Одна формула и весь мир

Седов Евгений Александрович

Такова уж судьба любой детерминированной системы: вышел из строя один маленький винтик, и сложная большая машина превращается в мертвую груду неподвижных деталей или более крупных, но не менее мертвых частей. Известный американский кибернетик У. Р. Эшби высказал по этому поводу весьма меткое замечание: в жестко детерминированных системах каждый из элементов обладает «правом вето» по отношению ко всем остальным.

Что же спасает мозг, когда болезнь или несчастный случай привели к поражению целых больших областей? Что помогает ему перестроиться, найти обходные пути, если порвался «провод», поправить любую ошибочную команду целой серией корректирующих команд? В чем секрет надежности этой ни с чем не сравнимой

по своей сложности и совершенству системы, построенной из огромного множества (миллиарды!) нейронов, каждый из которых в любую секунду может дать «сбой»?

Секрет опять-таки в энтропии. Это она помогает мозгу и при нормальном режиме и в аварийной ситуации методом проб и ошибок найти правильное решение и получить оптимальный при сложившихся обстоятельствах результат.

Только при наличии гибких, недетерминированных (вероятностных) связей между элементами система приобретает возможность перестроить взаимодействие своих элементов, перераспределить их функции, если вышел из строя какой-нибудь элемент. Благодаря этому свойству существуют не только сложные организмы, но и вообще все живое.

Энтропийность — неотъемлемое качество всех живых организмов, проявляющееся и на уровне генов (в виде мутаций), и на уровне межклеточных связей, взаимодействия различных органов и т. д. Так же, как и в языке, количество существующих внутри организма детерминированных информационных связей существенно превышает количество связей случайных. Но наличие случайных связей принципиально необходимо: без стохастичности межклеточных связей организм лишился бы возможности адаптации к меняющимся внешним условиям, без стохастических мутаций генов прекратился бы созидательный эволюционный процесс. В этом аспекте становится особенно очевидной ошибочность основных установок противников генетической теории, по инициативе которых проходила дискуссия на сессии Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В. И. Ленина (ВАСХНИЛ) в 1948 году.

Среди всех участников сессии, пожалуй, только два человека — академики И. И. Шмальгаузен и В. С. Немчинов — понимали, что спор о механизме наследственности есть, в сущности, спор об «энтропийных свойствах» живого.

Согласно генетической теории по наследству могут передаваться только те новые признаки организма, которые возникли в результате случайной изменчивости генов. Лишь спустя 20 лет после описанных событий, после того как была разработана теория информации и разгадан принцип генетического кода, стало ясно, что мутации — это и есть та самая недетерминированная, непредсказуемая энтропийная составляющая, которую заключает в себе ген. Слово «мутации» было повторено тысячекратно и сторонниками и противниками генетической теории наследственности, выступившими на сессии ВАСХНИЛ. Таким образом, главным предметом разгоревшейся на этой сессии дискуссии была скрывавшаяся под именем мутации энтропия.

Присутствовавшие на сессии биологи представляли собой два лагеря, стоявших на противоположных идейных позициях: одни из них отстаивали принципиальную роль мутаций в механизме наследственности, другие же полностью отрицали эту роль.

Противники генетики считали, что, изменяя условия в нужную сторону, можно довольно легко получить, передать по наследству и закрепить в потомстве именно те полезные признаки, которые мы хотим получить. Стоит лишь вырастить несколько поколений пшеницы в условиях пониженной температуры, и сам собой образуется морозоустойчивый сорт. Или: уменьшая от поколения к поколению количество потребляемой растениями влаги, можно воспитывать засухоустойчивые сорта.

Изложенная доктрина — это не что иное, как возрождение отвергнутой Дарвином теории Ламарка, считавшего, что длинная шея жирафа образовалась потому, что многим поколениям жирафов приходилось тянуться к висящим высоко над землей плодам. Дарвин доказал, что

приобретенные подобным образом признаки не передаются потомству. По наследству передаются только случайно возникшие признаки — вот в чем «гвоздь» теории Дарвина. Развивая и углубляя эту теорию, генетики пришли к выводу, что источником неопределенной изменчивости (так называл это явление Дарвин) являются случайные мутации генов.

Отрицая существование носителей наследственности — генов и в то же самое время провозглашая себя последовательными дарвинистами, противники генетики впадали в явное противоречие: на место дарвинизма они пытались поставить неоламаркизм.

В своей книге «Факторы эволюции» И. И. Шмальгаузен утверждал: «Возникновение отдельных мутаций имеет все признаки случайных явлений. Мы не можем ни предсказать, ни вызвать произвольно ту или иную мутацию». Сейчас под этими утверждениями подпишется каждый генетик. Они полностью подтверждаются достижениями генетики и кибернетики, точно соответствуют выводам, вытекающим из энтропийно-информационного анализа всех эволюционирующих систем.

Спустя много лет после выхода в свет упомянутой книги И. И. Шмальгаузена начала развиваться генная инженерия. Расшифровав генетический код, человек приобретает возможность вносить в него коррективы, путем сложных биохимических процессов изменять по своему усмотрению какую-то часть содержащихся в хромосомах молекулярных цепочек ДНК. В замененной части может содержаться новый наследственный признак, развитием которого человек решил управлять. Мы опускаем огромные трудности, связанные и с расшифровкой и с коррекциями «записей», содержащихся в гене. Вопрос ставится в принципе: можно ли наследственностью управлять? Да, можно: либо путем отбора мутаций генов, либо с помощью генной инженерии. В первом случае мы предоставляем «творческую инициативу» природе, во втором берем ее на себя. Эта разница принципиальна. Если мы хотим управлять предсказуемо, тогда мы должны сначала спроектировать в воображении будущий новый признак или будущий организм. Тем самым мы исключаем роль мутации генов — все «мутации» происходят в нашем воображении, в процессе «вынашивания проекта», по которому мы хотим создать новый видовой признак или новый биологический вид. Но в любом случае не обойтись без мутаций, так как именно они позволяют методом проб и ошибок найти наиболее соответствующий условиям (оптимальный) вариант.

Все сказанное пока звучит как фантастика. И это естественно: ведь и в расшифровке наследственных кодов и в генной инженерии сделаны лишь самые первые шаги. Но шаги для науки принципиальные — они доказывают возможность решения этих проблем.

Надо заметить, что ни в ближайшем, ни в далеком будущем генная инженерия, по-видимому, не исключит влияния непредсказуемых мутаций генов, потому что, вводя новые «записи» в хромосому, нельзя предвидеть, как среагирует на это новшество ген.

Но все это — проблемы будущего. А на сегодняшний день мы не можем еще вносить любые коррекции в гены, поэтому нам приходится пользоваться результатами случайных мутаций. А тут уж волей-неволей надо мириться с тем, что мы не можем заранее их предсказать.

На начальном этапе развития квантовой физики сознание многих ученых бунтовало против необходимости отказаться от наглядных и привычных классических представлений и признать двуединую природу элементарных частиц, которые ведут себя то как частицы, то как волны. Этот период развития физики был подлинной «драмой идей». История энтропии еще в большей степени драматична. «Драма идей» здесь зачастую переходила в «драму людей». Именно таким поистине драматическим моментом было выступление детерминистской биологической школы против генетиков, отстаивавших открытую Дарвином энтропийную природу случайной (неопределенной) изменчивости, на которой зиждется любой созидательный эволюционный процесс.