ядра. Из инструкции "организм" узнает, "как ему надлежит развиваться".
"Развитие" состоит в том, что он должен надеть пелерину и пробежать через
коридор, в котором открыто боковое окно. За окном стоит стрелок с пугачом,
заряженным горохом. Тот, в кого попала горошина, "гибнет в борьбе за
существование", а значит, не может "размножиться". Тот, кто пробежит
невредимым, снова вкладывает пелерину и инструкцию в пакет и эту
"генотипическую инструкцию" передает представителю "следующего поколения".
У пелерин разные оттенки серого цвета, от очень светлых до почти черных, а
стены коридора темно-серые. Стрелку тем легче попасть в бегущего, чем
заметнее силуэт последнего выделяется на фоне стены. Наибольшие шансы
"выжить в борьбе за существование" имеют те, у кого пелерина по оттенку
похожа на стены коридора. Таким образом, среда действует как фильтр,
отсеивая тех, кто к ней хуже приспособлен. Развивается "мимикрия", то есть
уподобление цвету окружающей среды. Вместе с тем уменьшается
первоначальный широкий разброс индивидуальных расцветок.
Однако не всеми шансами на выживание бегущий обязан "генотипу", то
есть цвету пелерины. Наблюдая за своими предшественниками или просто
ориентируясь по обстановке, он понимает, что определенный способ поведения
(быстрый бег, бег согнувшись и т.п.) также мешает стрелку попасть, а тем
самым увеличивает шансы "выжить". Таким образом, индивидуум приобретает
благодаря среде негенотипическую информацию, которой не было в инструкции.
Это - фенотипическая информация. Она является его личным приобретением. Но
фенотипическая информация не наследуется, ибо "следующему поколению"
передается только "зародышевая клетка", то есть пакет с пелериной и
инструкцией. Как мы видим из этого, свойства, приобретенные в
индивидуальном развитии, не наследуются. После некоторого числа "пробегов"
через "среду" "выживают" только те, генотип и фенотип которых (цвет
пелерины и образ действий) дают наибольшие шансы на спасение. Группа,
вначале разнородная, уравнивается. Выживают только самые быстрые, самые
ловкие и одетые в пелерины защитного цвета. Однако каждое следующее
"поколение" получает только генотипическую информацию; фенотипическую ему
приходится добывать собственными силами.
Пускай теперь вследствие производственного брака среди пелерин
появляются пятнистые. Это влияние "шума" играет роль генотипической
мутации. Пятнистые пелерины четко выделяются на фоне стен, поэтому
"мутанты" имеют очень мало шансов на "выживание". В результате их очень
быстро "уничтожает" стрелок с пугачом, которого можно толковать как
"хищника". Но если мы оклеим стены коридора пятнистыми обоями (изменение
среды), ситуация внезапно изменится: теперь выживать будут только мутанты,
и эта новая наследственная информация вскоре вытеснит прежнюю из всей
популяции.
Процесс надевания пелерины и прочтения инструкции является, как мы
уже говорили, эквивалентом эмбриогенеза, во время которого по мере
формирования организма развиваются и его функции. Вся эта совокупность
действий означает передачу генотипической информации в эмбриогенезе по
первому информационному каналу (от биогеоценоза к зрелым особям).
Обучиться наилучшему способу пробегать сквозь среду - это значит
приобрести фенотипическую информацию. Каждый, кто благополучно миновал
критическую точку, несет уже два вида информации: наследуемую,
генотипическую, и ненаследуемую, фенотипическую. Эта последняя навсегда
исчезает с эволюционной сцены вместе со своим носителем. А генотипическая
информация, которая прошла через "фильтр", передается "из рук в руки"; это
ее обратная передача (по второму каналу).
Таким образом, и в нашей модели информация идет от биогеоценоза к
зрелым особям на "микроскопическом" уровне (открывание полученного пакета,
ознакомление с инструкцией и т.д.), а от организмов обратно к биогеоценозу
- на макроскопическом уровне (поскольку сам по себе пакет, то есть
генотип, не пройдет сквозь среду; пройти должна в_с_я о_с_о_б_ь,
являющаяся его "носителем"). Биогеоценоз в этой игре - весь коридор вместе
с бегущими детьми (среда, в которой обитает популяция).
Некоторые биологи, например Шмальгаузен, полагают, что кругооборот
информации действительно происходит указанным образом, но что зрелый
организм содержит ее не больше, чем содержал генотип, - иначе говоря, рост
информации, вызванный игрою связей между особью и средой, является только
кажущимся и возникает как результат действия регуляционных механизмов,
которые организм создал на основе генотипической информации. Пластичность
этих реакций создает иллюзию, будто произошло реальное увеличение
содержащейся в организме информации.
Так вот, если речь идет именно о генотипической информации, то она
принципиально не изменяется, пока нет мутаций. Зато фенотипическая
информация больше генотипической; всякое иное утверждение противоречит
теории информации, а не биологическим теориям. Это следует различать. Если
установлено множество соотнесения, то количество информации определяется
развитием явления, и нельзя произвольно изымать некую ее часть как
"кажущуюся информацию". Возникает ли она благодаря действию регуляторов
или иным образом - это не имеет значения до тех пор, пока мы интересуемся
ее количеством в определенном материальном объекте (каковым является
организм) по отношению к данному множеству соотнесения.
