Популяризация науки. Происхождение Жизни

Популяризация науки

Научно-популярный исследовательский проект интеграции знаний и универсальной методологии, Ксения Мира

Научно-популярный проект и исследование «Жизнь: глубокое обучение» (2014 - 2022)


«Происхождение жизни»

(заметка из научно-популярного исследования «Жизнь: глубокое обучение», К. Мира, статья 2022 года, электронный журнал «КиберБио: биоинформационные технологии»)
 
Жизнь многообразна, и история всех её форм необъятна. И чтобы нам понимать этот уникальный феномен, начнём с происхождения и развития самой жизни и ообенности развития и возможностей его направления, заложенных самой физикой мира.

Простой вопрос о разнообразии биологических видов. Казалось бы, это необходимо для того, чтобы наша жизнь продолжалась и совершенствовалась. Но, может быть, дело в многообразии информационных процессов, и цель заключается именно в их усовершенствовании, и в конечном итоге создании ИИ? Но, как всегда, человек жаждет видеть нечто большее в смысле бытия биологических организмов, и, надеюсь, этот человек-мыслитель окажется прав, и наше интеллектуальное развитие не сводится только к роли ключа в замке зажигания совершенной машины искусственного интеллекта.

В 1899 году С. Глаголев в своем труде «Происхождение жизни» замечает, что этот вопрос, эта тема «привлекает к себе особенное внимание» и пишет, что «без сомнения так и должно быть» - и он в этом прав – с исследовательской точки зрения от сердца надеюсь, что до нахождения ответа на этот  вопрос так и будет, так как это поможет и в вопросах продления и сохранения жизни как уникальной формы. В те годы прогностическая способность интеллекта, возможность научного предвидения, всегда поражает, даже человека, которому уже все известно. Так, С. Глаголев мечтательно предполагает, учитывая возможности физических законов и знание энергии, что наши органы чувств стали бы совершенными и мы могли бы видеть даже вещества в их строении. И вот, современность - это теперь возможно с помощью техники.

Позже, уже в начале XX века, умы ученых занимал вопрос возможности «самозарождения» жизни и искусственного воссоздания жизни. В ход пошел микроскоп, обсуждались опыты Пастера… В те же  годы профессор Б.М. Завадовский в ответ на себе же поставленный вопрос о возможности искусственного воссоздания жизни с верой в науку пишет, что «пределы и возможности научных знаний безграничны».

Весь путь развития биологии можно рассмотреть в рамках материального и информационного развития. При этом к информационным процессам относятся передача генетической информации, обработка информации окружающего мира, мышление, общение.

Онтологически, от информации, получаемой с чувствительных сенсоров, осуществился переход к упорядоченным, управляемым потокам информации и мыслительным процессам к разуму – рациональному, интеллектуальному информационному процессу, и затем возникла последующая цель – организация биологическим мыслящим организмом неживой материи и энергии, ее деятельного и интеллектуального существования. Самая суть живой материи – удивительный симбиоз, от возникновения до развития, вещества, энергии, информации. Жизнь представляет собой форму, а информация – содержание.

Человечество отчасти само создало путь эволюции – это обучение. Именно технология передачи знания, воспитания, образования и самообразования делает человека полноценно мыслящей личностью – каждого рожденного необходимо обучать. Эволюция идет своим чередом благодаря интеллекту и передачи сохраненных изменений вместе с генами. Сейчас дети быстро учатся. У многих живых организмов природой заложено первоначальное, основное знание, которое есть в ДНК. Так и с людьми, но не все можно уместить в молекулу ДНК.

В сравнении с информационно-техническими мыслящими структурами, искусственным интеллектом, архитектура которых построена из информации, при копировании которой полностью воссоздается эквивалентный объект, биологические организмы неповторимы – их информация может быть дублирована, воссоздана, но материя и энергия – нет. Таким образом, можно действительно говорить о копии, эквиваленте, но не о том же самом организме с его материей (тело), информацией и информационными процессами (ДНК, сознание), энергией (душа). И потом, человеческое сознание столь обширно, что порой становится жаль, что мы еще не достигли того уровня науки, когда будет возможно сохранение целого сознания и его механизма, но должны будем его достичь.

Психические процессы – та же разновидность информационных процессов, подкрепленная эмоциональными и чувственными реакциями, биохимическим воздействием. Задача информатики в данной области, в сфере биоинформатики – изучить данные потоки и объем информации , а также способы ее дешифрования или же кодирования. С развитием информационных процессов в живом организме, их влияния на психику, развиваются не только творческие способности, но и стрессы.

Какие же именно биохимические и физические процессы влияют на биолого-информационную сущность нашего разума, а также какими средствами и методами для обработки и передачи мы пользуемся – вот двуединый вопрос.

С чего все началось. С появлением первых микроорганизмов, которые должны были существовать в огромных количествах, чтобы выжить, возникла необходимость в распознавании окружающей среды. Так ли тепло или холодно, больше света или тени, влажно или сухо, съедобно или несъедобно – все это входило в круг повседневных задач для биологического первовещества.

