Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эбилинг В. -> "Физика процессов эволюции" -> 159

Физика процессов эволюции - Эбилинг В.

Эбилинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции — М.: УРСС, 2001. — 342 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikaprocessovevolucii2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 153 154 155 156 157 158 < 159 > 160 161 162 163 164 165 .. 176 >> Следующая

Рис. 12.9. Оптимальный маршрут, найденный для задачи о круговом объезде коммивояжером 100 городов с помощью смешанной стратегии Больцмана— Дарвина (Boseniuk et al., 1987)
условия надлежит создать в реакторе, чтобы естественная эволюция популяции клеток приводила не к уменьшению выработки инсулина, а к ее повышению.
Другой пример — поиск заменителей антибиотиков как средства борьбы с возбудителями болезней. Естественная эволюция бактерий приводит к иммунитету против медикаментов, поэтому уже сейчас известны, например, штаммы малярии, устойчивые к действию хинина или венерических болезней и действию пенициллина. Проблема эволюционной теории состоит в том, можно ли создать условия, при которых естественная эволюция действовала бы не против интересов человека, а в интересах последнего. С аналогичной ситуацией мы встречаемся и в сельском хозяйстве, когда речь заходит о борьбе с вредителями или об удобрениях, а также использовании фармацевтических препаратов в животноводстве. Нетрудно предвидеть, что значительные изменения в химической промышленности будут сопровождаться все более широким использованием ферментов. Правда, сегодня эти изменения выступают лишь как теоретическая возможность, но успехи генной инженерии и микроэлектроники могут быстро изменить всю картину. Почему так происходит? Дело в том, что современная химическая промышленность часто осуществляет превращение одних веществ в другие при высоких температурах, т. е. затрачивая большие количества энергии. При всех успехах химии синтетических веществ следует иметь в виду, что спектр химических соединений, производство которых требует экономически оправданных затрат, относительно узок. Что же касается живых клеток, то они способны осуществлять весьма сложный химический синтез с большой быстротой, высокой точностью и с минимальными затратами энергии. Основную функцию в химии клеток выполняют цепи нуклеиновых кислот («программа») и ферменты («автомат»). Промышленное копирование химии клеток пока невозможно, с одной стороны, потому что функция ферментов недостаточно известна, а с другой — из-за высокой стоимости синтеза ферментов. Главную роль в биохимической регуляции играют так называемые аллостерические ферменты. Скорость, с которой они превращают одно вещество в другое, определяется концентрацией третьего вещества. Возникает далеко идущая аналогия с функцией транзистора в электронных схемах. Математически эта аналогия между электрическими и химическими цепями проявляется особенно отчетливо в термодинамике сетей (Oster et al., 1973; Schnakenberg, 1976). В этом смысле клетку можно сравнить с высоко интегрированной электронной схемой, а технические применения современных электронных схем позволяют судить о потенциальных возможностях «химических схем» будущего (Conrad, 1985). Идея технического применения системы химических реакций по образу и подобию электроники разрабатывалась несколькими авторами, в особенности Конрадом и Е. Е. Сельковым. В этой связи следует упомянуть также работы (Haddon, Lomola, 1983; Conrad, 1985, 1986; Noldechen, 1986), привлекшие внимание специалистов.
В отличие от электронных схем, реализуемых как твердые тела, биохимические сети работают в жидкой фазе. Пространственное упорядочение элементов в последнем случае возможно лишь весьма условно, так как в жидкости диффузионные и конвективные процессы существенно влияют на свойства всей системы. Теория самоорганизации здесь может прийти на помощь, указав, при каких условиях устанавливается, самоорганизуется та или иная желательная функция системы. Ответы на важные фундаментальные вопросы теории самоорганизации дают современные исследования свойств систем реакций с диффузией, проводимые с большой интенсивностью во всем мире (Романовский и др., 1984; Cartianu, 1986; Васильев и др., 1987). Первым шагом на пути к химии ферментов можно считать генную инженерию: во-первых, она способствовала развитию методов получения ферментов, во-вторых, весьма настойчиво развивала и развивает экспериментальную технику. Последующий
прогресс может приобретать сильнейшее самоускорение, так как ферменты могут возникать и самопроизвольно в ходе производства, подобно тому, как это с высокой вероятностью происходило при возникновении жизни на Земле (Ebeling, Feistel, 1982).
12.4. Ассоциативная память
Хранение информации играет центральную роль в обработке информации живыми системами. Если в гл. 11 мы подробно рассмотрели на элементарном уровне хранение генетической информации в последовательностях ДНК, то в данном случае речь идет о более сложных формах хранения биологической информации, представляющих большой интерес и с точки зрения их технического использования (Hinton, Anderson, 1981; Amari, Arbib, 1982; Kohonen, 1984). В этом отношении особый интерес представляет ассоциативная память. Хранимая в такой памяти информация опрашивается путем введения в память неполной или частично ложной информации. Если вводимый сигнал достаточно сильно напоминает содержимое памяти, то из памяти будет извлечена полная или исправленная информация. Такого рода ассоциативность характерна для центральной нервной системы многих высокоорганизованных существ и в особенно совершенной форме — для головного мозга человека. Что же касается современных цифровых запоминающих устройств, то они работают с адресами, т. е. неассоциативно.
Предыдущая << 1 .. 153 154 155 156 157 158 < 159 > 160 161 162 163 164 165 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed