0

Программное обеспечение жизни

Будучи живыми, мы склонны думать, что жизнь легко постичь. В принятой классификации наук математика считается королевой и самым трудным предметом для усвоения, за ней следуют физика, химия и, наконец, биология. Но эта научная иерархия является ложной и обманчивой: теперь мы знаем, что в биологии содержится больше математики, чем мы когда-либо предполагали.

Когда с открытием ДНК молекулы вошли в научное понимание жизни, биология поднялась на одну ступень выше к химии. Тогда с признанием абстрактных схем, диктующих, как выражены гены, биология поднялась еще ближе к математике.

Aleppo

A World Besieged

From Aleppo and North Korea to the European Commission and the Federal Reserve, the global order’s fracture points continue to deepen. Nina Khrushcheva, Stephen Roach, Nasser Saidi, and others assess the most important risks.

В настоящее время специальный термин в исследовании жизни – это биология "систем". На протяжении долгого времени те, кто изучал природу жизни и наследственности, делились на два лагеря: эпигенетики , которые придавали особое значение экологическому влиянию на живые организмы, и преформисты , которые делали акцент на сходствах между родителями и потомством. Точка зрения эпигенетиков была явно неправильной, потому что что-то устойчивое должно было передаваться из поколения в поколение. Но взгляду преформистов, который заключался в том, что сущность, передаваемая из поколения в поколение, была целым организмом, противоречила невозможность бесконечной сегментации объектов.

То, что должно было передаваться, было не конечным организмом, а рецептом его создания. Рассмотрите старую метафизическую головоломку: является ли деревянная лодка, доски которой постепенно заменялись по мере обветшалости, той же самой лодкой после того, как все ее доски были заменены? Биология "систем" – это биология, которая признает, что то, что остается неизменным – это модель лодки – определяет отношения между досками.

Эта мысль проложила путь к понятию “генетической программы”, похожей на компьютерную программу – метафора, которая стала почти очевидной, когда была открыта структура ДНК, потому что ДНК можно было отчетливо представить в виде линейной цепочки символов, как раз в точности то, что компьютеры распознают как программу. Как и компьютерная программа, ДНК не сохраняет окончательный вид того, о чем она несет информацию; она скорее символически, но точно (это реальный "текст") запоминает отношения между всеми объектами и агентами, которые она определяет и контролирует.

Замечательное наблюдение поддерживает эту аналогию: вирусы ведут себя как отдельные части программ, используя клетку в качестве механизма, необходимого для того, чтобы заставить их размножаться и впоследствии распространяться (часто, разрушая при этом механизм). Когда компьютерное программирование стало широко распространенным, было обнаружено, что части программного обеспечения вели себя точно так же и, таким образом, их назвали "вирусами". А когда стало возможным подвергать ДНК воздействию в пробирке, метафора “генетической программы” оказалась еще более точной: ученые могли проводить эксперименты, которые соответствовали перепрограммированию клеток, с помощью простого воздействия на символы в кремнии.

Эта метафора происходит от известного математика и специалиста по вычислительной техники Алана Теринга, который вместе с Джоном фон Нойманном и другими теоретиками открыл связь между математикой целых чисел и логикой. Теринг ��редложил, чтобы все вычисления и логические действия выполнялись простой машиной, которую он назвал Универсальной Машиной Теринга, распознающей и видоизменяющей линейную последовательность символов. Для этого были необходимы лишь физическое отделение символов (представленных в виде ленты), проводимое машиной, и сама машина. Более того, лента передавала данные, которые позволяли машине продолжать работу. Так что данные можно было разделить на два типа: программа со встроенным "значением" логической последовательности, признаваемая машиной, и чистые данные, которые обеспечивали контекст для работы программы.

Генная инженерия опирается на воздействие на молекулы ДНК (неважно, реальные или искусственно созданные), чтобы перепрограммировать инородные клетки. В результате многие бактерии в настоящее время производят человеческие белки. Но это представляет только небольшую часть генетической программы. Передача генов между организмами широко распространена. Ядерное клонирование на примере овцы Долли сделало Универсальную Машину Теринга много раскрывающей, если не все объясняющей, моделью клетки.

Support Project Syndicate’s mission

Project Syndicate needs your help to provide readers everywhere equal access to the ideas and debates shaping their lives.

Learn more

Если мы возьмем номинальное значение этой метафоры, то обнаружим удивительное последствие, которое показало, что результат некоторых компьютерных программ является одновременно всецело детерминистическим, инновационным и непредсказуемым. Компьютерная метафора, таким образом, подразумевает, что живые организмы – это материальные системы, которые, сталкиваясь с непредвиденным будущим, находят невероятные решения, чтобы часть их потомства могла выжить в непредсказуемых условиях. Жизнь созидательна по своей сути.

Однако, метафора ограничена простым фактом: компьютеры не создают компьютеры. Задача новой биологии заключается в том, чтобы понять, как они могли бы это сделать.