Иными словами, жизнь можно также рассматривать и как форму организации биологического вещества и его дальнейшего бытия, от создания до развития. Секреты нашей жизни и смерти, если можно так сказать, заключены в углеводородной природе биовещества. И, как многие исследователи отмечают, именно превалирование белкового вещества также определяет содержание и развитие протоплазмы.
Первыми, кому удалось сделать эволюционное и революционное открытие и создать биологическое живое из неживого в условиях, приближенных к началу времен на нашей планете, были ученые, поставившие эксперимент в лабораторных условиях (известный как «эксперимент Миллера – Юри») и получившие из неорганического «питательный бульон» органических веществ – коацерватов. И одним из исследователей, посвятивших «всю жизнь исследованию жизни», и чья теория легла в основу эксперимента, был А.И. Опарин, определяя жизнь как «новое качество материи», организации протоплазмы, в чем он абсолютно прав – но могут быть и другие новые качества, каковыми уже становятся искусственные нейронные сети – неживое обретает образ жизни живого. Александр Опарин в своих исследованиях писал, что первая живая материя была неразрывно связана с окружающей средой, но поскольку потребность в независимом существовании могла быть, то те коацерватные капельки и стали первым, отделившимся от окружающей среды Земного океана органическими веществами – предшественниками клеток.

Рассуждая о «Жизненной силе» и о многообразии и мягком естественном течении синтеза биохимических веществ в клетке, А.И. Опарин выделяет три ключевых компонента химических реакций в клетке: 1) конденсация (удлинение углеводородной цепи или разрыв связей), 2) полимеризация (соединение двух органических молекул (участвуют кислород и азот) и гидролиз как обратный процесс), 3) процесс окисления и восстановления (окислительно-восстановительная реакция). И, хотя то понятие «жизненной силы» стало уходить и науки, не стоит забывать о нем в широком смысле: все процессы построены на обмене, а энергия вполне может быть той «жизненной силой». Так, об энергетике формирования биохимических процессов в своем выступлении на международном семинаре о происхождении жизни в 1974 году говорил Р. Бюве, упоминая «энергетические превращения системы».

Люди еще сомневались, что можно создать живое искусственно, а мы стали свидетелями создания не только целостных живых организмов, но и отдельных тканей и клеток, и биороботов. И именно первый лабораторный эксперимент, основанный на теории академика А.И. Опарина, одним из первых экспериментально закрепил теорию в практике. Позже, в 1949-1950 г. по книге А.И. Опарина был снят научно-познавательный фильм, а основную идею можно попытаться заключить в одном предложении: от углеродных и азотистых соединений – к белку и коллоидным образованиям – биохимическая организация протоплазмы – возникновение живой клетки и целого организма.

Профессор Лондонского университета J.D. Bernal очень интересно и научно назвал процесс творения жизни назвал биопоэзом (biopoesis). С точки зрения профессора Бернала, на возникновение жизни можно посмотреть с двух точек зрения – это течение химических процессов и «объективная необходимость в связи с энергетическими изменениями, вовлеченными в возникновение жизни», и выделяет три основные стадии возникновения жизни на Земле: вовлечение молекул и молекулярных систем в жизненные системы («hydrides of cabon, nitrogen and oxygen», или «methane, ammonia and oxygen»), вторая стадия основана на теории А.И. Опарина и «питательном бульоне», каковым был мировой океан, смесь минералов, воды и органики, третья стадия, в которой благодаря «биохимическим и структурным трансформациям» «получены» первые простые организмы, осуществляется процесс подразделения клеток по их функциям (митохондрии, рибосомы и др. клетки). Спустя много лет, в современности данные о химических веществах, имеющих значение для органических вещества, подтверждаются – это те же столпы создания жизни: азот, водород, кислород, углерод.

Более, понравились эти строки, в которых ученый пишет – вдумайтесь- об «условных шагах» в развитии жизни: «Where so little has to be done and so much is still speculative, it is difficult to give a coherent account that is at the same time soundly based in all points. The account has clearly to be one of a work in progress, already ot of date the moment it is written». И далее, автор ввиду сказанного предлагает продолжать повествовать эту общую для всех историю жизни как длящуюся, гипотетическую, как некий «миф возникновения жизни».

Известный советский ученый А.С. Спирин указывает на еще один важнейший механизм в организации уже биохимических процессов и развитии биологического вещества – это аппарат трансляции. М. Никитин в книге «Происхождение жизни. От туманности до клетки» также указывает на важность этапа возникновения транспортных РНК (тРНК) и их роли в синтезе белка, и далее после этой стадии автор повествует уже о главном, объединяющем биологию и информатику, – об «истории генетического кода».

А вот и волнующий вопрос о возможностях длительного существования биологического вещества. Вновь «зрите в корень» - в ДНК: установлено, что специальные образования на концах хромосом, предотвращающие их от случайного соединения, также отвечают и за старение клеток. При каждом делении клеток теломера уменьшается, и сокращается срок жизни, но этот механизм выработан, чтобы защитить клетку от бесконтрольного опухолевого роста, т.е. мутаций. Но, вспоминая учения моей любимой преподавательницы биологии, благодаря которой в том числе я знаю много и в биологии, и в ботанике, и в генетике и в медицине, мутации дали толчок развитию жизни. Возможно, именно поэтому, из-за этого неограниченного жизненного роста смертельных клеток их так любят изучать и экспериментировать с ними в лабораториях...

2022 © Ксения Мира, научно-популярный исследовательский проект интеграции знаний и универсальной методологии, заметки научно-популярного проекта «Жизнь: глубокое обучение (статья в научно-популярном электронном журнале «КиберБио: биоинформационные технологии»)