Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Дискуссии - Наука

Никитин А.В.
Общая логика. Этапы развития жизни на Земле. Часть 10

Oб авторе


Машина управления клетки, память.


Аннотация.

Рассматривается процесс эволюции биологической клетки, как последовательная цепь преобразований самоуправляемой системы, развивающейся «на краю существования» в условиях постоянного давления случайности.

С механистической точки зрения клетка в своем развитии прошла несколько этапов – саморегулирование; адаптирующее управление; агрегирующее управление; мышление. Каждый этап развития клетки четко фиксируется появлением соответствующего уровня организации и централизации управления в виде иерархии машин управления, составляющих единую систему управления современной клетки эукариоты.

Все машины управления реализованы в органеллах клетки и могут быть определены по выполняемым функциям. Так можно связать показанные ранее [10.9] теоретические машины управления с реальными органами или органеллами клетки. Пора узнать, как функционирует оперативная память в клетке и какие сложности возникли вместе с появлением этой памяти. Почему наша память многомерна, и почему мы можем забывать…


Оглавление

Машина управления клетки. Где она?

Функциональные автоматы.

Адаптивное управление.

     Центросома

     Аппарат Гольджи.

Агрегирование.

     Клеточное ядро.

     Ядрышко.

     Эндоплазматический ретикулум


Как это работает?

Сайты, факторы…

Сигнальные пути.

Сигналы.

     Разделение функций сигнала.

     Передача сигналов в клетке.

     Каскад передачи сигнала.

Реакция клетки на сигналы.

Начинаем собирать понимание.


Надстройка Субъект.

Где Субъект в клетке?

Субъект – новый уровень борьбы со случайностью…

     Ненаправленность действий.

     Конкуренция целей.

     Конкурентное управление.


Появление мышления.

Появление памяти.

     Функциональная память.

     Дискретная память в клетке.

Мышление и память.

Что есть что в машине управления?


Порассуждаем о вечности…

Вечное существование под давлением случайности.

Борьба за существование… внутри системы.

Создание многообразия.


Заключение.

Литература



Когда-то давно я видел статью, где человеческий мозг сравнивался с компьютером. Автор не только сравнивал, но и вычислял примерную производительность, примерный объем памяти. Это он делал видимо исходя из количества нейронов, которое кто-то определяет как 15-20 миллиардов, а кто-то и в 100 миллиардов. Но все равно, цифры получались, особенно по современным меркам, весьма средние. Какие-то гигабайты…

Я забыл об этой статье. Но позже увидел нечто подобное, теперь уже в сравнении с клеткой эукариотой. Снова какой-то автор даже рисовал примерную схему, очень похожую на компьютер, приводил некоторые алгоритмы обработки информации, вычислял объем памяти полученной вычислительной машины…

Было это уже давно, лет пятнадцать назад.

Я тогда задумался. Но что-то не получилось у меня совместить клетку и компьютер. Потом я вспомнил о логической машине [10.10], как альтернативе компьютерных систем. Имеющиеся на тот момент данные о логических машинах не позволили разобраться в системе управления клетки. Правда, кое-что я тогда уловил…

Но вот, не так давно мы почти вплотную подошли к организации этой машины. Появилась возможность найти в клетке конкретные органеллы, составляющие тот или иной уровень управления в составе машины [10.9].

И ответить, наконец, на вопрос: Что есть что, в машине управления клетки?

Мы уже знаем, что все уровни автоматического управления машины работают на принципах «сигнального управления», а Субъект использует «информационное управление». Понятно, что такое управление основано на информации. И для своей работы требует организации оперативной памяти. Существующая дискретная память клетки, геном, никак не отвечает требованиях к оперативной памяти машины.

Геном, это, скорее, часть BIOS, хранилище эталонов функциональных автоматов и сигналов, применяемых клеткой, более похожая на «прожигаемую» память типа PROM, имеющую в рабочем состоянии неизменный набор информации без возможности её изменения. Он содержит шаблоны основных функциональных автоматов на основе РНК, шаблоны всех основных белков, в том числе и «сигналов», какие-то исполнительные программы и огромное количество различных мобильных генетических элементов, попавших в геном как вирусов. Содержимое этого хранилища копируется по мере надобности, и получаемые копии передаются на различные производственные участки, имеющие нужные технологии дальнейшего дискретного копирования автоматов на основе РНК или синтеза белков на основе цифровой информации кодонов иРНК.

В связи с этим появились новые вопросы: Как в клетке проходит оперативное сохранение информации, если геном для этого не годится? Где же тогда находится оперативная память клетки и как она работает?

Скажем сразу, оперативную память клетки помогла создать… случайность. Формируют память… происходящие случайные изменения и возникающие новые связи. В работе памяти принимают участие все уровни управления клетки. Оперативной памятью стал весь объем функциональных автоматов клетки.

Вопросов вдруг оказалось много. Начинаем разбираться…


 

Машина управления клетки. Где она?

Сначала немного вспомним, как мы подходили к пониманию работы машины управления клетки и её постепенному усложнению на всех этапах развития клетки [10.1-10.9]. Разговор у нас шел о том, как возникшие спонтанно функциональные автоматы постепенно сформировали простейшие каналы группового регулирования. Над ними появились каналы надобъектного регулирования, которые в свою очередь постепенно трансформировались в простейшие каналы управления.

