ЗВЕЗДНЫЕ ВОЙНЫ

«Успехи физических наук», № 4 2010 г.

Статья Г. Р. Иваницкий «ХХI век: что такое жизнь с точки зрения физики»

http://ufn.ru/ufn10/ufn10_4/Russian/r104a.pdf

Журнал «Химия и жизнь», № 12 2010 .

 Л.Хатуль
Что такое жизнь: возвращаясь к Шредингеру.
Обсуждение статьи Г.Р.Иваницкого "XXI век: что такое жизнь с точки зрения физики", опубликованной недавно в "Успехах физических наук". Название статьи почти точно повторяет название статьи Э. Шредингера, напечатанной в 1943 году и повлиявшей на развитие науки, наверное, не меньше знаменитого уравнения Шредингера. Иваницкий считает, что настало время вернуться к этому вопросу и предлагает методику различения живого и неживого.

Письмо ВИКОРУКА  Г. Р. ИВАНИЦКОМУ

 Уважаемый Генрих Романович!

Хочу поделиться с Вами некоторыми соображениями по поводу Вашей статьи в апрельском номере УФН за 2010 г. «ХХI век: что такое жизнь с точки зрения физики».

Сам я тоже занимаюсь этими проблемами теоретической биологии (то же – теория информационных систем). Кроме прочих публикаций, в 2008 г. моя статья «Некоторые проблемы теории информационных систем и телекоммуникации» была опубликована в № 3 журнала «Телекоммуникации и транспорт», стр. 49-51. (http://www.media-publisher.ru/pdf/Nom-3-2008.pdf) Тираж журнала 5000 экз. Журнал включен в перечень, рекомендованный ВАК.

Прежде всего, о проблеме отнесения вирусов к живым или неживым объектам. Да, вирус не может самостоятельно размножаться. Вирус находится в «спящем» состоянии, пока не обнаружит живую клетку, подходящую для его размножения. Вирус блокирует программу деления такой клетки и включает программу размножения самого себя, используя механизмы размножения данной клетки. Но все-таки вирус однозначно надо относить к живым объектам, поскольку, в противном случае,  к неживым объектам придется отнести мужские особи живых существ, размножающихся двуполым способом.

Действительно, мужская особь не способна к самостоятельному размножению. К тому же требуется какое-то время для полового созревания. И, можно сказать, что мужская особь использует организм женской особи для собственного воспроизводства.

Проблема отнесения вирусов к живым или неживым объектам не возникает, если рассматривать процедуру размножения живых объектов, как сложный алгоритмический процесс воспроизводства живых объектов, который управляется геномом. Этот процесс может занимать разное по длительности время, которое определяется временем полового созревания, временем поиска партнера для размножения, временем поиска необходимых материальных ресурсов. И алгоритмы размножения природа предлагает весьма различные. В некоторых вариантах после оплодотворения самцы поедаются самками (у пауков, например).   У некоторых видов рыб взрослые особи гибнут после нереста.

Наличие «вирусного» способа размножения, кстати, является свидетельством того, что этот способ размножения, видимо, был промежуточным звеном в эволюционном процессе появления двуполого размножения. Наверное, не все клетки становились жертвами ретро вирусов. Некоторые включали в процесс размножения и свои молекулярные комплексы и чужеродные. В результате чего в природе в ходе эволюции появилось двуполое размножение. Что явилось ускорителем эволюционного процесса, т. к. процесс изменчивости генома стал блоковым и детерминированным, а не случайным.

Теперь об определении жизни. Здесь полезно воспользоваться советами, которые содержатся в разделе логики «дефиниции понятий». К основным способам дефиниции относятся: определение через ближайший род с указанием видового отличия и генетический способ, указывающий происхождение понятия. Кроме того, следует исходить из того, что физика базовыми понятиями считает материю, из которой состоят все объекты, и четыре взаимодействия. Поэтому любое явление надо определять как объект и через свойственные ему  взаимодействия.

Единственным существенным признаком живого объекта, отличающим его от неживых объектов, является наличие генома, комплекса материальных объектов, который при определенных физико-химических условиях контролирует алгоритм воспроизводства (синтеза) копии исходного объекта, содержащей подобный геном.

