Что такое код и является ли ДНК кодом?

В некоторых комментариях на мои предыдущие публикации содержалось утверждение о том, что биологическая жизнь целиком определяется своим физико-химическим аспектом. Давайте вместе подумаем над тем, насколько это верно. Рассмотрение этого вопроса логично связать с тем, что такое код и в каких системах мы можем наблюдать кодирование/декодирование информации.

Кодом называется функция, осуществляющая отображение между парой множеств: O → S, где S - множество символов/репрезентантов/токенов; O - множество первообразов. Функция декодирования осуществляет обратное отображение S → O. Существует множество примеров кодирования. Например, школьный журнал содержит список учеников, где каждому ученику соответствует запись, содержащая информацию об успеваемости. Таким образом, запись является кодом, а сам ученик - первообразом.

Еще примеры:
знаки дорожного движения;
правила дипломатического этикета;
шифрование сообщений;
языки программирования;
поведение животных: танец пчел, система оповещения об опасности, источниках пищи, территориальных правах и пр. в стаях гиен, в львиных прайдах и т.п.;
геномы живых организмов, о чем мы сейчас поговорим подробнее.

Без потери общности в качестве рассматриваемого множества S символов можно выбрать множество конфигураций некоторой материальной системы. Область значений функции определяется семантической нагрузкой, которую "вешает" на конфигурации лицо, принимающее решения. Например, в случае N-значного цифрового замка функция кодирования - это булева функция, доставляющая значение TRUE только для одной выбранной лицом, принимающим решения, комбинации цифр, и значение FALSE для любой иной комбинации цифр. В этом примере выбор "счастливой" комбинации цифр разработчиком кода не зависит от ограничений (кроме числа N знаков).

Теперь рассмотрим подробнее вопрос с использованием кода в геноме. Как известно, процесс сборки дочернего организма предписывается генетической информацией, записанной на биополимерах (в молекулах ДНК): белок-кодирующие участки генома являются шаблоном сборки организма, тогда как регуляторные участки, ответственные за управление процессом сборки, осуществляют ее оркестровку, предписывая протекание массово-параллельных процессов синтеза белков в химической «лаборатории» зародившегося организма. Таким образом, здесь также используется код: в качестве символов выступают кодоны, то есть триплеты (тройки) нуклеотидов - носителей генетической информации, - тогда как первообразами являются аминокислотные остатки синтезируемого белка (подробнее см. статью Кодон в Википедии).

Примечание: для интерпретации кодонов используются именно правила, не сводящиеся к физике и химии процессов обеспечения передачи информации, так как в момент копирования генетического кода никаких физико-химических взаимодействий по считыванию генетической информации еще не имеется. Эти взаимодействия только лишь будут реализованы в свое время в процессе образования дочернего организма.

Существуют следующие условия возможности практического осуществления кодирования, а равно и распознавания наличия кода в конфигурации определенной материальной системы:
независимость данной конфигурации от физических ограничений;
передача символов по информационному каналу с целью записи, хранения и последующего считывания;
интерпретация символов, состоящая в реализации интерпретатором функции декодирования, то есть восстановления первообраза по символу;
устойчивость отображения между множествами символов и первообразов.

Кодирование основано на выборе правил интерпретации кода, не стесненном физическими ограничениями, то есть законами природы. В свою очередь, нестесненность выбора физическими ограничениями состоит в безразличии выбора любого из элементов множества по отношению к законам природы. Например, выбор правил игры в шахматы не зависит от законов природы, хотя сама реализация процесса игры подчиняется им, поскольку имеет место в физическом мире. Таким образом, код может иметь место лишь в системах, функционирование которых кроме ограничений зависит также и от правил: то есть в искусственных и биологических системах. Соответственно, вполне закономерно также и то, что в неживой природе, где имеются лишь ограничения, кодирование не наблюдается.

Как мы видим, биосистемы и искусственные системы обработки информации обладают общим свойством: наличием кода. Поэтому мне кажется справедливым предположить, что реализация процессов кодирования и декодирования информации в биосистемах также, как и в искусственных системах, явилась результатом принятия решений, то есть результатом целенаправленной интеллектуальной деятельности.

На каком основании иногда утверждают, что в биосистемах запись, считывание и обработка генетической информации осуществляется целиком физикой и химией процессов обеспечения?! В природе нет ни одного физического закона, с необходимостью генерирующего код в произвольной системе при заданных начальных условиях. Существующие эволюционные модели поэтапной генерации подсистем кодирования/декодирования в живых организмах нереалистичны (см.[1]). Напротив, практика свидетельствует о том, что код является исключительно продуктом целенаправленной деятельности лица, принимающего решения.

Таким образом, можно сделать вполне научное предположение, что любая система, использующая код, артефактна, то есть, по крайней мере, имеет артефактные компоненты, отвечающие за кодирование/декодирование информации и, таким образом, имеет своим источником интеллект. Научность данной гипотезы вытекает из анализа наблюдений, основывающегося на следующих положениях:
Отсутствие наблюдений систем, использующих код в неживой природе;
Общность биологических систем и искусственных систем обработки информации по критерию наличия кодирования/декодирования;
Возможность опровержения данной гипотезы при накоплении научных данных. Для фальсификации предположения об артефактности биосистем необходимо лишь экспериментально продемонстрировать наличие процесса в неживой природе, приводящего к организации многокомпонентных систем, осуществляющих устойчивое кодирование сигнала в одних ее компонентах с последующей интерпретацией кода в других.

На мой взгляд, таких систем в неживой природе найдено быть не может. Наличие кода свидетельствует о том, что за механизмом генерации и интерпретации инструкций стоят прагматические соображения, что немыслимо без вмешательства агента: неживая природа непрагматична. Код есть результат принятия решений, а не каких-то таинственных еще не известных науке спонтанно-закономерных механизмов.

Литература: 

David Abel. The first gene, 2011

Впервые опубликовано в блоге священника Евгения Селенского