On the “Reader” of the Genotype
Нещодавно знову розповідав студентам про підвищення ефективності передачі інформації, пов'язане з переходом до культурного успадкування. Генетичні системи високорозвинених тварин найчастіше зберігають близько 1010 біт інформації. Геном людини містить близько трьох мільярдів пар нуклеотидів (для "запису" кожної пари, тобто вибору однієї "літери" з чотирьох, необхідно два біти). У нерозархівованому вигляді він займе приблизно CD-диск. Якщо вибрати тільки гени, та ще їх заархівувати, розмір такого запису багаторазово зменшиться. Вам здається, що CD-диска мало? Згадайте, що половина людського генотипу (окремий геном) уміщається в голівці сперматозоїда.
"Стеля" ємності нервової системи людини оцінюється в 1013 біт. Ще більше інформації можна зберігати завдяки її екстрасоматичному (позатілесному) запису. Наприклад, обсяг файлових сховищ RapidShare становить близько чотирьох петабайт (1016 біт). Вражаючий прогрес! Але невже генетична інформація набагато бідніша за ту, яку ми вливаємо один одному у вуха та очі? Давайте розберемося.
Поняття "інформація" (від лат. informatio - роз'яснення, виклад) спочатку використовувалося для позначення відомостей, що передаються від людини до людини. У XX столітті це слово стало позначати будь-які відомості та дані, що переносяться речовинними або енергетичними носіями. Поміщаючи інформацію в один ряд з речовиною та енергією (двома іншими китами, на яких стоїть наш світ), ми часто забуваємо про її принципові особливості. Так, для речовини та енергії діють закони збереження, а для інформації - ні. Крім того, кількість речовини можна виміряти абсолютно. Кількість енергії зазвичай обчислюють у порівнянні з якимось її рівнем. Вимірявши кількість енергії в нашому тілі, ми визначимо, скільки її виділиться при повному спалюванні тіла в калориметричній бомбі. Знамените E=mc2 Ейнштейна дає абсолютну міру енергії, що міститься в тій чи іншій кількості речовини. Але чи можна абсолютно оцінити кількість інформації? Ні.
Скільки інформації міститься в CD-диску? Користувач CD-приводу може завантажити з диска ту кількість інформації, яка записується на нього відповідно до певного стандарту (наприклад, 700 Мбайт). Для людини, яка вміє читати, але "некомп'ютеризованої", кількість інформації визначиться малюнком та написами на неробочому боці та коробочці. Для продавця дисків основна інформація нанесена на ціннику.
А уявіть собі технолога фірми-виробника дисків, який досліджує продукцію фірми-конкурента. Як виміряти кількість інформації, яку той зможе отримати? Вирахувати, яке місце займуть на вінчестері записані на цьому диску видавані поп-зіркою поп-звуки та вироблювані нею поп-рухи тіла? Визначити обсяг показань приладів, використаних для аналізу структури диска? Треба якось виміряти конкретизацію уявлень про використаний техпроцес в уявленнях технолога. Як виразити її числом? Хто його знає… А як виміряти інформацію, що міститься у зв'язку розміру диска та тривалості Дев'ятої симфонії Бетховена1? А якщо "наш" CD є єдиним артефактом земної цивілізації, що потрапив "до рук" інопланетян, яку кількість інформації вони отримають за його допомогою?
Інформація - результат взаємодії її носія з "читачем". Звичні для нас оцінки ємності носіїв пов'язані з тим, що їх стандарти передбачають певні параметри "читачів". А що (хто) "читає" генотип? "Система керування життєдіяльністю клітини", "система синтезу білка", "фенотип", "епігенетична система", "клітина", "організм"? Кожна з цих відповідей включає, крім шуканого "читача", щось ще. Імовірно, відсутність чіткої відповіді на поставлене питання означає, що ним (як дурним) ніхто не задавався…
Раз ми не знаємо, як назвати те, що "читає" генотип, назвемо його просто "Читачем". Що робить одиниця генетичної інформації? Визначає наперед вибір одного шляху розвитку Читача з двох можливих. Генотип набуває сенсу для Читача, що має специфічний набір шляхів розвитку і здатний здійснювати перемикання між ними. А навіщо Читачеві генетична інформація? Щоб пристосовуватися до мінливого середовища!
Отже, генотип - тільки частина цілісної мозаїки, "модуль швидкого налаштування" клітини та організму. Організм - окремий модуль популяції, тобто потенційно безсмертної живої системи, яка, змінюючи організми, пристосовується до середовища. Сама ж популяція - модуль, підсистема земного життя як цілого.
Усвідомте це диво. Дві клітини зустрічаються та зливаються. Майже з нічого з'являється зародок, який росте спочатку в матері, потім поза нею. Кричущий червоний грудок перетворюється на дитину, яка усвідомлює світ і самого себе, набуваючи своєї унікальної індивідуальності. У генотипі міститься лише частина необхідної для цього дива інформації, але без цієї інформації відбутися воно не може. У нас є всі підстави пишатися нашими бібліотеками, але не слід забувати, що ми нескоро навчимося2 створювати тексти такої цінності, як генотип.