mns2012 (mns2012) wrote in biosemiotics,
mns2012
mns2012
biosemiotics

Category:

Организмы как системы обработки информации

Трансляция генетической информации в живых организмах, вкратце рассмотренная далее, представляет собой пример неразложимо сложной семиотической системы обработки знаков по протоколу для получения конкретного денотата (физического эффекта) аналогично языковым (лингвистическим) системам, созданным интеллектом животных и человека. Так же, как и в лингвистических системах, материальные конфигурации, выступающие в роли знаков, физически не зависят от денотатов, то есть физического эффекта, вызываемого знаком и происходящего на стороне обработчика. Эта физико-химическая разрывность (независимость физико-химических процессов, отвечающих за запись и представление информации, с одной стороны, и за обработку информации, с другой) является непременным условием передачи информации. Отсутствие разрывности неминуемо означает замыкание процесса в локальный детерминизм, что влечет отсутствие возможности передачи информации.

Иных семиотических систем, помимо живых организмов, о происхождении которых наука может только строить предположения, и искусственных языковых коммуникативных систем, созданных человеком или животными, обнаружено не было. В связи со сказанным, научная гипотеза об интеллектуальном происхождении самих живых организмов как семиотических систем не лишена оснований.

Обработка информации может быть записана так:

F(знак) → денотат,

где F — функция протокола, или правило, устанавливающее логическое соответствие между множеством знаков и множеством денотатов. Разрывность физических процессов кодирования и интерпретации позволяет говорить о существовании логики в системе в виде набора правил. Правила произвольны по отношению к законам движения частиц вещества. В случае системы трансляции генетического кода соответствие между кодонами мРНК и аминокислотными остатками белковых молекул устанавливается логическими правилами, известными под названием генетического кода и представляющими собой правила обработки последовательности кодонов. Это не законы природы, а именно правила, реализованные на химии биополимеров, аналогично тому, как это имеет место в нанотехнологиях.

Здесь находится интересная коротенькая записка по этому вопросу. Интересно, что параллель между искусственными системами обработки информации и биосистемами проводится на примере стэка протоколов по стандарту OSI. Я тоже в прошлом использовал это сравнение.

Приведу иллюстрацию механизма трансляции генетической информации.

46101_900
Рис.1. Трансляция мессенджер-РНК как часть белкового синтеза (Источник: HT Wiki Media)


Пояснения к рисунку

Предварительный шаг (на рисунке не показан) состоит в транскрипции генетического кода, то есть в считывании ДНК и постройке комплементарной мессенджер-РНК, или мРНК (mRNA, длинная красная змейка на рисунке). Затем наступает фаза ее трансляции, схематически представленная на иллюстрации.

Знаками являются кодоны мРНК (на рисунке это расположенные друг за другом группы из трех последовательных красных палочек в змейке), протоколом — особый фермент аминоацил-тРНК синтаза, или АРСаза (не показана, но упоминается в п.1 на рисунке), денотатами — аминокислоты полипептидной цепи (п.7, зеленые многоугольники, соединенные в цепь). Функция фермента-протокола — присоединить к молекулам трансферной-РНК, или тРНК (tRNA, зеленые крестообразные фигуры) соответствующие правилам трансляции аминокислоты (п.1, на рисунке — зеленые многоугольники). Это называется загрузкой тРНК.

Рибосома (фиолетовые фигуры) присоединяется к мРНК (п.2) и начинает движение по ней пока не найдет стартовый кодон, после чего начинается считывание информации (п.3).

тРНК, снабженные "адаптерами" из антикодонов, подходят к молекуле мРНК и вступают с ней в контакт с помощью рибосомы. Каждая тРНК входит в контакт, как вилка в розетку, со "своим" кодоном молекулы мРНК (п.4).

В результате химического контакта каждая тРНК сбрасывает свою аминокислоту (п.5) и покидает рибосому, чтобы снова загрузиться "своей" аминокислотой и повторить цикл.

Сброшенные аминокислоты объединяются в полипептидную цепь (п.6, на рисунке — зеленые многоугольники аминокислот, соединенные черной нитью), которая по прочтении рибосомой стоп-кодона молекулы мРНК отделяется от нее и сворачивается в готовый белок (п.7). Правильность считывания обеспечивает нужную пространственную укладку молекулы белка. Ошибки считывания могут оказаться фатальными для биологической функции белка (требуемая точность укладки — нанометры). Именно с целью минимизации потерь информации трансляция осуществляется тройками нуклеотидов: вероятность сбоя одного из трех нуклеотидов все-таки меньше сбоя всех трех одновременно. И, кстати, именно цифровое представление информации в отличие от аналогового позволяет добиться теоретически нулевой потери информации для любого уровня шума при условии, что скорость передачи не превышает пропускную способность канала. И с энергетической точки зрения механизм хранения генетической информации является наиболее совершенной системой памяти. Так что Разработчик биосистем выполнил Свою работу «на отлично».

И последнее. Слово «код» в отношении репликации живых организмов не является метафорой. Это понимал и сам Ф.Крик, совместно с Дж.Уотсоном открывший молекулу ДНК. Осмысленное использование этого слова означает признание необходимости физико-химической разрывности для передачи информации, поскольку процесс кодирования и записи знака не должен зависеть от процесса его считывания и обработки. Иначе ни о какой передаче информации говорить не приходится.
Tags: обработка информации, система трансляции генетического кода
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 0 comments