Может ли что-либо поколебать основания эволюционизма?!
Я хотел бы вынести в отдельную запись комментарий по одному частному вопросу, заданному биологом. Поскольку мой ответ затронул семиотику, помещаю его здесь.
Но сначала вопрос:
«Митохондрии - верные спутники эукариот. Согласно теории симбиогенеза, именно обретение митохондрий спровоцировало формирование ядерных организмов. Одним из доказательств этой теории было обнаружение митохондрий или подобных им органелл у всех, даже самых простых, эукариот. Но в мае 2016 года коллектив чешских ученых описал первый в истории ядерный организм, не содержащий даже косвенных признаков митохондрий. Может ли это открытие пошатнуть современные представления о ранней эволюции эукариот?»
Я думаю, что не может. Представления об эволюции эволюционируют, поэтому их пошатнуть не может никто и ничто :) Эволюционизм - это эпицентрическая доктрина, обрастающая все новыми кругами по мере накопления конкретных знаний. По признанию К.Поппера, теория эволюции Дарвина - не научная теория, а метафизическая исследовательская программа. Совершенно то же самое можно сказать и о неодарвинизме. Это своего рода объяснительный режим: все новые и новые данные объясняются в свете эволюции, при этом фальсификация самих основых положений не представляется возможной. Как только обнаруживается что-то новое, эволюционизм инкорпорирует его в себя по типу «и такое бывает». Пишутся статьи со словами «мы удивлены», «ах, вот как на самом деле работает эволюция» и пр. Никто из эволюционистов не собирается пересматривать главные метафизические положения натурализма, на которых их учение зиждется. А зиждется оно на натурализме, в конечном счете аксиоматизирующем возможность исчерпывающего научного объяснения чего бы то ни было, включая саму окружающую действительность. На мой взгляд, натурализм всё же не имеет средств для ответа на вопрос о том, как появилась материя или как стартовала жизнь. Средств, находящихся в его распоряжении, не хватает для столь грандиозного проекта.
Особый интерес представляет стык биологии, теории информации, теории алгоритмов. Именно здесь и проявляется, на мой взгляд, принципиальная неспособность натурализма предложить исчерпывающее описание феномена жизни. Вся жизнь без исключения, включая вирусы, одноклеточные и более сложноорганизованные организмы, основана на обработке инструкций, то есть на алгоритме. Из теории алгоритмов известно, что алгоритм в самой своей основе телеологичен, настроен на выполнение. «Развитие теории алгоритмов сталкивается с трудностью, вызванной тем, что алгоритмы сами по себе суть объекты весьма специфического типа и обладают свойством, нетипичным для математических объектов, а именно семантическим свойством «иметь смысл». [...] Смысл алгоритма «повелителен»: алгоритм должен быть исполнен. Таким образом, теория, изучающая алгоритмы, может трактоваться как своего рода лингвистика повелительных предложений» [Успенский и Семенов 1987].
Тем не менее, эволюционизм утверждает, что у эволюции нет цели. Вот здесь возникает один из главных вопросов к эволюционизму, а именно: вопрос о происхождении первых инструкций в живой материи [Abel 2015]. Эволюционизм уже не может ответить на этот вопрос удовлетворительно соответственно сегодняшнему уровню научных знаний.
Еще один момент, вытекающий из теории алгоритмов, состоит в том, что алгоритм и его обработчик комплиментарны: существование одного без другого не имеет физического смысла. Пара <алгоритм,обработчик> семиотична, а неживая природа - нет. Отсюда второй вопрос: каким образом натуралистически, лишь используя аппарат химии или физики, то есть не прибегая к целеполаганию, внешнему по отношению к первому поколению организмов, возможно объяснить отношение «знак-денотат» в биологических системах?
В этих двух вопросах сосредоточена суть возражений неодарвинистам от сторонников гипотезы интеллектуального происхождения жизни. Жизнь потребовала создания особым образом организованной структуры, возможность выявления которой в любом живом организме объективно научным методом не вызывает никаких сомнений. Не вызывает сомнений также тот факт, что за исключением живых организмов подобные структуры встечаются только в лингвистических системах типа «код+транслятор»: в естественных и компьютерных языках, а также в математике. В неживой природе таких структур не наблюдается.