Теперь в клетке уже развивались две системы самоподдержания. Регулирование и управление. Отличия «регулирования» от «управления» мы уже рассматривали неоднократно.

На каком-то этапе развития в клетке сформировались локальные центры управления, которые значительно улучшили возможности клетки реагировать на сложные отклонения от нормальных условий существования. Этот момент послужил стимулом к дальнейшему развитию управления, как одной из систем поддержания существования клетки в сложных условиях.

Теперь обратимся к хронологии эволюции.

Уточним время «тяжелой метеоритной бомбардировки Земли» [10.15] :


«Проведя анализ древних отложений, ученые установили, что поздняя тяжелая бомбардировка закончилась не 3,8 миллиарда лет назад, а 3,2 миллиарда лет назад. … По словам ученых, некоторые из этих тел продолжали падать на Землю вплоть до 2 миллиардов лет назад».


Около 3,5 млрд. лет назад развитие клетки находилось на этапе саморегулирования. Тогда основой существования клетки стали функциональные автоматы [10.2]. От простейшего автомата на основе обратной связи, до сложнейшего множества взаимосвязанных комплексов функциональных автоматов разного уровня. Эпоха развития архей.

Управление клетки пошло по пути централизации. И в системе клеточного управления появился первый уровень адаптивного управления, локализовавший объем клеточного пространства и отделивший его от внешней среды. Начало этапа адаптирования фиксируется по появлению в клетке первой машины клеточного управления, или «машины адаптирующей».

Примерно 2,7млрд лет назад условия существования на Земле резко ухудшились, в том числе и по вине самой клетки. Своим развитием до уровня цианобактерий клетка стала главной причиной сначала кислородной катастрофы, произошедшей 2,45 млрд лет назад. А потом и самого крупного гуронского оледенения, разразившегося на Земле примерно 2,4млрд лет назад. Оно на 300млн лет превратило Землю в ледяной шар.

Как инструмент обмена функциональными автоматами между клетками у прокариот стало развиваться направление технических вирусов.

Примерно 2 млрд лет назад на Земле появились мезокариоты. Тогда интенсивный обмен привел вирусы к самостоятельному развитию, а глобальное клеточное сообщество сначала к вирусной войне, потом и межклеточной. Эти глобальные войны бушуют на Земле и сейчас.

К тому времени в клетке появились клеточные рецепторы, контролирующие состояние внешней и внутренней среды. Рецепторы отправляют свои сигналы напрямую в машину управления. Так они создали систему контроля параметров уже всей клетки, превратив её в большой биологический автомат, управляемый машиной. Рецепторы начинают регистрировать изменения давления, температуры, уровня высокочастотного электромагнитного излучения, например, освещенности, появление у внешней оболочки клетки различных химических элементов и соединений, а также ферментов и гормонов от соседних клеток.

Сигналы от рецепторов поступают в машину управления. Для устранения причин появления сигналов машина должна формировать сигналы управления и отправлять их не в сторону рецептора, а в совершенно другую область клетки. В какую?

Старая машина управления с этой функцией уже не справлялась.

Для работы в новых условиях в клетке появилась и новая машина управления – «машина агрегирующая». Новая машина полностью перевела управление клетки на централизованное управление и стала управлять всем клеточным пространством. Рецепторы давали исходные сигналы для контроля состояния, машина формировала сигналы управления каким-то исполнительным механизмам клетки для создания необходимого управляющего воздействия на те или иные органы, которые уже и выполняли необходимые действия, прекращающие сигналы рецепторов. Возник новый уровень управления на уровне всей клетки, как сложного многофункционального агрегата – агрегирование.

Управление в этой машине сразу стало шаблонным. По найденным алгоритмам. Алгоритмы управления клетка находила, по большей части, случайным моделированием, «эмпирическим путем», по мере накопления опыта.

Примерно 1,5 млрд. лет назад условия существования для клетки стали еще более сложными. Усилилась вторичная метеоритная бомбардировка Земли, активизировалась вулканическая деятельность, тектонические плиты ускорили свое движение. Воздух и вода наполнились продуктами извержений…, в клеточном сообществе бушуют вирусная и клеточная глобальные войны. Началась борьба за существование.

Клетка оказалась в длительном катастрофическом периоде развития и существующего уровня управляемости уже не хватило. Это время появления самых совершенных клеток – эукариот. Постепенно у машины управления клетки появилась новая надстройка – Субъект. Основная задача Субъекта - решить проблемы обоснования выбора и создать новый уровень управления, как для противостояния случайности, так и взаимодействия с ней для продолжения существования. В клетке появился новый вид управления – мышление.

В отличии от всех предыдущих видов «сигнального управления», мышление стало «информационным управлением». Оно осуществляется Субъектом, а объектом управления стала сама машина управления клетки. Основой управления стала информация. В каналах контроля – сообщения о происходящих изменениях, в каналах управления – директивы.


Всё это хорошо, но хотелось бы узнать…

Где же находится в клетке эта самая машина управления?

Что в неё входит? Наверное, можно выделить основные составляющие этой машины. Какие-то органеллы клетки. Посмотреть их функции в составе клетки. И составить, наконец, из них то, что мы ищем. Машину управления клетки.

Не всё сразу. Начнем мы с функционального автомата.

И постепенно доберемся до сути…


Полный текст доступен в формате PDF (2426Кб)


Никитин А.В., Общая логика. Этапы развития жизни на Земле. Часть 10 // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.25138, 01.02.2019

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru