Дискретная молекулярная биохимическая логика и информатика

Достижения биохимии, генетики и молекулярной биологии в изучении живой материи, бесспорны. Однако под напором информационных идей, доказывающих свое право на существование, физико-химическое направление в естественных науках должно уступить сферу приоритета новому направлению — дискретной молекулярно-биологической информатике. Поэтому автор данной статьи придерживается классической точки зрения о том, что первичная биологическая информация, находящаяся в структурах ДНК живой клетки, представляет собой закодированные генетические сообщения и послания.

Поэтому путём транскрипции (переписывания) и трансляции (перекодирования) этих сообщений на аминокислотный код, в полипептидные цепи записываются (загружаются) те текстовые предписания, в которых содержится не только описание алгоритмов структурного преобразования, но и сама программа функционального поведения белковых молекул. А далее, соответствующие ферменты, в свою очередь, автоматически строят и программируют структуру и функции других биологических макромолекул. Причем, по аналогии с ранее существующим типографским набором, живая клетка использует «россыпи молекулярного биологического шрифта» — отдельных биохимических букв или символов, и в автоматическом режиме группирует их в информационные передачи, — последовательности букв или символов молекулярной цепи. При этом каждый элемент (буква или символ) несёт свой элементарный химический и структурно-рельефный (стерический) сигнал, переносчиком которого является его боковая группа (или группы). Кроме того, каждый элемент может также иметь различное смысловое значение, которое зависит от его позиционной фиксации в молекулярной цепи [3].

Таким образом, для кодирования молекулярной биологической информации в живой клетке применяется позиционная система представления с фиксированными дискретными данными. Очевидно, что в молекулярных биологических системах используется дискретная форма представления информации и химический или стереохимический (пространственный) принцип её записи. Для дискретных сообщений характерно наличие фиксированного набора букв или символов, из которых формируются различные последовательности. А информационные сообщения (программы), транслированные на полипептидные цепи, «сами» обеспечивают построение ферментов и других клеточных белков, которые являются основой аппаратной части живых клеток. Таким длинным и сложным путём идёт физико-химическое (структурное) воплощение генетической информации в биологическую форму материи. Кроме того, автор полагает, что в качестве элементарных сигналов в живых клетках используются химические сигналы различных био-логических элементов — нуклеотидов, аминокислот, простых сахаров, жирных кислот и других типовых мономеров с переносчиком информации в виде их боковых атомных групп.

Отсюда следует, что элементарной единицей информации в биологической макромолекуле является любой биохимический элемент (мономер), входные и выходные цепи (функциональные группы) которого служат для фиксации элемента в молекулярной цепи. А боковая атомная группа (или группы) био-логического элемента как раз и является тем элементарным физико-химическим сигналом, с помощью которого осуществляется воплощение информации, то есть её кодовая форма записи! Вспомним: сообщение в цепи ДНК или РНК кодируется в виде последовательности нуклеотидов, а переносчиками генетической информации являются азотистые основания — «боковые» атомные группы нуклеотидов. Следовательно, и в полипептидной цепи белка это сообщение записывается в виде последовательности аминокислот, где элементарными переносчиками информации являются их боковые R-группы [4].

Поэтому важно подчеркнуть, что информация в живых системах имеет молекулярный базис представления и передается так же, как и в любой языковой системе с помощью алфавитного набора букв и символов, упорядоченных использованием кода. Удивительно, что вся информация живого записывается с помощью одного и того же общего молекулярного алфавита — стандартного набора более чем трёх десятков химических букв и символов (типовых био-логических элементов). В состав этого универсального алфавита входят:

• · 1) восемь нуклеотидов, — «четыре из них играют роль кодирующих букв ДНК, а другие четыре используются для записи информации в структуре РНК» [3];
• · 2) двадцать различных стандартных аминокислот, которые служат для записи информации в полипептидные цепи белковых молекул;
• · 3) несколько жирных кислот, — сравнительно небольшое число простых стандартных органических молекул, служащих для построения липидов и для записи в их структуру функциональной информации;
• · 4) родоначальниками большинства полисахаридов является несколько простых сахаров (моносахаридов).

Все эти химические буквы и символы (био-логические элементы) были отобраны в процессе эволюции, вследствие их уникальной пригодности к выполнению различных — химических, энергетических, молекулярных, информационных и других биологических функций в живых клетках. Как мы видим, основой каждой системы являются свои индивидуальные молекулярные био-логические (биохимические) элементы. А на базе различных систем био-логических элементов, — молекулярных алфавитов, могут быть «сконструированы» разнообразные макромолекулы клетки — ДНК, РНК, белки, полисахариды и липиды.

Поэтому элементная база представляет собой те системы биохимических элементов, используя которые живая клетка способна информационным путём строить различные биологические макромолекулы, записывать в них информацию, а затем с помощью этих средств осуществлять любые биологические функции и химические превращения [3]. В связи с этим, запись и перекодирование информации осуществляется при помощи химических букв или символов (мономеров) общего молекулярного алфавита. Молекулярным кодированием в живой клетке можно назвать процесс представления данных последовательностью химических букв или символов. Причем, информация в клетке передается не только одним генетическим кодом.

В передаче биологической информации участвуют и другие молекулярные коды, и кодовые последовательности, основу которых составляет определенный комбинационный набор химических букв или символов. А содержащаяся в молекулярных цепях информация обеспечивает функционирование биологических молекул. При этом закодированная последовательность букв или символов любого сообщения передаётся не однократно, а с многократным повторением, что ведёт к повышению помехоустойчивости информационной системы живой клетки (организма). Для дискретных сообщений характерно наличие фиксированного набора элементов (букв или символов) из которых формируются различные последовательности.

К примеру, информационные сообщения в данной статье кодируются с помощью 33 букв алфавита русского языка. При этом различные буквы соответствующим образом группируются на бумаге в слова, фразы и предложения. Общий алфавит живой формы материи также состоит из более 30 химических букв и символов, с помощью которых кодируется биологическая информация. Поэтому возможность построения различных биологических молекул из химических букв и символов общего алфавита живой формы материи также неисчерпаема, как и возможность составления различных слов и фраз при помощи букв алфавита русского языка.

Только при использовании общего алфавита у живой клетки появляется способность хранить, передавать, и преобразовывать информационные сообщения. Именно с кодированием связаны многие замечательные свойства живых клеток:

• · 1) возможность хранения, передачи и переработки управляющей генетической информации;
• · 2) возможность структурно-функционального программирования биологических молекул и клеточных структур;
• · 3) совмещение программно-аппаратных средств в структурах белков, нуклеиновых кислот и других функциональных биомолекул;
• · 4) возможность обработки сигнальной информации субстратных молекул и т. д.

Заметим, что информационные взаимодействия боковых радикалов и концевых групп аминокислотных остатков «линейной» цепи вызывают формирование особых трёхмерных образований с упорядоченной внутренней и внешней структурой.

Поэтому, к примеру, пространственный метод преобразования белка заключается в кодировании расположения полипептидной цепи в пространственной решетке. По такому принципу осуществляется пространственное кодирование белковых (как, впрочем, и других) молекул. Таким путём идёт формирование их структурных, информационных и функциональных молекулярных биологических средств [4].

Причем, каждое сообщение, при передаче информации в цепи белка передаётся своим кодом (кодовыми комбинациями аминокислот). Поэтому структура линейной кодовой посылки полипептидной цепи всегда содержит различные информационные сообщения. Очевидно, что информация в цепи имеет свою адресную, «операционную», структурную и текстовую (информационную) части. Следовательно, различные информационные сообщения в полипептидных цепях могут быть представлены различными сигналами — молекулярными кодами и кодовыми комбинациями аминокислотных остатков.

В кодовых посылках структуры полипептидной цепи могут быть заключены:

• · 1) адресные кодовые комбинации аминокислотных остатков, которые являются основой формирования адресных стереохимических кодов активного центра фермента (для коммуникативного взаимодействия с молекулами субстрата);
• · 2) «операционная» кодовая комбинация аминокислот — служит основой формирования кода операции активного центра, указывающего характер химической реакции;
• · 3) структурная часть кодовой комбинации аминокислотных остатков, которая кодирует построение и осуществляет программное обеспечение исполнительных органов и механизмов белковых молекул;
• · 4) текстовая часть — кодирует и программирует средства информационной коммуникации белка с другими биомолекулами клетки (локальные или поверхностные рельефные микроматрицы) [4,5].

Поэтому биологические макромолекулы повсеместно несут ту информацию, которая определяет их функциональное поведение в живых системах. Биологи до сих пор предпочитают говорить только о синтезе биополимерных цепей биологических молекул, забывая о том, что это, в первую очередь, — информационные сообщения, записанные химическим способом.

Кодирование сообщений оказалось настолько эффективным способом записи и передачи информации, что первоначально эти принципы были «разработаны» и развиты в молекулярных системах живой природы и в дальнейшем применены для сложных биологических систем. Закодированная информация в цепочках химических букв и символов биологических молекул — это та умозрительная сущность, существование которой мы можем мысленно себе представить, то есть для нас это виртуальная реальность. Однако для самих биомолекул, это структурная и программная реальность, данная биомолекулам для построения и функционирования.

Поэтому виртуальная реальность сейчас определяется как актуальная, событийная реальность, которая реально значима в настоящий момент времени. Поразительно, что общие законы и принципы кодирования информации стали не только фундаментальными основами жизни, но и, впоследствии, заново были «открыты» человеком и нашли широкое распространение во многих областях человеческой деятельности: в технике, в науке, в управлении, в экономике, в социальной и общественной сфере и т. д.

Кодированием стал называться процесс преобразования тех или иных сведений и данных в совокупность букв (символов, цифр или знаков), определяемую кодом. А любой код стал ключом для перевода информации из одной её формы в другую [6]. Очевидно, что если живая клетка строит молекулярные цепи различных биомолекул с применением химических букв или символов, значит, она записывает в их структуру информацию. Вернее, даже наоборот — информационные сообщения, то есть фиксированная позиционная последовательность химических букв или символов и их состав в молекулярной цепи определяет структурную, а поэтому и функциональную организацию самой биомолекулы. То есть гены сами несут необходимую информацию о структурных и функциональных особенностях различных биологических молекул. Этот момент также является ключевым в молекулярной биологической информатике.

По сути дела, генетическая информация, во время трансляции, диктует программу построения ферментов и других белковых молекул живой клетки. А генетический код при этом служит тем ключом, с помощью которого информация, записанная в форме иРНК, переводится в информацию белковых молекул, то есть в совершенно другую молекулярную форму. Таким путём обеспечивается программирование структур и функций белков и ферментов. А далее, соответствующие ферменты, в свою очередь, строят и программируют структуру и функции других биологических молекул.

Сейчас акцент информационной сущности биомолекул сместился на уникальные свойства воды, которая является важной частью клеточной микросреды. Вода, — это в первую очередь, та молекулярная среда, которая является не только важной составляющей живого, но и тем физическим средством передачи сигналов, при помощи которых биологические молекулы обмениваются друг с другом информацией. Без воды организация живого так же немыслима, как и без наследственной информации. Точно так же, как мы свободно узнаём любую букву русского алфавита по её очертаниям, так и управляющая система живой клетки легко тестирует и узнаёт любой биохимический элемент по составу его функциональных и боковых атомных групп, их строению, форме и химическим свойствам.

Кроме отличительных химических свойств каждая буква или символ биологического алфавита обладает ещё и своим структурным и стерическим рельефом, который как бы дополняет его химическую информационную составляющую. Получается так, что если, к примеру, информация в структурном рельефе обыкновенного ключа является его основной характеристикой, то информация биохимических элементов состоит и слагается из разных составляющих — структурной и химической. А эти компоненты, как известно, играют ведущую роль при комплементарных — информационных взаимодействиях.

То есть, как структурная, так и физико-химическая составляющие каждого элемента являются его информационными параметрами. Иными словами, в основе представления молекулярной биологической информации лежит принцип эквивалентности структурно-химических и информационных компонентов. Это свойство можно назвать принципом тождественности вещества и информации. «Формула тождественности» говорит о том, что все биологические структуры и процессы можно рассматривать с двух точек зрения — или с физико-химической (вещественной), или же с информационной. Это как две стороны одной медали. Значит все био-логические элементы в живой системе, с одной стороны, могут играть роль строительных блоков, а с другой — кодирующих, программирующих и функциональных единиц молекулярной информации. То есть уже на этом уровне наглядно соблюдаются условия единства вещества и информации.