Речь идет о структуре, выполняющей трансляцию генетической информации, а именно: набора дискретных инструкций по воспроизведению организма, записанных на биополимерном носителе (на молекулах мессенджер-РНК, или мРНК). В основе работы системы трансляции биологической информации лежит использование знака как особого материального компонента, предписывающего соответствующий ему физический эффект (рис.1-2). Содержимое мРНК интерпретируется тройками (триплетами) нуклеотидов мРНК, которые называются кодонами. Кодоны выступают в роли знаков, обозначающих физический эффект, состоящий в присоединении того или иного пептида к полипептидной цепи. При этом соответствие между знаком и предписываемым им эффектом имеет не физическую, а логическую природу, несмотря на то, что эффект, безусловно, выражается физически как движение частиц вещества системы. Иными словами, эффект физически не зависит от знака. И сам протокол, реализующий логику отношения «знак-денотат», также имеет вполне осязаемое физическое выражение в виде специфических белковых молекул (аминоацил-тРНК-синтетаз, или АРСаз), роль которых в системе трансляции состоит в загрузке транспортных РНК (тРНК) требуемыми по правилам трансляции пептидами (аминокислотами) с целью транспортировки их к считывающей мРНК рибосоме для последующего синтеза полипептида. АРСазы обеспечивают соответствие нуклеотидным триплетам (антикодонам) тРНК встраиваемых в белок аминокислот, и, таким образом, отвечают за правильность происходящего в дальнейшем считывания генетической информации с мРНК при синтезе белков на рибосомах. Правила трансляции носят название генетического кода.
Рис.1. Компоненты системы трансляции генетической информации в соответствии с [Болотова 2012]. Трансляция осуществляет перевод слов 4-буквенного нуклеотидного алфавита (знаки) в слова 20-буквенного пептидного алфавита (денотаты). Между процессами записи/считывания знаков и их последующей интерпретации нет непосредственной физической (временной или пространственной) связи.
Рис.2. Схема трансляции генетической информации.
Итак, знак пассивен (quiescent) и не зависит от динамики движения частиц вещества системы (формирования полипептида); он лишь предписывает это движение [Pattee 2005]. В этом отношении между системой трансляции генетического кода и лингвистическими системами, созданными интеллектом человека, имеется полное соответствие.
Необходимо отметить, что порядок следования пептидов в синтезируемой полипептидной цепи задается порядоком следования кодонов в мРНК. Это означает, что последовательностью нуклеотидов мРНК задается и мотив укладки полипептида в трехмерную структуру белковой молекулы, что, в конечном счете, определяет и химические свойства белка. Полипептид формируется сильными валентными связями между пептидами, а укладка в трехмерную структуру обеспечивается засчёт локальной поляризации (слабые связи) [Pattee 2015]. Сам процесс укладки белка по окончании синтеза полипептида представляет собой движение частиц вещества в результате внутримолекулярных взаимодействий, которое может быть описано исключительно как результат минимизации полной потенциальной энергии макромолекулы. Однако о системе трансляции в целом этого сказать нельзя, поскольку она критически зависит не только от динамики движения частиц вещества, ее составляющего, но и от наличия знаков и их интерпретаторов. Специфика химических свойств белка задается различными нуклеотидными последовательностями, характеризующимися одинаковыми и поэтому физически неотличимыми минимальными значениями потенциальной энергии. Физически возможность формирования различных последовательностей кодонов мРНК обеспечивается отсутствием какой бы то ни было химической избирательности процесса полимеризации нуклеотидов: любой из 4 возможных нуклеотидов мРНК (A, C, T или G) способен полимеризовать любой другой в водяном растворе. Именно это и объясняет энергетическую вырожденность (пассивность) кодонов мРНК. Из этого следует, что интерпретация кодонов не сводится исключительно к движению частиц вещества системы. Именно вследствие энергетической вырожденности нуклеотидных последовательностей мессенджер-РНК и способна нести информацию, то есть инструкции по синтезу белка, что и выражено в ее названии (от англ. messenger - передающий сообщение).
