Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Опарин А.И. -> "Происхождение предбиологических систем" -> 148

Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.

Опарин А.И. Происхождение предбиологических систем — М.: Мир, 1999. — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): proishogdeniepredbiologicheskihsistem1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 142 143 144 145 146 147 < 148 > 149 150 151 152 153 154 .. 182 >> Следующая

Представление о репликации, которое часто считают ключевым в вопросах происхождения жизни, еще недавно имело много интерпретаций [3, 14—20]. Я буду называть репликацией только особый случай наследственного процесса, когда предок и потомок идентичны и разъединяются. Если к тому же предок и потомок изолированы от внешнего источника информации, я буду говорить о само-репликации. Эти три условия обычно выполняются у высших орга-
низмов, но они отнюдь не обязательны для наследственной передачи, для получения информации или для эволюции.
Термин эволюция также используется в разных значениях, но я употребляю его в общем смысле передачи и постепенного накопления наследственной информации со временем. Из определения информации [21 ] следует, что создание любого типа информации требует выбора или отбора определенного состояния из ряда альтернативных состояний. Мера информации Я — логарифм по основанию 2 ряда равновероятных состояний, или в более общем виде Я = —2 Pi log2p;, где — вероятность t'-го состояния. В таком случае допускается, что отбор совершается при действии агента, не зависящего от pt и не являющегося стохастическим процессом (т. е. отбор происходит с вероятностью 1). Как признает большинство из нас (это показала и дискуссия), понятие отбора не простое. Довольно часто неточное определение деталей процесса, который мы обозначаем этим термином, приводит к некоторой путанице. Это и понятно. Поскольку по определению единственное событие, способное генерировать информацию, есть селективный процесс, отсутствие для понятия «отбор» точного определения приводит к невозможности точного определения меры информации.
Сказанное можно проиллюстрировать простым примером: рассмотрим идущий при постоянных условиях рост линейного сополимера, состоящего из чередующихся субъединиц, АВАВАВАВАВ... , последовательность которых, за исключением начальной субъединицы, полностью определена. Такой рост может быть описан с помощью правила, основанного на естественных, но неспецифических физических законах, согласно которым невозможно образование какой-либо другой последовательности. Выбор начальной субъединицы случаен. Эта последовательность возникает без участия информации, просто как результат ограничений, вытекающих из законов природы. В то же время этот процесс можно описать по-другому: субъединицы А и В с равной вероятностью могут присоединяться к растущему концу полимера, но крайняя субъединица выбирает одну из двух возможных альтернатив. Процесс может быть назван цепью Маркова первого порядка со следующей матрицей переходных вероятностей:
А В
А 0 1
В 1 0
где в левом столбце помещены крайние субъединицы цепи сополимера, а в верхней строке — присоединяющиеся субъединицы. Это означает, что, согласно такому правилу отбора, вероятность появ-
ления одной из двух последовательностей (в зависимости от того, какой была начальная субъединица) из N субъединиц будет равна единице, тогда как без такого правила отбора она бы равнялась 2~N. Следовательно, при логарифмическом выражении информации для образования сохраняющейся структуры в процессе отбора необходим 1 бит информации на каждую добавленную субъединицу.
Может показаться, что использование понятий информация и отбор необязательно. Однако рассмотрим другой крайний пример сложности в живых организмах. При определении количества информации, накопленной путем естественного отбора в процессе адаптивной эволюции, Кимура [22] рассуждал следующим образом: если бы индивидуумы, элимирующиеся в процессе естественного отбора, размножались с той же скоростью, что и выживающие особи, то их число составляло бы N = N0eLI, где N0 — исходное число особей, t — число генераций и L — мера уменьшения приспособленности в популяции. Это означает, что событие, происходящее при наличии естественного отбора с вероятностью 1, в отсутствие естественного отбора происходило бы с вероятностью е~и. Следовательно, при логарифмическом выражении информации для процесса естественного отбора необходимо LI In 2 битов информации на поколение для того, чтобы образовалась жизнеспособная упорядоченная система. В обоих приведенных примерах логика рассуждений одинакова, и она соответствует определению наследственного процесса. Действительно, в данном случае не было бы ошибкой использовать описание, приведенное для случая растущего сополимера, и представить процесс адаптивной эволюции как результат действия естественных, но неспецифичных физических законов, предотвращающих выживание других видов. Однако описывать процесс эволюции, возникновение реплицирующейся нуклеиновой кислоты или даже появление простейшей упорядоченности в сополимерах как результат ограничений, присущих законам природы, будет не более плодотворно, чем объяснять эти явления случайностью. Я бы хотел подчеркнуть, что различные наследственные процессы в сущности различаются незначительно, если не считать различий в емкости памяти и соответствующей длительности хранения информации. В организме, размножающемся под контролем дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), емкость памяти может составлять Ю10 битов, тогда как в сополимере, состоящем только из двух равновероятных исходных субъединиц, она будет составлять всего 1 бит. Поэтому сополимер в процессе роста способен лишь передать 1 бит информации (и это происходит при выборе каждой следующей субъединицы), тогда как молекула ДНК может накапливать информацию в каждом последующем поколении. Оба типа молекул могут до некоторой степени развить
Предыдущая << 1 .. 142 143 144 145 146 147 < 148 > 149 150 151 152 153 154 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed