Многообразие проявлений причинно-следственных связей в материальном мире обусловило существование нескольких моделей причинно-следственных отношений. Исторически сложилось так, что любая модель этих отношений может быть сведена к одному из двух основных типов моделей или их сочетанию.

Алгоритмическая загадка молекулярной эволюции

На следующем этапе нашей алгоритмической игры смоделируем процесс копирования исходного информационного кода. Но в качестве матрицы будем использовать не первичную линейную последовательность символов, а ее вторичную "пространственную" структуру, размещенную на клеточном поле. В природе копирование информационных биополимеров осуществляется специализированным ферментом. Особым образом организованная белковая молекула прикрепляется к молекулярным цепочкам ДНК или РНК в точке, отмеченной специальным кодом инициации, и символ за символом синтезирует ее копию. При этом если, например, на исходной матричной молекуле какой-то ее участок свернут в петлю, то существует шанс, что копирующий фермент проскочит это место или, напротив, "зациклится" и повторит его несколько раз. То есть, в принципе, вторичная пространственная структура молекул ДНК или РНК может активно влиять на содержание их дочерних копий. Так, например, "комплементарные палиндромы, способные к образованию вторичной структуры ДНК, пригодны быть горячими точками множественных и одиночных мутаций, делеций и вставок . Наиболее существенно, что комплементарные палиндромы и инвертированные повторы способны обеспечивать блочные перестройки в ходе эволюции генов"1. Иными словами, чем сложнее и причудливей будет закручена исходная молекула, тем больше вероятность различных "курьезов" в процессе ее воспроизведения. К чему все это в совокупности может привести, попытаемся разобраться, продолжив нашу алгоритмическую аллегорию.

Копирования информационной матрицы будем моделировать следующим образом. Пусть вначале, по аналогии с природным процессом репликации, воображаемый фермент или считывающая головка "садится" на помеченную ячейку клеточного поля, в которой всегда располагается первый символ. После этого в первую позицию дочерней воспроизводимой последовательности поместим символ, находящийся в этой исходной помеченной клетке. Дальнейшие правила считывания примем следующими. Головка может переместиться в одну из четырех (левую, верхнюю, правую, нижнюю), соседних с данной, но не пустых ячеек. Выбор одного из возможных вариантов будем считать равновероятным. Для усиления сходства с реальной матричной редубликацией можно запретить воображаемой считывающей головке сразу возвращаться в предыдущую позицию. Это как бы придаст процессу считывания определенную однонаправленность, но смысл результатов от этого меняется незначительно. При описанных правилах поведения считывающей головки строго упорядоченные последовательности будут копироваться однозначно, а хаотичные, сложно скрученные, напротив, будут допускать поливариантное или конвариантное воспроизведение. На рисунке б представлен один из возможных путей прочтения последовательности, изображенной на рисунке а. На примере видно, что дочерняя копия уже более упорядочена, по сравнению с исходной, так как содержит повтор.

Компьютерное моделирование описанной алгоритмической игры убеждает в том, что в подавляющем большинстве (за исключением вырожденных случаев) исходные случайные последовательности символов после нескольких циклов конвариантного воспроизведения превращаются из хаотичных в строго упорядоченные. На врезке приведено три примера компьютерного "прогона" модели.

3442144441422141312314141

344441214114141

3444412141214121412114141

34444121214121414121412121412141214114141

3444412144443

344441244124443

344441444144443

344441444144443

344441444144443

111432121324213142331414442

11121434141

111414341434141

11141434341

11141434143414111

1114143414341434111

111414341434311

111414341411

1114143414143414111

111414341434143414111

11141434143414111

1114143414143414111

111414341434143414111

1114143434341434111

1114143434143434343414343414343434143414111

1114143414111

111414341434143414111

1114143414111

11141414111

11141414111

11141414111

1213424223224133414443333333344441143112343321433

4224433333333444413334433234433144334432333144443

433333333444433

433333333444433

433333333444433

По ним можно судить о том, как из абсолютно случайных наборов символов постепенно сами собой возникают полностью симметричные палиндромы или строго периодические последовательности, очень напоминающие те, которые встречаются в реальных генетических текстах. Таким образом, если предположить, что основная причина мутационной изменчивости на молекулярном уровне организации жизни находится не вне, а внутри самих генов, то загадка молекулярной эволюции представляется логически разрешимой. Разумеется, речь идет лишь о весьма отдаленной алгоритмической аналогии, поэтому я не буду настаивать на том, что открыл механизм возникновения упорядоченности на молекулярно-генетическом уровне организации живой материи (впрочем, и сильно протестовать тоже не буду :).

Перейти на страницу: 1 2 

Немного больше о технологиях >>>

Что такое синергетика
- Итак, вы хотите знать, каков простой и ясный ответ на Великий Вопрос Жизни,Вселенной и всего остального? вопросил Проницательный Интеллектоматик. -Да! Немедленно!-воскликнули инженеры. -Сорок два,с беспредельным спокойствием сообщил компьютер. (Дуглас Адаме, Руко ...

Гравитация с точки зрения общей теории поля
В настоящее время написано столько, что невозможно произнести или написать слово без мнимого подозрения на покушение чьего-либо «оригинала» защищенного патентным правом. Однако, не следует доводить до абсурда индивидуальный приоритет пользования чего бы-то ни было: идеи, способ ...

Галерея

Tехнологии прошлого

Раскрытие содержания и конкретизация понятий должны опираться на ту или иную конкретную модель взаимной связи понятий. Модель, объективно отражая определенную сторону связи, имеет границы применимости, за пределами которых ее использование ведет к ложным выводам, но в границах своей применимости она должна обладать не только образностью.

Tехнологии будущего

В связи с развитием теплотехники ученые в прошлом веке пришли к простому, но удивительному закону, потрясшему человечество. Это закон (иногда его называют принцип) возрастания энтропии (хаоса) во Вселенной. technologyside@gmail.com
+7 648 434-5512