Литература
Но сначала вопрос:
«Митохондрии - верные спутники эукариот. Согласно теории симбиогенеза, именно обретение митохондрий спровоцировало формирование ядерных организмов. Одним из доказательств этой теории было обнаружение митохондрий или подобных им органелл у всех, даже самых простых, эукариот. Но в мае 2016 года коллектив чешских ученых описал первый в истории ядерный организм, не содержащий даже косвенных признаков митохондрий. Может ли это открытие пошатнуть современные представления о ранней эволюции эукариот?»
Я думаю, что не может. Представления об эволюции эволюционируют, поэтому их пошатнуть не может никто и ничто :) Эволюционизм - это эпицентрическая доктрина, обрастающая все новыми кругами по мере накопления конкретных знаний. По признанию К.Поппера, теория эволюции Дарвина - не научная теория, а метафизическая исследовательская программа. Совершенно то же самое можно сказать и о неодарвинизме. Это своего рода объяснительный режим: все новые и новые данные объясняются в свете эволюции, при этом фальсификация самих основых положений не представляется возможной. Как только обнаруживается что-то новое, эволюционизм инкорпорирует его в себя по типу «и такое бывает». Пишутся статьи со словами «мы удивлены», «ах, вот как на самом деле работает эволюция» и пр. Никто из эволюционистов не собирается пересматривать главные метафизические положения натурализма, на которых их учение зиждется. А зиждется оно на натурализме, в конечном счете аксиоматизирующем возможность исчерпывающего научного объяснения чего бы то ни было, включая саму окружающую действительность. На мой взгляд, натурализм всё же не имеет средств для ответа на вопрос о том, как появилась материя или как стартовала жизнь. Средств, находящихся в его распоряжении, не хватает для столь грандиозного проекта.
Особый интерес представляет стык биологии, теории информации, теории алгоритмов. Именно здесь и проявляется, на мой взгляд, принципиальная неспособность натурализма предложить исчерпывающее описание феномена жизни. Вся жизнь без исключения, включая вирусы, одноклеточные и более сложноорганизованные организмы, основана на обработке инструкций, то есть на алгоритме. Из теории алгоритмов известно, что алгоритм в самой своей основе телеологичен, настроен на выполнение. «Развитие теории алгоритмов сталкивается с трудностью, вызванной тем, что алгоритмы сами по себе суть объекты весьма специфического типа и обладают свойством, нетипичным для математических объектов, а именно семантическим свойством «иметь смысл». [...] Смысл алгоритма «повелителен»: алгоритм должен быть исполнен. Таким образом, теория, изучающая алгоритмы, может трактоваться как своего рода лингвистика повелительных предложений» [Успенский и Семенов 1987].
Тем не менее, эволюционизм утверждает, что у эволюции нет цели. Вот здесь возникает один из главных вопросов к эволюционизму, а именно: вопрос о происхождении первых инструкций в живой материи [Abel 2015]. Эволюционизм уже не может ответить на этот вопрос удовлетворительно соответственно сегодняшнему уровню научных знаний.
Еще один момент, вытекающий из теории алгоритмов, состоит в том, что алгоритм и его обработчик комплиментарны: существование одного без другого не имеет физического смысла. Пара <алгоритм,обработчик> семиотична, а неживая природа - нет. Отсюда второй вопрос: каким образом натуралистически, лишь используя аппарат химии или физики, то есть не прибегая к целеполаганию, внешнему по отношению к первому поколению организмов, возможно объяснить отношение «знак-денотат» в биологических системах?
В этих двух вопросах сосредоточена суть возражений неодарвинистам от сторонников гипотезы интеллектуального происхождения жизни. Жизнь потребовала создания особым образом организованной структуры, возможность выявления которой в любом живом организме объективно научным методом не вызывает никаких сомнений. Не вызывает сомнений также тот факт, что за исключением живых организмов подобные структуры встечаются только в лингвистических системах типа «код+транслятор»: в естественных и компьютерных языках, а также в математике. В неживой природе таких структур не наблюдается.
