Информация как основа жизни

Тот термодинамический закон, согласно которому КПД никакой машины никогда не достигает единицы, может служить основой для формулирования принципа автогенеза информации: раз возникнув, информация, в ходе деятельности кодируемых ею операторов, неизбежно сама создает условия для своего дальнейшего развития. Эволюция информации, реализующая эту возможность, столь же неизбежно должна иметь ярусный характер. Ярусный характер эволюции касается и семантики информации.

Следует заметить, что принцип автогенеза информации теснейшим образом связан с ее полипотентностью. Действительно, именно полипотентность обусловливает возможность существования в единой среде обитания нескольких различающихся информационных систем или, попросту говоря, организмов разных генотипов. Это обстоятельство должно существенно влиять на скорость протекания автогенеза. Проявляться это может двояко: как в увеличении разнообразия новых потенциальных экологических ниш, так и в увеличении разнообразия организмов, способных – в силу их полипотентности! – эти ниши осваивать.

Здесь, однако, неизбежно возникает вопрос о критерии степени подбора или выбора будущих обитателей новых экологических ниш среди множества претендентов, т. е. о критерии значимости. "Ибо много званных, а мало избранных" (Мат. 22, 14). Вопрос этот выходит далеко за рамки формулирования условий, делающих возможным простое заселение новых экологических ниш, и вплотную подводит нас к лучшему пониманию всех развертывающихся вслед за этим событий.

Очевидно, что заселение новых ниш информационными объектами предполагает как предсуществование таких ниш (безразлично, абиогенного или биогенного происхождения), так и предсуществование способных их заселять живых организмов. Генезис новых ниш обсуждался выше. Заселяются же первоначально эти ниши объектами, ранее существовавшими в других нишах, но способными, в силу полипотентности их информации, осваивать и эти, новые ниши.

Таким образом, в каждую новую экологическую нишу может "вселиться" несколько разных объектов: с течением времени к ним прибавляются те, которые возникают уже в этой нише благодаря изменчивости кодирующей их информации. Между всеми этими обитателями ниши начинается конкуренция за полное овладение ею – процесс, обычно называемый "естественным отбором". При этом все время следует иметь в виду, во-первых, что отбору подвергаются отдельные информационные системы, а во-вторых, что этот процесс автоматический. Его направленность, которую мы постараемся выявить и обосновать, возникает в силу самой природы вещей, носит вероятностный характер и приводит к формированию информации, обеспечивающей через посредство своего оператора – наиболее успешное свое воспроизведение в условиях данной ниши.

Вот здесь и возникает проблема критерия значимости, или критерия отбора, призванного определить, что же такое "наиболее успешное". Вообще говоря, может существовать много таких критериев: скорость размножения, конкуренция за субстрат, "перехват" источников энергии и т. п. [11]. Нас, однако, интересует прежде всего такой критерий, который отражал бы не только особенности операторов (подобные только что упомянутым), но и кардинальные свойства самой информации, эти операторы кодирующей. В качестве такого критерия рассмотрим эффективность информации (см. главу 2), проявляющуюся на уровне оператора как его КПД в данном пространстве режимов (см. главу 3).

Насколько наш критерий значимости соответствует действительности, или, точнее, насколько он универсален, без тщательного конкретного анализа сказать трудно. Можно лишь предположить, что он имеет весьма общий характер. Поэтому здесь мы ограничимся лишь теми последствиями, к которым может приводить реализация его в тех или иных ситуациях.

Одно из таких последствий – введение понятия "информационное поле". В главе 2 мы уже отмечали, что зависимость эффективности информации А от ее количества В должна описываться кривой с максимумом. Очевидно, что такую же форму будет иметь и зависимость КПД_Q(В). Графически эта зависимость изображена в координатах А, В (см. рис. 2). Кривая А (В) описывает эту зависимость для тех вариантов информации, у которых в данных условиях (т. е. для данной пары Z и s) наблюдаются максимально возможные, при данных В, значения С. Поэтому площадь, ограниченная сверху кривой А (В), будет "заселена" информациями, имеющими меньшие, нежели максимально-возможные при данных В, значения С. Максимум кривой А (В), как уже отмечалось, соответствует той величине Вmax при которой эффективность информации может иметь максимальное (в данном информационном поле) значение, а оператор, такой информацией кодируемый, имеет наибольший из всех возможных КПД_Q.

Площадь, ограниченную кривой А (В) в системе координат А,В, и будем называть "информационным полем" для данной пары Z и s. Независимо от специфики Z и s, кривые А (В) всегда имеют максимум, – т. е. для любого информационного поля всегда может существовать хотя бы одна информация, кодирующая оператор с максимально-возможным для данной пары Z и s значением КПДQ.

Каждой экологической нише соответствует свое информационное поле. Очевидно, что информация, попадая в новое, еще не освоенное информационное поле, может располагаться в самых разных его точках, но не вне его пределов. Очевидно также, что в основе динамики информации должен лежать процесс ее миграции (блуждания) в пределах информационного поля, порождаемый присущей ей изменчивостью и направляемый критерием значимости. Очевидно, наконец, что "движущей силой" этой динамики в любом информационном поле будет служить "стремление" достигнуть точки, соответствующей экстремуму кривой А (В).

Этот процесс можно описать статистической моделью, в которой вероятность удвоения информации (или, точнее, информационной системы) будет пропорциональна степени приближения ее к точке экстремума, даже при постоянстве вероятности ее гибели в разных участках информационного поля. Конкретные механизмы, здесь работающие, могут быть самыми разными.

Элементарные экологические ниши, по определению, состоят только из абиогенных компонентов и обладают минимальными из возможных размерностями. Их обитатели – элементарные организмы – занимают 1-й ярус жизни. Количество кодирующей их генетической информации не может быть ниже некоторого минимального значения, определяемого размерностью их экологических ниш, которая может варьировать, по-видимому, в ограниченных пределах. Возможна, конечно, ситуация, когда какой-либо организм может обитать в нескольких разных экологических нишах, – но он все равно остается на 1-м ярусе жизни, просто его экологическая ниша имеет мозаичное строение, а количество генетической информации будет превышать то, которое достаточно для освоения отдельных экологических ниш.

Дело, однако, изменяется, когда мы переходим ко 2-му ярусу жизни. Экологические ниши 2-го яруса, как мы помним, включают биогенные компоненты, продуцируемые обитателями одной или нескольких элементарных экологических ниш. Следовательно, экологические ниши 2-го яруса как бы включают в себя одну или несколько экологических ниш 1-го яруса, возвышаясь над ними. Размерность таких ниш возрастает по сравнению с размерностью ниш 1-го яруса. Это предъявляет новые требования к количеству генетической информации у тех объектов, которые могут оказаться способными эти ниши осваивать.

Это же относится и к экологическим нишам всех последующих ярусов жизни. Чем выше иерархическое положение этих ниш, чем большее число ниш низлежащих ярусов они в себя включают, тем большей будет их размерность, и, следовательно, тем больше информации требуется для кодирования информационных систем, способных такие ниши разрабатывать. Иерархическое строение экологических ниш, таким образом, – лишь предпосылка к многоярусности древа жизни. Но такое строение экологических ниш предъявляют к их обитателям одно строгое требование: переход с более низких ярусов на более высокие должен сопровождаться возрастанием количества информации, кодирующей эти организмы.