3.2. Алгоритм накопления опыта

Анализируя научные труды по биологии, и используя собственные наблюдения, я пришел к выводу, что изменчивость различных структур индивидуальных организмов не одинакова. Мы легко можем построить иерархию степени изменчивости их наследственной информации, от абсолютно неизменных элементов, присутствующих у всех организмов на земле (например, алгоритм синтеза белков, энергетические циклы и т.д.), до элементов, которые меняются в такт с изменениями окружающей среды. Это, например, изменения покровительственной окраски (бабочка Biston betularia [18]), удивительная приспособляемость некоторых микроорганизмов к антибиотикам и насекомых к инсектицидам и т. п. Здесь и далее мы имеем в виду изменчивость, передающуюся потомкам.

В любом организме легко проследить не одинаковую степень изменчивости его различных органов и систем. Например, при искусственном отборе можно довольно просто вывести молочную или мясную породу скота, но не с тремя глазами или двумя хвостами! Обширная информация о факторах искусственного и естественного отборов позволяет формально рассортировать изменчивость наследственной информации по своеобразным уровням жесткости запоминания информации в наследственной памяти. Закрепляясь в организмах, некоторая часть информации из поколения в поколение как бы опускается на более глубокие (более жесткие) уровни памяти, становится менее изменчивой.

Аналогичное явление наблюдается в онтогенезе, что особенно заметно на примере высших животных. Организм учится в течение всей жизни. При этом получаемая из внешней среды информация явно упорядочивается. Более ценная для выживания информация запоминается надолго; бесполезная информация быстро забывается.

Отсюда следует вывод. Во всех организмах наследственная информация защищена от изменчивости в разной степени, в зависимости от ее ценности для выживания последующих поколений.

Безразличная для выживания наследственная информация также сохраняется. Характерный пример – пять пальцев на конечностях. Естественный отбор по числу пальцев (четыре или шесть) невозможен; это кажется очевидным.

Описанные выше предположения могут быть конкретизированы как алгоритм, который я назвал алгоритмом накопления опыта. Формулируется он так. Если в системе произошли изменения и они благоприятны или безразличны для нее, что выявит первый алгоритм, то они остаются в ней и с течением времени становятся менее и менее доступными для последующих изменений. Гипотеза о том, как это осуществляется в организмах, описана ниже.

Необратимость и направленность эволюции легко объясняются с помощью этого алгоритма. Он опре деляет большую вероятность усложнения, чем упро щения организмов, обеспечивает накопление информа ции. Видимые топологические упрощения (рудименты и т. п.) не изменяют системной сложности организмов. Исчезновение из организма алгоритмов (системное упрощение) очень маловероятно, так как такие резкие изменения в организме должны произойти одновремен но с изменениями во внешней среде, причем в соответ ствующем направлении. Эволюция биосферы идет по пути последовательного усложнения организмов и не обратима вследствие действия этого алгоритма.

Действительно. Возьмем для примера группу одинаковых простых организмов, живших в начале эволюции в некотором ареале. Допустим, этот ареал по внешним причинам разделился на две части с различными условиями обитания. Организмы тоже разделятся на две группы и начнут приспосабливаться к этим условиям, изменяться. Но прошлая наследственная информация остается в генах. Как то измениться, или исчезнуть она не может, так как обеспечивала жизнеспособность организмов до начала изменений. То есть новая наследственная информация всегда добавляется к старой. Как-то отбросить, упростить прошлую информацию, может быть и не нужную в новых условиях обитания, природа не может, так как это можно сделать только целенаправленно. У нас же в биологии строго доказано, что не случайных изменений наследственной информации не может быть. Но наши две группы организмов могут и далее расходиться по нишам своего обитания, добавляя все новую и новую наследственную информацию. Этот процесс уведет их не только к новым видам, но, может быть, и более крупным таксонам.

Но, как говорят, эволюция иногда идет к упрощению. Его поддерживает естественный отбор. Алгоритм накопления опыта не допускает упрощений, так как надо знать, что упрощать; конкретно, какие гены убирать из наследственной информации. Это совершенно невероятная ситуация. Так что все упрощения только внешние, топологические изменения пропорций тела или других свойств организма. Может быть, какая-нибудь кость скелета таза китообразных полностью исчезла в процессе «упрощения», но в геноме она наверняка осталась, так как природа «слепа» [6] и не может знать то, что надо отбросить.

Но при попытке формального применения этого алгоритма к организмам возникает следующая проблема. Если условия окружающей среды не меняются, то для изменчивости нет причин. Опыт жизни многих поколений организмов, которые оказались в таких условиях, постепенно стабилизирует всю наследственную информацию, в том числе, и на высоких (менее жестких) уровнях памяти, где ранее она была достаточно изменчива. Тогда при начавшихся переменах в окружающей среде организмы, которые потеряли изменчивость, не могут к ним приспособиться и гибнут. Примеры массовой гибели организмов в истории эволюции общеизвестны. Но все организмы, без исключения, подвержены действию алгоритма накопления опыта, и, очевидно, их предки также попадали в стабильные условия внешней среды. Следовательно, изменчивость всех организмов со временем должна уменьшаться. В действительности это явно не так. Поэтому, если мы утверждаем, что этот алгоритм действует в биосфере, то мы должны понять, как организмы «обходят» это противоречие.

Удивительно, но Природа давно нашла выход из этого затруднения, «перемешивая» некоторую часть наследственной информации при размножении организмов, «соединяя опыт» существования разных организмов в разных условиях. Это, несомненно, увеличит изменчивость. Например, широко известен факт резкого улучшения приспособительных реакций организмов, размножающихся половым путем. Особенно это заметно, если их предки жили в различных, отдаленных популяциях. Известны и другие, биохимические механизмы случайного «перемешивания» наследственной информации [13, 15], например, кроссинговер и т. д. Поэтому в действительности этот алгоритм значительно сложнее и лишь в принципе соответствует простейшей последовательности, описанной выше.

К тому же, существует факт, когда некоторые свойства организмов не меняют степени изменчивости из поколения в поколение или даже увеличивают ее. Например, те же пропорции тела у собак наверняка сохранялись огромное число поколений, когда они еще не были приручены человеком. Но оказалось, что их легко изменить искусственным отбором. Это противоречие, скорее всего, кажущееся, так как есть возможность, опять же при помощи алгоритма накопления опыта, закрепить информацию о том, что некоторые структуры организма ужесточать нельзя. Такая потребность может возникнуть, например, при нестабильных условиях окружающей среды [25].

Приходит на ум следующая техническая аналогия. Возьмем для примера легковой автомобиль, который является продуктом производства социальных систем (фирм, заводов), где наши начальные алгоритмы эволюции действуют также неотвратимо, как и в природе. Легко заметить уровни памяти в конструкции этой машины. Например, на глубоких уровнях памяти лежат: смазка трущихся частей, применение резьбовых соединений и колеса. Они есть во всех, без исключения, автомобилях. Менее стабилен тип двигателя (дизель, бензиновый, электрический) и его расположение (впереди, сзади). Это свойство находится в стадии становления. Прошла много стадий усовершенствования подвеска колес. Но явно никогда окончательно не определится внутренняя отделка салона, внешний вид и цвет автомобиля. Опыт подсказывает, что здесь изменчивость обязательно нужна.

Но существует проблема применения этого алгоритма в организмах. Не известна его биохимическая интерпретация. Действительно, если различные элементы наследственной информации в разной степени доступны изменчивости, то, как это реализуется в организмах? Здесь мы не видим другого пути, кроме использования еще одного алгоритма.