбежное очеловечивание сотрудничеств между животными, способности многих высших позвоночных к общению впечатляют. Дельфины и другие китообразные, к примеру, пользуются в собственном языке щелчков и свистков абстрактными категориями – к примеру, такими, как «большое количество» либо «мало».

Они имеют подобие синтаксиса: порядок «слов в предложении» воздействует на его суть.

Многие авторы кроме того говорят о самой настоящей культуре китообразных, поскольку кое-какие особенности их певческого репертуара изменяются со временем – так же, как изменяются и людские языки. Известен, к примеру, случай, в то время, когда несколько горбатых китов с одного берега Австралии мигрировала к второму берегу.

В течение трех лет местные киты переняли манеру «речи» мигрантов. Похожее отмечается и с другими качествами культуры – к примеру, с традициями коллективного поиска пищи.

В случае если социальные взаимодействия и мышление умных млекопитающих – дельфинов, псов, свиней и особенно мартышек – мы можем хотя бы постараться осознать, то обстановка с птицами сложнее для людской восприятия. Птичий мозг сильно отличается от мозга млекопитающего.

Однако, об интеллекте, к примеру, ворон известно – они пользуются инструментами, могут решать абстрактные задачи и выручать друг друга в тяжелой ситуации.

Возможно заявить, что птицы думают совсем вторыми частями мозга. Их способности и интеллект к осмысленным сотрудничествам развивались независимо от отечественных и параллельно им.

Тем необычнее языковые возможнос­ти, к примеру, попугаев.

Эти птицы не только подражают людской речи, как принято вычислять. Они способны формулировать осмысленные ответы на вопросы, применяя человеческие слова.

Они смогут усваивать семантические элементы языка: к примеру, слово «желаю», которым попугаи способны разграничивать запрос и называние. Они способны генерализировать предметы и осознавать, что те относятся в один момент к двум различным категориям: к примеру, мячик одновременно «синий» и «круглый».

В какой степени попугаи применяют собственные интеллектуальные свойства фактически для обмена информацией в природе, известно не хорошо – «беседы» животных между собой на воле изучать значительно сложнее, чем общение попугая, сидящего в клетке, с человеком. Но допустить, что свойство к восприятию абстрактных понятий и символов в языке развилась у птиц «просто так», достаточно нелепо.

Обмен информацией в природе так же ответствен, как и обмен генами. Но и сами гены серьёзны не из-за их состава либо пространственной структуры – они также являются информационными единицами, кодом, благодаря которому описывается жизнь.

Возможно заявить, что живая природа – это и имеется обмен информацией.

В данной статье мы сознательно избегали дискуссии приматов, самой продвинутой в интеллектуальном замысле группы млекопитающих, к каким относимся и мы. Человекообразные мартышки, вправду, владеют самыми идеальными из известных нам инструментами социальных сотрудничеств.

Но отечественное представление о «разум­ности» мартышек во многом строится на том, что в силу отечественного родства мы говорим с ними практически на одном языке.

Человек, несомненно, умнее любых вторых животных на Земле. Но нельзя забывать о том, что само понятие ума придумано человеком.

Для профилактики мании величия полезно время от времени посмотреть назад по сторонам.

Источник: Н. Кукушкин naked-science.ru

Кокотов С.А. Запись информации в природе


Вы прочитали статью, но не прочитали журнал…

Читайте также: