Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эйген М. -> "Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул" -> 7

Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул - Эйген М.

Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул — М.: Мир, 1973. — 224 c.
Скачать (прямая ссылка): samoorganizaciyamaterii1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 73 >> Следующая

— 3
б) в 10 М растворе (что соответствует «бульону» с достаточно большой вязкостью)
в Мировом океане 1042
в пруду (ЮОХЮО м, глубина 10 м) 6*1028
в луже (1л) 6-1020
Напомним, что молекулярные веса большинства природных белков и нуклеиновых кислот значительно больше, чем в приведенных примерах. Отметим далее, что возраст Земли равен «всего лишь» 1Q17 с, так что, даже предположив быстрый круговорот молекул белков, нельзя было бы перебрать все возможные последовательности (время жизни и продолжительность сборки каждой молекулы безусловно больше 1 с). Приведены только порядки величин. Вселенную представляем в виде сферы с диаметром 10 млрд световых лет; «плотной упаковкой» считается заполнение пространства с плотностью 1 г/см.3.
разумных условиях (т. е. в объемах, имеющих разумные размеры), любой заданной последовательности из набора случайных последовательностей практически близка к нулю даже для относительно коротких цепей. А между тем такие последовательности не могут содержать сколько-нибудь значительного количества информации.
С другой стороны, вся информация, содержащаяся в цепочках ДНК хромосом весьма сложного живого существа, может превышать 1010 битов, что соответствует выбору одной возможности из 103 •103 таких возможностей. Делались попытки сопоставить подобные числа с информацией, содержащейся в тех структурах и функциях, которые кодирует ДНК. В дальнейшем будет показано, что это невозможно, если не учитывать среду и историю данного существа. Информация, накопленная в процессе эволюции, — это «оцененная» информация, и число битов мало что говорит о ее функциональном значении.
Приведенное выше определение информации потребует некоторой модификации, если мы имеем множество единиц с различными априорными вероятностями рь р2> • • • > Рь как> например, в случае аминокислот в полипептидной цепи, или для букв в различных языках. Здесь средняя информация на единицу равна, по К. Шеннону [23, 24],
X X
h= — К 2 Pi \npi> Причем 2 Pi — 1 (1-4)
i=i i=l
(символ h выбран no аналогии с //-функцией Больцмана). Как мы видим, любое ограничивающее условие (например, различные избыточности) снижает среднее количество информации на единицу по сравнению со случаем равных априорных вероятностей. В английском языке, например, это ограничение снижает среднее количество информации с 4,76 до 4,03 бита на букву. (Другие ограничения, например наличие предпочтительных последовательностей букв или слов, будут дополнительно изменять это число.)
Аналогия между шенноновским понятием информации и больцманорской статистической интерпретацией
энтропии (уравнения (1.2) и (1.4) очевидна, и всегда признавалось, что эта аналогия не .только формальна
[25]. В частности, это подчеркивал Э. Шредингер в своей замечательной книге «Что такое жизнь?» [26]. Если энтропия характеризует степень «незнания», то любое уменьшение «незнания» эквивалентно увеличению «знания», или «информации». Эта комплементарность между информацией и энтропией ясно показывает ограниченную применимость классической теории информации к проблемам эволюции. Везде, где информация имеет определенный смысл, например в языке (по соглашению) или в биологии (после того как эволюция привела к фиксации кода), эта теория имеет многочисленные применения. Однако от нее мало пользы, пока информация не приобрела своего «полного смысла» или пока имеется много путей создания новой информации. Здесь нам нужна новая переменная — «ценность», которая характеризовала бы уровень эволюции. Трактовка упорядоченности и неупорядоченности, указывающая лишь на их комплементарность, — на чем Э. Шредингер в своей книге сделал, пожалуй, слишком сильный упор — в этом случае недостаточна. На неадекватность современной теории информации в применении к биологическим проблемам указывал JI. Бриллюэн [18] в своей превосходной монографии «Наука и теория информации».
Мы видим, что теория информации в известной степени комплементарна классической статистической механике, по крайней мере в том отношении, что понятия энтропии и информации описывают степень незнания и знания. Для теории эволюции этих понятий недостаточно. Требуется уточнить, что мы называем знанием или незнанием. Для того чтобы охарактеризовать степень самоорганизации функциональной упорядоченности и определить направление эволюции, необходимо ввести понятие «ценности».
1.2.3. Информация возникает или приобретает ценность посредством отбора. В этом утверждении содержится один из существенных принципов биологии — дарвиновский принцип естественного отбора. Сам Дарвин считал его характерным свойством живого: «Сохранение благоприятных индивидуальных различий и
изменений и уничтожение вредных я назвал Естественным отбором или Переживанием наиболее приспособленных» ([27], стр. 328).
Впрочем, Дарвин ничего не утверждал относительно физической основы этого принципа: «Возражение, что наука до сих пор не пролила света на гораздо более высокие задачи о сущности и начале жизни, не имеет значения» ([27], стр. 659).
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 73 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed