Журнал `Компьютерра` №727

ГОСТИНАЯ: О "Читателе" генотипа

Автор: Дмитрий Шабанов

Недавно снова рассказывал студентам о повышении эффективности передачи информации, связанном с переходом к культурному наследованию. Генетические системы высокоразвитых животных чаще всего сохраняют около 1010 бит информации. Геном человека содержит около трех миллиардов пар нуклеотидов (для "записи" каждой пары, то есть выбора одной "буквы" из четырех, необходимо два бита). В неархивированном виде он займет примерно CD-диск. Если выбрать только гены, да еще их заархивировать, размер такой записи многократно уменьшится. Вам кажется, что CD-диска мало? Вспомните, что половина человеческого генотипа (отдельный геном) умещается в головке сперматозоида.

"Потолок" емкости нервной системы человека оценивается в 1013 бит. Еще больше информации можно сохранять благодаря ее экстрасоматической (внетелесной) записи. К примеру, объем файловых хранилищ RapidShare составляет около четырех петабайт (1016 бит). Впечатляющий прогресс! Но неужели генетическая информация намного скуднее той, которую мы вливаем друг другу в уши и глаза? Давайте разберемся.

Понятие "информация" (от лат. informatio - разъяснение, изложение) первоначально использовалось для обозначения сведений, передаваемых от человека к человеку. В XX веке это слово стало обозначать любые сведения и данные, переносимые вещественными или энергетическими носителями. Помещая информацию в один ряд с веществом и энергией (двумя другими китами, на которых стоит наш мир), мы часто забываем о ее принципиальных особенностях. Так, для вещества и энергии действуют законы сохранения, а для информации - нет. Кроме того, количество вещества можно измерить абсолютно. Количество энергии обычно вычисляют в сравнении с неким ее уровнем. Измерив количество энергии в нашем теле, мы определим, сколько ее выделится при полном сжигании тела в калориметрической бомбе. Знаменитое E=mc2 Эйнштейна дает абсолютную меру энергии, содержащейся в том или ином количестве вещества. Но можно ли абсолютно оценить количество информации? Нет.

Сколько информации содержится в CD-диске? Пользователь CD-привода может скачать с диска то количество информации, которое записывается на него в соответствии с определенным стандартом (например, 700 Мбайт). Для умеющего читать, но "некомпьютеризованного" человека количество информации определится рисунком и надписями на нерабочей стороне и коробочке. Для продавца дисков основная информация нанесена на ценнике.

А представьте себе технолога фирмы-производителя дисков, который исследует продукцию фирмы-конкурента. Как измерить количество информации, которую тот сможет получить? Высчитать, какое место займут на винчестере записанные на этом диске издаваемые поп-звездой поп-звуки и производимые ей поп-телодвижения? Определить объем показаний приборов, использованных для анализа структуры диска? Надо как-то измерить конкретизацию представлений об использованном техпроцессе в представлениях технолога. Как выразить ее числом? Кто его знает… А как измерить информацию, содержащуюся в связи размера диска и продолжительности Девятой симфонии Бетховена[Тем, кто подзабыл, напомню - емкость компакт-диска была выбрана так, чтобы на него помещался именно сей шедевр.]? А если "наш" CD является единственным артефактом земной цивилизации, попавшим "в руки" инопланетян, какое количество информации они получат с его помощью?

Информация - результат взаимодействия ее носителя с "читателем". Привычные для нас оценки емкости носителей связаны с тем, что их стандарты подразумевают определенные параметры "читателей". А что (кто) "читает" генотип? "Система управления жизнедеятельностью клетки", "система синтеза белка", "фенотип", "эпигенетическая система", "клетка", "организм"? Каждый из этих ответов включает, кроме искомого "читателя", что-то еще. Вероятно, отсутствие четкого ответа на заданный вопрос означает, что им (как дурацким) никто не задавался…

Раз мы не знаем, как назвать то, что "читает" генотип, назовем его просто "Читателем". Что делает единица генетической информации?Предопределяет выбор одного пути развития Читателя из двух возможных. Генотип обретает смысл для Читателя, обладающего специфическим набором путей развития и способным осуществлять переключения между ними. А зачем Читателю генетическая информация? Чтобы приспосабливаться к меняющейся среде!

Итак, генотип - только часть целостной мозаики, "модуль быстрой настройки" клетки и организма. Организм - отдельный модуль популяции, то есть потенциально бессмертной живой системы, которая, сменяя организмы, приспосабливается к среде. Сама же популяция - модуль, подсистема земной жизни как целого.

Осознайте это чудо. Две клетки встречаются и сливаются. Почти из ничего появляется зародыш, который растет сначала в матери, потом вне ее. Кричащий красный комок превращается в ребенка, который осознает мир и себя самого, обретая свою уникальную индивидуальность. В генотипе содержится лишь часть необходимой для этого чуда информации, но без этой информации произойти оно не может. У нас есть все основания гордиться нашими библиотеками, но не следует забывать, что мы нескоро научимся[Если вообще когда-нибудь научимся…] создавать тексты такой ценности, как генотип.