Это не академический спор; дело это имеет для нас первостепенное
значение. По концепции, о которой шла речь выше, получается, что "шум"
среды может только обеднить фенотипическую информацию (именно это и
утверждает Шмальгаузен). Между тем "шум" может быть источником информации.
Ведь и мутации представляют собой такой "шум". Как известно, количество
информации зависит от степени ее правдоподобия. Фраза "бор - это
химический элемент" содержит определенное количество информации. А если
муха случайно оставит черный след за буквой "о" в слове "бор" и фраза
примет вид "бар - это химический элемент", то, с одной стороны, получатся
помехи в информационной передаче вследствие "шума", то есть
у_м_е_н_ь_ш_е_н_и_е информации, а с другой, одновременно -
у_в_е_л_и_ч_е_н_и_е информации, ибо вторая фраза намного менее
правдоподобна, чем первоначальная!
Дело в том, что здесь происходит одновременное увеличение
с_е_л_е_к_т_и_в_н_о_й информации и уменьшение с_т_р_у_к_т_у_р_н_о_й
информации. Первая относится к множеству возможных фраз (типа "X - это
химический элемент"), а вторая - к множеству реальных ситуаций, отражением
которых являются фразы. Множество фраз, отражающих реальные ситуации,
слагается в данном случае из таких, как "азот - это химический элемент...
кислород - это химический элемент..." и так далее. Это множество содержит
столько фраз, сколько в действительности существует элементов, то есть
около ста. Поэтому, если нам ничего не известно, кроме того, из какого
множества будет взята полученная фраза, вероятность появления определенной
фразы составляет одну сотую.
Второе множество содержит все слова данного языка, которые можно
подставить во фразу "X - это химический элемент" ("зонтик - это химический
элемент... нога - это химический элемент..." и т.п.). Оно включает,
следовательно, столько фраз, сколько слов имеется в языке, то есть
несколько десятков тысяч. Информация обратно пропорциональна вероятности,
следовательно, каждая из таких фраз в тысячи раз менее правдоподобна, то
есть содержит соответственно больше информации (не в тысячи раз, поскольку
информация выражается через логарифм, но в данном случае это не имеет
принципиального значения).
Как следует из этого, понятием информации надо пользоваться
осторожно. Ведь аналогично этому и мутации можно рассматривать как
уменьшение информации (структурной) и как увеличение информации
(селективной). Как именно будет она "рассматриваться", зависит от
биогеоценотической среды. В нормальных условиях она представляет собой
уменьшение структурной информации, относящейся к реальному миру, и
поэтому, несмотря на рост селективной информации, организм будет уничтожен
как хуже приспособленный. Но если условия изменятся, та же мутационная
информация вызовет одновременно рост как селективной, так и структурной
информации.
Следует добавить, что "шум" может быть источником информации только в
очень специфических условиях: когда эта информация является элементом
множества, все элементы которого характеризуются высокой степенью
организации (сложности). Превращение слова "бор" в "бар" вследствие "шума"
представляет собой переход от одного вида организации к другому, тогда как
превращение слова "бор" в чернильную кляксу означает уничтожение всякой
организации вообще. Мутация тоже является превращением одного вида
организации в другой, разве что речь идет о летальной генетической
мутации, которая в ходе развития убивает весь организм.
Фраза может быть истинной или ложной, а генотипическая информация
может быть приспособительной или неприспособительной. В обоих случаях -
это критерий структурный. А в смысле селективной информации фраза может
быть только более или менее правдоподобной, в зависимости от множества, из
которого мы ее выбираем. Точно так же и мутация в качестве селективной
информации может быть более или менее вероятной (и, следовательно,
содержать этой информации меньше или больше).
Фенотипическая информация, как правило, структурна, поскольку она
появляется в результате воздействия среды, на которое организм отвечает
адаптивными реакциями. Поэтому к структурной генотипической информации
можно добавить структурную фенотипическую информацию внешнего
происхождения, и тогда мы получим всю сумму структурной информации,
которую содержит взрослая особь. Разумеется, это не имеет ничего общего с
проблемой наследственности: наследуется только генотипическая информация.
Подведение информационного баланса в биологической практике весьма
затруднительно, поскольку провести четкую грань между генотипическим и
фенотипическим можно лишь в теории - именно поэтому и существуют
регуляционные механизмы. Если бы на делящуюся яйцеклетку вообще не
оказывали действия никакие внешние влияния, то ее развитие можно было бы
назвать "дедуктивным", в том смысле, что генотипическая информация
подвергается таким преобразованиям, которые не дают никакого выигрыша
информации. Подобным образом "развивается" математическая система,
первоначально состоящая из исходных положений ("аксиоматического ядра") и
правил преобразований. То и другое вместе можно назвать "генотипом
математической системы". Однако развитие плода в такой изоляции
невозможно, ибо на яйцеклетку всегда что-нибудь да влияет - хотя бы сила
тяжести. Известно, какое формирующее воздействие оказывает последняя,
например, на развитие растений.
В заключение, прежде чем приступить, наконец, как следует к
проектированию "автогностической" или "кибергностической" машины, добавим,
что существуют различные типы регуляции. Есть непрерывные регуляторы,
которые постоянно следят за значениями контролируемых параметров, и есть
дискретные регуляторы (регуляция погрешностей), которые включаются лишь
тогда, когда контролируемые параметры выходят за пределы определенных
критических значений. Организм применяет оба вида регуляции. Например,