Речь идет о структуре, выполняющей трансляцию генетической информации, а именно: набора дискретных инструкций по воспроизведению организма, записанных на биополимерном носителе (на молекулах мессенджер-РНК, или мРНК). В основе работы системы трансляции биологической информации лежит использование знака как особого материального компонента, предписывающего соответствующий ему физический эффект (рис.1-2). Содержимое мРНК интерпретируется тройками (триплетами) нуклеотидов мРНК, которые называются кодонами. Кодоны выступают в роли знаков, обозначающих физический эффект, состоящий в присоединении того или иного пептида к полипептидной цепи. При этом соответствие между знаком и предписываемым им эффектом имеет не физическую, а логическую природу, несмотря на то, что эффект, безусловно, выражается физически как движение частиц вещества системы. Иными словами, эффект физически не зависит от знака. И сам протокол, реализующий логику отношения «знак-денотат», также имеет вполне осязаемое физическое выражение в виде специфических белковых молекул (аминоацил-тРНК-синтетаз, или АРСаз), роль которых в системе трансляции состоит в загрузке транспортных РНК (тРНК) требуемыми по правилам трансляции пептидами (аминокислотами) с целью транспортировки их к считывающей мРНК рибосоме для последующего синтеза полипептида. АРСазы обеспечивают соответствие нуклеотидным триплетам (антикодонам) тРНК встраиваемых в белок аминокислот, и, таким образом, отвечают за правильность происходящего в дальнейшем считывания генетической информации с мРНК при синтезе белков на рибосомах. Правила трансляции носят название генетического кода.
Рис.1. Компоненты системы трансляции генетической информации в соответствии с [Болотова 2012]. Трансляция осуществляет перевод слов 4-буквенного нуклеотидного алфавита (знаки) в слова 20-буквенного пептидного алфавита (денотаты). Между процессами записи/считывания знаков и их последующей интерпретации нет непосредственной физической (временной или пространственной) связи.
Рис.2. Схема трансляции генетической информации.
Итак, знак пассивен (quiescent) и не зависит от динамики движения частиц вещества системы (формирования полипептида); он лишь предписывает это движение [Pattee 2005]. В этом отношении между системой трансляции генетического кода и лингвистическими системами, созданными интеллектом человека, имеется полное соответствие.
Необходимо отметить, что порядок следования пептидов в синтезируемой полипептидной цепи задается порядоком следования кодонов в мРНК. Это означает, что последовательностью нуклеотидов мРНК задается и мотив укладки полипептида в трехмерную структуру белковой молекулы, что, в конечном счете, определяет и химические свойства белка. Полипептид формируется сильными валентными связями между пептидами, а укладка в трехмерную структуру обеспечивается засчёт локальной поляризации (слабые связи) [Pattee 2015]. Сам процесс укладки белка по окончании синтеза полипептида представляет собой движение частиц вещества в результате внутримолекулярных взаимодействий, которое может быть описано исключительно как результат минимизации полной потенциальной энергии макромолекулы. Однако о системе трансляции в целом этого сказать нельзя, поскольку она критически зависит не только от динамики движения частиц вещества, ее составляющего, но и от наличия знаков и их интерпретаторов. Специфика химических свойств белка задается различными нуклеотидными последовательностями, характеризующимися одинаковыми и поэтому физически неотличимыми минимальными значениями потенциальной энергии. Физически возможность формирования различных последовательностей кодонов мРНК обеспечивается отсутствием какой бы то ни было химической избирательности процесса полимеризации нуклеотидов: любой из 4 возможных нуклеотидов мРНК (A, C, T или G) способен полимеризовать любой другой в водяном растворе. Именно это и объясняет энергетическую вырожденность (пассивность) кодонов мРНК. Из этого следует, что интерпретация кодонов не сводится исключительно к движению частиц вещества системы. Именно вследствие энергетической вырожденности нуклеотидных последовательностей мессенджер-РНК и способна нести информацию, то есть инструкции по синтезу белка, что и выражено в ее названии (от англ. messenger - передающий сообщение).
Литература
- Л.С. Болотова: Системы искусственного интеллекта: модели и технологии, основанные на знаниях, М., Финансы и статистика, 2012.
- В.А. Успенский, А.Л. Семенов: Теория алгоритмов: основные открытия и приложения. М., Наука, 1987, стр. 13.
- David Abel: Primordial Prescription: The Most Plaguing Problem of Life Origin Science, Long View Press, New York, 2015.
- Howard Pattee: The physics and metaphysics of biosemiotics, Journal of Biosemiotics 1 (2005) 281-301.