Все существенные свойства живой материи определяются особенностями взаимодействия генома с материей, из которой происходит воспроизводство живых объектов. Прежде все для воспроизводства нужны материальные ресурсы – это общее свойство с неживыми объектами. Геном обладает свойством изменчивости, случайной или детерминированной. Благодаря этому существуют живые объекты с разными геномами. Существуют факторы, разрушающие геном или нарушающие контролируемый геномом алгоритм воспроизводства, поэтому в ходе эволюции геном приобретает элементы, контролирующие формирование объектов, которые распознают опасные факторы и устраняют их действие. Кроме того, дефицит необходимых материальных ресурсов тоже является фактором эволюции в направлении оснащения живых объектов системами обеспечения материальными ресурсами.

Таким образом, основные определения живой материи сводятся к следующим.

Живой объект – это материальный объект, который содержит геном, способный при определенных физико-химических условиях контролировать синтез из потребляемой материи объекта, подобного исходному объекту.

Жизнь – это вид взаимодействия материи, который отличается от известных четырех видом взаимодействия тем, что имеется геном, способный контролировать воспроизводство живого объекта.

Закон изменчивости – благодаря случайным и детерминированным изменениям генома существуют живые объекты с различающимися геномами.

Закон эволюции – наличие дефицита материальных ресурсов и существование разрушающих факторов приводит к эволюции живых объектов в направлении увеличения определенности в получении материальных ресурсов, оценки вредных или благоприятных свойств объектов и  в защите от разрушающих факторов.

Информация – это мера определенности, которая вносится живыми объектами, их частями во взаимодействие материи при воспроизводстве живых объектов. Вычисляется по формуле К. Шеннона.

Ценность информации, зависящей от характера влияния элементов генома на процесс воспроизводства, может быть как положительным, так и отрицательным.

Более развернуто эти идеи изложены в моей книге «Ковчег жизни» и статьях на сайтах  http://vicoruc.narod.ru/  и  http://vicorucav.narod.ru/

Мне хотелось бы узнать Ваше мнение  по поводу высказанных мною соображений. Поскольку к этой тематике существует некоторый интерес, с подобными письмами я хочу обратиться в редакции журналов «Успехи физических наук» и «Химия и жизнь», в последнем была статья Л. Хатуль, как отклик на Вашу статью. А также разместить данные материалы на сайте http://vicorucav.narod.ru/ . Надеюсь, что обмен мнениями на эти темы, послужит прояснению истины и выполнит роль научной экспертизы, с которой в российской науке не все благополучно.

С уважением,

                          А. В. Викорук

Викорук Александр Владимирович - радиоинженер

E-mail:vicoruc@narod.ru

Ответ ИВАНИЦКОГО

Кому   Викорук  vicoruc@narod.ru

Против вашей аргументации у меня нет возражений. Геном - это и есть память о прошлых играх живой и неживой материи, о чем писалось в моей статье. Что касается вирусов, то их осообое отличие от клеток состоит в том, им не нужен проток энергии. Вирус находится во взведенном состоянии с запасом потенциальной энергии, запасенным при его формировании клеткой. Он подобен камню, находящемуся на вершине горы. Использование теории информации для биологической эволюции проблематично, т.к. вся шеноновская теория основана не на качестве информации, а на ее передачи. Главная цель биологических систем - это "существование".

 Второе письмо Иваницкому - без ответа

Уважаемый Генрих Романович!

Взаимоотношения информатики и биологии – очень интересная тема. Лет 30 назад вышел труд «Молекулярная биология клетки» в 5 томах, авторы Албертс и другие. В разделе о нейронах в этом труде зафиксирован вывод, что нейроны по своей функции выполняют роль генетического кода, то есть определяют характер взаимодействия между исполнительными органами и другими объектами.

Таким образом, нейронные системы мозга, сформированные в процессе обучения и познания мира, есть множество генетических кодов. А объекты, сигналы, передаваемые, хранящиеся в системах связи – это тоже генетические коды, определяющие взаимодействия между различными объектами. Например, учебник информатики, пособие по выращиванию картофеля.  Мера определенности взаимодействий, управляемых этими кодами, и есть информация.

Технические устройства, машины, компьютеры, интернет и прочее – входят в биосферу человека и тоже эволюционируют по одному закону эволюции живых объектов. По этому же закону эволюционируют социальные объекты: сообщества, партии, социальные группы, ученые сообщества (РАН). Основные направления эволюции: расширение материального обеспечения, воспроизводство структур, познание благоприятных и опасных факторов, защита от негативных факторов.

«Главная цель биологических систем - это "существование".» Я отношу такого рода фразы к образным выражениями. Поскольку существо биологических систем определяется известными физике 4 типам взаимодействий, и это взаимодействие продолжается 3,5 млрд. лет и будет продолжаться до тех пор, пока «геном биосферы» не утратит способности к самовоспроизводству.

 С уважением,

                          А. В. Викорук

КОММЕНТАРИИ К СТАТЬЕ ИВАНИЦКОГО

О статье Г. Р. Иваницкого «ХХI век: что такое жизнь с точки зрения физики»

Статья посвящается 65-летию со дня выхода книги Э. Шредингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?» Главным итогом статьи являются два варианта определения жизни, которые приводятся в главе Заключение.

«Развернутое определение жизни».

«Жизнь – это  единая система (биосфера), для которой характерна память, способность к направленной подвижности, самовоспроизведению, обмену веществ, регулируемому потоку энергии и к размножению».

«Краткое определение жизни с точки зрения физики».

«Жизнь – это результат процесса игры при взаимодействии части системы со своим окружением. В игре у этой части системы появилось свойство запоминать вероятности появления удач и неудач в предыдущих раундах, что дало ей шанс на существование в последующих раундах».

В первом определении приводится новый вид взаимодействия «память» и перечисляются пять свойств живых объектов без объяснения, откуда появились эти свойства.  

Во втором определении жизни совмещены попытки решить три проблемы: дать определение жизни, объяснить, как появились живые объекты и как они эволюционировали.

В аннотации и в заключении автор уточняет, что признаки живого, входящие в определения жизни, характерны и для неживых систем, что обсуждается и в самой статье. То есть автор признает, что ему не удалось выделить признаки, присущие только живым объектам. Кроме того, признаки, входящие в состав определений жизни, относятся к так называемым феноменологическим признакам, то есть фиксируют признак без указания на его причинно-следственное происхождение.

Здесь следует отметить, что эти замечания относятся и к определению жизни Э. Шредингера и к определениям, которые встречаются у авторов, цитируемых в статье Г. Р. Иваницкого.

Например, М. В. Волькенштейн дал такое определение жизни: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот". Кстати, о размножении или самовоспроизводстве идет речь еще в трудах Ч. Дарвина.

Приведем здесь и два определения, которые имеются в знаменитой книге Эрвина Шредингера. «Жизнь – это существование апериодических кристаллов». "Жизнь –  это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время "(Издание 1976 г., с. 71). Определение жизни как существование апериодических кристаллов ничуть не лучше и не хуже определения Ф. Энгельса жизни как способа существования белковых тел. Поэтому Г. Р. Иваницкий справедливо назвал первое определение «метафорой». Второе определение Шредингера не упоминается в статье, хотя, любопытно, что это определение можно разделить на два определения. 1. «Жизнь –  это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное на тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности». 2. "Жизнь –  это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время ". Ни одно из этих определений не проясняет вопрос о существенных свойствах живых объектов. И указанные признаки имеют феноменологический характер.

Между тем, очевидно, что есть признак, который присутствует только у живых объектов. Это наличие у живых объектов генетического кода или точнее генома. Именно геном при определенных физико-химических условиях имеет свойство определять процесс синтеза (воспроизводства) из потребляемой материи объекта, который имеет такой же геном. И следует особо подчеркнуть, что основными свойствами генома определяются все существенные признаки живых объектов.

При формулировании основных определений живой природы полезно пользоваться советами, которые содержатся в разделе логики «дефиниции понятий». К основным способам дефиниции относятся: определение через ближайший род с указанием видового отличия и генетический способ, указывающий происхождение понятия. Кроме того, следует исходить из того, что физика базовыми понятиями считает материю, из которой состоят все объекты, и четыре типа взаимодействия. Поэтому любое явление надо определять как объект и через свойственные ему  взаимодействия.

Ближайшим родом для живого объекта является понятие «материальный объект», а видовым отличием от неживых объектов является наличие у живого объекта генома, который, как уже отмечалось, при определенных условиях контролирует процесс синтеза подобия исходного объекта.

Итак, получается, что живой объект – это материальный объект, который содержит геном (материальный объект), способный при определенных физико-химических условиях контролировать синтез из потребляемой материи объекта, подобного исходному объекту. Это определение живого объекта содержит и определение генома.

При этом живому объекту свойственно взаимодействие, которое называется жизнью. Жизнь – это вид взаимодействия материи, который отличается от известных четырех видов взаимодействия тем, что имеется геном, способный контролировать процесс воспроизводства живого объекта.

Изучая особенности взаимодействия генома с материей, можно установить основные свойства живых объектов и присущих им взаимодействий.

Прежде всего следует отметить, что жизнь – это весьма сложный и разнообразный алгоритм взаимодействия генома с материей и другими живыми объектами. И время воспроизводства для разных видов живых объектов может сильно отличаться.

Для воспроизводства нужны материальные ресурсы – это общее свойство с неживыми объектами. Геном обладает свойством изменчивости, случайной или детерминированной. Благодаря этому существуют живые объекты с различающимися геномами. Существуют факторы, разрушающие геном или нарушающие контролируемый геномом алгоритм воспроизводства, поэтому в ходе эволюции геном приобретает элементы, контролирующие формирование объектов, распознающих опасные факторы и устраняющих их действие. Кроме того, дефицит необходимых материальных ресурсов тоже является фактором эволюции в направлении оснащения живых объектов системами обеспечения материальными ресурсами.

Это проявляется в действии законов изменчивости и эволюции.

Закон изменчивости – благодаря случайным и детерминированным изменениям генома существуют живые объекты с различающимися геномами.

Закон эволюции – наличие дефицита материальных ресурсов и существование разрушающих факторов приводит к эволюции живых объектов в направлении увеличения определенности в получении материальных ресурсов, оценки вредных или благоприятных свойств объектов и  в защите от разрушающих факторов.

Следует отметить, что используемое Г. Р. Иваницким и некоторыми другими авторами понятие «запоминания» в отношении живых объектов избыточно. Живые объекты существуют не благодаря некоей «памяти», а благодаря свойству воспроизводства живых объектов, сменяющих поколения объектов, которые теряют способность к эффективному самокопированию.

В качестве меры сложности алгоритма воспроизводства можно использовать понятие информации.

Информация – это мера определенности, которая вносится живыми объектами, их частями во взаимодействие материи при воспроизводстве живых объектов. Вычисляется по формуле К. Шеннона. Для мельчайших живых объектов, вирусов, информационная емкость составляет несколько мегабайтов.

Ценность информации, зависящей от характера влияния элементов генома на процесс воспроизводства, может быть как положительной, так и отрицательной.

Более развернуто эти идеи изложены в моей книге «Ковчег жизни» и статьях на сайтах  http://vicoruc.narod.ru/  и  http://vicorucav.narod.ru/

                          А. В. Викорук

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ НАУЧНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ В РОССИИ

 Пришло время применять инновационные методы и в  области научной экспертизы. К сожалению, в настоящее время методология научной экспертизы находится на допотопном уровне 19 века. Научная статья должна быть опубликована в рекомендованном ВАК научном журнале, затем, может быть, последует отклик на статью с критикой или признанием полученных результатов. Редакция может отклонить статью, поводы  могут быть очень далекими от науки. И оценки на обнародованную статью могут появиться, а могут - и нет. Никто никому ничем не обязан - это и есть основная методология нынешней научной экспертизы.

Для создания современной системы научной экспертизы нужно твердо усвоить положение о том, что краеугольным камнем современного научного производства является  эффективная система научной экспертизы. Прежде всего, должно быть обеспечено достаточное финансирование научной экспертизы. Для этого определенный процент  бюджета любой научной работы должен выделяться на проведение научной экспертизы. Экспертиза должна быть гласной. Результаты экспертизы и фамилии авторов экспертизы должны публиковаться не в малотиражных недоступных бумажных журналах, а в интернете. По требованию авторов научной работы экспертиза может быть проведена повторно другими экспертами. Должен быть также организован научный экспертный арбитраж, в котором авторы научной работы и авторы научной экспертизы могли бы отстаивать свои научные позиции.

Подобная система научной экспертизы позволит расчистить завалы околонаучных и лженаучных гипотез и теорий, выявить верные решения застаревших фундаментальных научных проблем, значительно повысить производительность научного процесса.