МНИМАЯ СЛОЖНОСТЬ ЖИВОГО

И ключевой вопрос, касающийся информационного наполнения биологических систем, заключается в том, как же геном, содержащий сравнительно мало информации, может породить такую систему, как человек, которая значительно сложнее генетической информации, описывающей ее.

Один из способов понять это — рассматривать биологические конструкции как "вероятностные фракталы". Детерминированный фрактал — это система, в которой один элемент конструкции (называемый "инициатором") заменяется несколькими элементами (вместе называемыми "генератором"). При следующем повторении каждый элемент в генераторе сам становится инициатором и, в свою очередь, заменяется элементами генератора (масштабируется до меньшего размера, см. рисунок). Этот процесс повторяется много раз, причем каждый вновь созданный элемент генератора становится инициатором и заменяется новым уменьшенным в масштабе генератором. Каждое новое поколение фрактального расширения добавляет кажущуюся сложность, но не требует дополнительной проектной информации.

Вероятностный фрактал добавляет элемент неопределенности. В то время как детерминированный фрактал будет выглядеть одинаково каждый раз, когда он визуализируется, вероятностный фрактал будет выглядеть по-разному каждый раз, хотя и с аналогичными характеристиками. В вероятностном фрактале вероятность применения каждого элемента генератора меньше 1. Таким образом, полученные конструкции имеют более органичный внешний вид. Вероятностные фракталы используются в графических программах для создания реалистичных изображений гор, облаков, морских берегов, листвы и других природных сцен. Ключевым аспектом вероятностного фрактала является то, что он позволяет генерировать большое количество кажущейся сложности, включая обширные изменяющиеся детали, из относительно небольшого количества проектной информации. Биология использует тот же принцип. Гены поставляют информацию о конструкции, но деталей в организме значительно больше, чем содержится информации в генетическом коде.

Некоторые наблюдатели неверно истолковывают количество деталей в биологических системах, таких как мозг, утверждая, например, что точная конфигурация каждой микроструктуры (например, каждой внутриклеточной микротрубочки) в любом нейроне точно спроектирована и должна быть именно такой, чтобы организм мог функционировать. Однако для того, чтобы представить, как работает биологическая система, такая как мозг, нам нужно понять принципы её проектирования, которые намного проще (то есть содержат гораздо меньше информации), чем чрезвычайно детализированные структуры, которые генетическая информация генерирует посредством описанных итеративных, фрактальных процессов. Во всем геноме человека содержится только восемьсот миллионов байт информации, что, после сжатия данных (в геноме есть повторы и пустоты которые можно без потерь опустить) составит всего от тридцати до ста миллионов байт. Это примерно в сто миллионов раз меньше информации, представленной совокупностью межнейронных связей и паттернами концентрации нейромедиаторов в полностью сформированном человеческом мозге.

Комментарии: