“Живое существо — это система, обладающая собственной внутренней системой гомеостатической регуляции, которая включает набор базовых адаптивных стилей поведения (поисковый, пищевой, защитный, агрессивный и др.), направленных на восстановление и поддержание внутренних параметров нормы. Отклонение этих параметров порождает мотивацию к действию, а успешные индивидуальные адаптации повышают вероятность выживания и передачи улучшенных регуляторных механизмов потомству, где происходит отбор наиболее жизнеспособных вариантов”.
Это определение переворачивает привычные биологические понятия и поэтому будем считать его постулатом. Это определение снимает вопрос "из чего сделано" и ставит вопрос "как организовано". Жизнь — это не биохимия и не углеродный субстрат, а особая организация, которую можно реализовать в программном коде. Поэтому, хотя пламя соответствует по своим свойствам биологическому понятию живого, оно живым не является. Пламя растет, распространяется, использует энергию, может размножаться, эволюционирует в некотором смысле (лесные пожары имеют динамику), но оно ничем не поддерживает себя какими-то специфическими усилиями, ему все равно, потому что нет собственной внутренней нормы, которую важно поддерживать.
До тех пор, пока объект нашего внимания может поддерживать норму своих жизненных параметров, он остается живым, иначе это – неживое.
Чтобы выжить простейшему существу, достаточно нескольких специфических видов поведения, обеспечивающих возврат нормы, но чем сложнее условия, в которых нужно выживать, тем больше необходимо таких специфических видов поведения. Сложность условий — это не объективная характеристика среды, а характеристика отношения среды и набора стилей.
Для амебы среда сложна, если появляются новые химические соединения, которые она не умеет распознавать.
Для примата среда сложна, если меняются социальные иерархии, где нужно не только есть, но и договариваться.
Когда меняются условия, отмирают те, чьи стили поведения не смогли вернуть норму в этих условиях, но в каждом виде живых существ есть особи, у которых вариации различий имели нужные свойства противодействия и они оставались живыми, чтобы за счет дальнейшей изменчивости укрепиться на новом месте. Такой процесс назвали эволюцией форм жизни. Ее движущей силой является смерть.
Есть наглядная демонстрация того, как реализуется главный принцип эволюции, внося все новые усложнения и приводя к формам с любой сложностью организации: fornit.ru/evolution.
Конечно, ураган на помойке не может сформировать случайно самолет, хотя при наличии бесконечно большого времени ожидания даже стая обезьян, молотящая по пишущим машинкам, может воспроизвести Войну и мир. Но если то, что они печатают будет отсеивать некто Высший, оставляя только подходящее, то бесконечности не потребуется. Вот такую роль и играет Смерть в эволюции живого.
Смерть — это не внешняя сила (как хищник или молния), а внутренний вердикт системы: "Данный набор стилей не соответствует данному сценарию среды".
Живое существо всегда несет в себе собственную смерть, как потенциальную точку бифуркации.
Эволюция — это не борьба со средой, а гонка вооружений между сложностью стилей и сложностью отклонений среды.
Такое постулирование позволяет создать бесконечное множество самых разных живых существ в коде, которые не имеют ни ДНК, ни клеток, но имеют норму и набор стилей. Это не метафора — это буквальная реализация.
Эволюция форм жизни — это последовательное достраивание новых адаптивных контуров поверх старых. Цель статьи – показать, как это произошло во всем спектре природных живых существ.
Первыми такими существами были одноклеточные.
Одноклеточные
Одноклеточное существо (например, амеба, инфузория, бактерия) — это минимальная живая система, которая полностью удовлетворяет постулированному определению. У нее есть:
- Внутренняя норма (осмотическое давление, pH, концентрация ионов, энергетический заряд).
- Набор базовых адаптивных стилей: поисковый (движение в сторону градиента питательных веществ), пищевой (фагоцитоз или всасывание через мембрану), защитный (уход от токсинов, изменение формы), агрессивный (у некоторых — атака на другие клетки).
- Смерть как сбой регуляции: если стили исчерпаны, параметры выходят за пределы нормы, клетка лизируется или перестает функционировать.
Следствие: В этом контуре нет задержки между стимулом и реакцией. Она минимальна. Это дает высокую скорость, но низкую гибкость. Адаптивный стиль жестко привязан к типу рецептора. Если среда содержит новое вещество, на которое нет рецептора, клетка не реагирует — она либо погибает, либо (если повезет) мутация создает новый рецептор в следующем поколении.
