Все живые системы устроены таким образом, что способны захватывать и накапливать энергию. Отто Рёсслеру принадлежит прекрасное сравнение жизни, действующей в потоке диссипирующей мировой энергии, с песчаной отмелью в реке, отложившейся поперек течения и способной задержать тем больше песка, чем больше она уже успела его набрать. Очевидно, что живые системы могут поглощать тем больше энергии, чем больше они уже поглотили ее: в благоприятных условиях живое существо растет и размножается. Много больших животных пожирает, разумеется, больше, чем небольшое число малых. Таким образом, организмы — это системы, получающие энергию в цепи с так называемой положительной обратной связью.
Так же ведут себя и некоторые системы в неорганическом мире. В английском языке положительная обратная связь описывается вошедшим в повседневный язык выражением «Snowballing», что в прямом смысле означает нарастание лавины. Точно так же пожар распространяется тем быстрее, чем больше он уже разгорелся, и у многих поэтов пламя было подобием и символом жизни: Ja! Ich weiß, woher ich komme! Ungesättigt gleich der Flamme Glühe und verzehr ich mich. Licht wird alles, was ich fasse, Kohle alles, was ich lasse: Flamme bin ich sicherlich![31]
2. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ КАК ПРИОБРЕТЕНИЕ ЗНАНИЯ
Органические системы отличаются от упомянутых неорганических в одном важном отношении: они обязаны своей способностью приобретать энергию определенным, часто очень сложным структурам своего тела. Эти структуры образовались у живых существ в ходе эволюционной истории их вида, а именно с помощью некоторого процесса, выработавшего у них особую способность к получению и накоплению энергии.
Благодаря старым открытиям Чарлза Дарвина и новым достижениям биохимии мы можем теперь составить определенные и, вероятно, правильные представления о процессах, следствием которых является целесообразность органических структур. План строения каждого вида живых существ записан в цепной молекуле нуклеиновой кислоты, имеющей форму двойной спирали; он «закодирован» последовательностью нуклеотидов.[32] При каждом делении клетки этот код воспроизводится в двух экземплярах: именно, двойная нить молекулы нуклеиновой кислоты распадается на две половины, каждая из которых тотчас же начинает дополняться до двойной нити, «отыскивая» свободные нуклеотиды и присоединяя их к себе в последовательности, соответствующей второй отщепившейся полунити. Так возникает пара новых двойных нитей, каждая из которых состоит из старой нити и из новой дополнительной нити. Таким образом, непрерывность наследственности опирается на материальную непрерывность, но, как говорит Вейдель, "таким образом, что то, что передается от поколения к поколению, есть определенная связанная с материей структура". При такой передаче, то есть при редупликации[33] нити нуклеиновой кислоты, иногда происходят "мелкие ошибки", вследствие которых код вновь образовавшихся двойных спиралей может в небольших деталях отличаться от кода исходной. Это явление называется мутацией гена.
У всех живых существ, обладающих настоящим клеточным ядром, — так называемых эукариотов, к которым относятся все высшие животные и растения, — гены собраны в большие конструкции — хромосомы. Они образуют пары, имеющиеся в каждом клеточном ядре, в каждой клетке организма. В хромосомах, входящих в каждую такую пару, содержатся одинаковые или соответствующие друг другу гены приблизительно в одинаковой последовательности. Перед половым размножением хромосомы каждой пары расходятся в процессе так называемого редукционного деления, так что каждая из готовых к оплодотворению половых клеток содержит лишь половинный набор хромосом, что называется гаплоидным состоянием. При оплодотворении хромосомы снова соединяются в пары, причем один из партнеров каждой пары происходит от материнской, а другой от отцовской клетки. Таким образом, а также посредством происходящих с хромосомами особых процессов могут возникнуть новые комбинации наследственных задатков. Вследствие этих процессов мутации и рекомбинации наследственных задатков, описанных здесь в крайне сокращенном и упрощенном виде, внешний образ высших организмов — так называемый фенотип — никогда не остается совершенно неизменным.
Частота и величина этих изменений находятся в таких пределах, что рождение нежизнеспособных уродов не угрожает существованию вида, но они далеко не всегда выгодны затронутому ими индивиду. Напротив, поскольку эти малые и мельчайшие изменения, вызванные мутацией и рекомбинацией наследственных задатков, носят совершенно ненаправленный характер, они, как правило, уменьшают шансы соответствующего индивида на получение энергии и выживание. Лишь в редких, исключительных случаях — но как раз они нас здесь интересуют — мутация или рекомбинация наследственных задатков позволяет организму использовать окружающий мир лучше, чем его предки. Это происходит в тех случаях, когда новое существо может "лучше справляться" с каким-нибудь обстоятельством внешнего мира, что увеличивает его шансы на получение энергии или уменьшает вероятность ее потери. В той же мере возрастают шансы на выживание и размножение такого удачливого организма и убывают шансы его собратьев, не наделенных таким новым преимуществом, которые не выдерживают конкуренции и обречены на вымирание. Этот процесс называется естественным отбором, а вызванное им изменение живых организмов называется приспособлением.
Понимание сущности этих процессов вынуждает биолога образовать два понятия, чуждых физику и химику. Первое из них — это понятие целесообразности для сохранения вида, или телеономии. Поскольку отбор «выводит» структуры, особенно хорошо выполняющие некоторую полезную для сохранения вида функцию, то в конечном счете эти структуры производят впечатление, как будто они созданы именно с этой целью неким мудро предусмотрительным, разумно планирующим умом. (Впечатление это, заметим в скобках, не совсем лишено смысла: планирующий человеческий ум также обязан своими способностями некоторым процессам, которые, как будет показано уже в этой главе, по существу родственны происходящим в геноме.)
Все без исключения сложные структуры всех организмов возникли под селекционным давлением определенных функций, служащих сохранению вида. Когда биолог сталкивается со структурой, функция которой ему неизвестна, он считает своей самоочевидной обязанностью поставить вопрос, в чем состоит назначение этой структуры. Когда мы, например, спрашиваем: "Зачем у кошки острые, кривые когти' — и отвечаем на это: "Чтобы ловить мышей", то вопрос и ответ представляют собой краткое изложение постановки и решения некоторой проблемы. Колин Питтендрай назвал вопрос о значении некоторой структуры для сохранения вида телеономическим, надеясь отделить этим новым словом телеономию от телеологии столь же отчетливо, как астрономия отделилась от астрологии.
Второе понятие, к введению которого нас вынуждает изучение процессов приспособления, — это понятие знания. Уже в самом слове «приспосабливаться» (anpassen) неявно заключена предпосылка, что этот процесс устанавливает некоторое соответствие между тем, что приспосабливается, и тем, к чему оно приспосабливается. То, что живая система узнает таким образом о внешней действительности, что в ней «отпечатывается» или «запечатлевается», — это информация о соответствующих данных внешнего мира. Информация буквально и означает "запечатление"!
Когда я применяю это слово в смысле повседневного языка, это может привести к недоразумению, поскольку в теории информации ему придается другой, гораздо более общий смысл. Там намеренно отвлекаются от семантического уровня, т. е. от содержательного смысла информации, и тем более от ее значения для сохранения вида. Поэтому в терминах теории информации нельзя говорить об "информации о чем-то", как это делается в повседневном языке. В дальнейшем, говоря об информации, лежащей в основе любого приспособления, я всегда буду иметь в виду понятие, применяемое в повседневном языке, т. е. информацию, имеющую смысл и назначение для того, кто ее получает или ею обладает. Приобретение и обладание такой информацией обозначается в немецком языке также двумя прекрасными словами: Erkennen — познание и Wissen — знание. В дальнейшем я не буду применять эти выражения к таким когнитивным процессам, как, например, приобретение информации геномом ниже уровня сознания; в подобных случаях я буду говорить об информации или ставить слово «знание» в кавычки.
Для читателя, заинтересованного в теории информации, можно заметить, что, как показал Б. Гассенштейн, применяемое здесь понятие информации можно было бы определить также и в терминах теории информации. Для этого надо было бы, например, сказать, что приспособление — это возрастание взаимной информации (Transinformation) между организмом и окружающим миром. Такое возрастание происходит благодаря процессам, протекающим внутри организма, без заметного изменения при этом окружающего мира. Это явление можно было бы рассматривать как специальный случай возникновения соответствия (Korrespondenz) в смысле Мейер-Эпплера,[34] которое, впрочем, пришлось бы представляв себе асимметричным или односторонним, поскольку оно вызывается исключительно изменениями в одной из находящихся в соответствии систем. Отсюда видно, что принятая в теории информации терминология мало пригодна для описания процессов жизни.