Пример: хемотаксис кишечной палочки (E. coli):
Она движется по градиенту питательных веществ (например, глюкозы) с помощью простого алгоритма:
· Если концентрация растет — продолжать движение.
· Если концентрация падает — изменить направление (перемежающееся движение, "tumble and run").
Это поисковый стиль, но он не требует памяти. Клетка не знает, "где была высокая концентрация 5 секунд назад". Она реагирует только на текущий градиент. Это поведение — чистый рефлекс, даже без нервной системы.
Ваш тезис: Пламя не живое, потому что у него нет нормы. А E. coli живая, потому что у нее есть цель (поддержание энергетического статуса), и она активно движется к источнику энергии, противодействуя броуновскому движению и диффузии.
В популяции одноклеточных есть вариации порогов срабатывания стилей. Например:
· Один штамм начинает поиск при падении энергии до 80% нормы.
· Другой — при падении до 50%.
В среде с редкой пищей первый штамм потратит энергию на ложные тревоги и умрет быстрее. Второй будет экономить и выживет. В среде с обилием пищи первый будет более успешным, потому что найдет ресурс быстрее.
На уровне одноклеточных эволюция — это подбор констант (порогов, скоростей, чувствительностей). Никакой рефлексии, никакой памяти. Только чистая регуляция.
Огромный массив фактических данных исследований показывает, что эволюция одноклеточных развивала их сложность в трех направления.
1. Усложнение собственной организации с появлением новых возможностей и эффективности поддержания нормы.
2. Использование особей того же вида как условие совместного противодействия факторам потери нормы.
3. Полная интеграция в симбиотические многоклеточные образования.
Усложнение собственной организации
Клетка не просто остается "гомеостатом с набором стилей", а усложняет свою внутреннюю архитектуру, чтобы повысить эффективность регуляции в более широком диапазоне условий. Это появление новых внутренних параметров нормы и новых адаптивных стилей, которые обслуживают не внешнюю среду, а внутренние подсистемы.
Примеры:
- Появление эндоплазматической сети и аппарата Гольджи — клетка научилась не просто поглощать вещества, но и сортировать, модифицировать и направлять их в нужные отсеки. Это повысило эффективность использования ресурсов.
- Появление митохондрий (эндосимбиоз с бактериями) — клетка получила высокоэффективную энергетическую станцию, что позволило увеличить размеры, подвижность и сложность поведения.
- Появление ядра — отделение генетического материала от цитоплазмы создало буфер между "инструкцией" и "исполнением". Это позволило редактировать экспрессию генов в реальном времени без изменения самого кода.
Внутренняя норма становится многослойной. Теперь есть не просто "энергия = 100", но и "кислотность лизосом = 5,5", "потенциал мембраны = -70 мВ" и т.д. Каждый параметр — это точка опоры, каждая точка — это потенциальный сигнал к действию.
Кооперация особей того же вида
Клетки координируют свои действия для повышения выживаемости каждой. Это взаимовыгодная стратегия: каждая клетка сохраняет свою норму, но делает это дешевле или эффективнее благодаря соседям.
Это появление межклеточной сигнализации как нового адаптивного стиля. Сигнал — это не просто действие, а приглашение к действию или предупреждение.
Примеры:
- Биопленки (например, зубной налет или пленка на камнях в ручье). Бактерии выделяют внеклеточный матрикс, который защищает всю колонию от антибиотиков и хищников. Отдельная клетка в биопленке имеет больше шансов выжить, чем одиночка.
- Quorum sensing (чувство кворума) — бактерии выделяют сигнальные молекулы, и когда концентрация достигает порога, вся популяция синхронно меняет поведение (например, начинает светиться у Vibrio fischeri или выделять токсины у Pseudomonas aeruginosa).
- Социальный хищничество — некоторые амебы (например, Dictyostelium discoideum) при голодании агрегируются в многоклеточный "слизень", который мигрирует к источнику пищи. Часть клеток при этом жертвуют собой, становясь ножкой плодового тела, но их генетический материал передается через споры.
Смерть здесь все еще остается движущей силой, но теперь она действует на уровне групп. Колонии, у которых механизм кворума работает плохо, вымирают целыми. Те, у которых он эффективен, — процветают.
Это – предтеча социализации. Если раньше каждая клетка регулировала только собственное состояние, то теперь