Потенциальная энергия в клетке представлена главным образом в форме химической энергии связей между атомами в молекулах органических соединений. А центральная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит дыхательному обмену. Он, как известно, включает в себя реакции расщепления сахаров, жирных кислот, аминокислот и использования выделяемой энергии для синтеза химической энергии в виде АТФ. Иными словами, все биохимические элементы вносят свой существенный вклад и в энергетику живой клетки. Таким образом, следует, что «принцип триединства вещества, энергии и информации» в живой системе начинает осуществляться на элементарном уровне и поэтому распространяется на все биологические молекулы и структуры живой материи [7].

В живой клетке функционируют только трёхмерные биомолекулы и структуры, поэтому «одномерная» информация, записанная в «линейных» молекулярных цепях должна быть преобразована в трёхмерную стереохимическую информацию биологических молекул. Метод пространственного (стереохимического) кодирования основан на предварительном преобразовании линейной кодовой комбинации элементов цепей биомолекул в трёхмерную кодовую координатную организацию этих элементов и их боковых атомных групп в пространственной решетке.

Такая организация биомолекул не обладает сильной структурной жесткостью, а всегда достаточно лабильна в тех пределах, которые необходимы для выполнения их биологических функций. Причем, природа взаимодействий боковых атомных группировок, определяющих конформационные особенности и внутреннюю динамику макромолекулы, имеет химическую основу и носит информационный характер. Макромолекула как бы стабилизируется самосогласованным сжимающим информационным полем, обусловленным силами притяжения между мономерами (элементами).

Поэтому функциональное поведение макромолекулы, при взаимодействии её с молекулярными партнёрами, определяется свободной энергией и результатом информационного взаимодействия как внутренних, так и внешних составляющих её элементов. Динамическая реактивность макромолекулы связана с кооперативным изменением сил притяжения и отталкивания, поэтому свободная энергия взаимодействия элементов в составе макромолекулы и определяет её функциональное поведение. К примеру, линейная кодовая информация полипептидных цепей (как, впрочем, и других цепей биомолекул) всегда содержит конкретный алгоритм стереохимического преобразования белковых молекул.

В результате этих преобразований в структуре белковой молекулы формируются соответствующие молекулярные органы и исполнительные механизмы, а на локальных и поверхностных участках возникает такая пространственно-упорядоченная организация боковых атомных R-групп элементов, которая в живой системе играет роль стереохимических кодовых информационных сигналов. К таким сигналам, например, могут относиться: стереохимические команды управления активного центра фермента (адресный код и код химической операции); различные сигнальные и регуляторные кодовые компоненты, коммуникативные локальные и поверхностные кодовые биохимические матрицы (микроматрицы), служащие для информационного взаимодействия биомолекул с их молекулярными партнёрами и т. д. При этом, сама программа функционирования белковой молекулы коммутируется лабильными физико-химическими силами, связями и взаимодействиями между боковыми R-группами элементов (аминокислот) в составе её трёхмерной структуры.

Поэтому процесс описания конкретного функционального алгоритма белковой молекулы на языке «стереохимических кодовых команд» можно было бы назвать — «программированием в стереохимических кодах». И всё это стало возможным благодаря действующему в молекулярной биологии принципу единства вещества, энергии и информации. В результате преобразований каждый белок клетки получает своё индивидуальное функциональное, энергетическое и информационное обеспечение. Как мы видим, стереохимический принцип кодирования молекулярной биологической информации применяется живой природой для размещения в одной макромолекуле различных по своему назначению сигналов, сообщений, команд управления, а также органов и механизмов их реализации. Ясно, что для молекулярной биологической информатики здесь открывается большое поле деятельности [5].

5. Те же химические буквы и символы, которые служат для записи информации, в то же время становятся еще и строительными блоками, при помощи которых осуществляется конструирование живой материи Самым поразительным и удивительным явлением в живой информационной системе является то, что одни и те же мономеры служат как для записи информации, так и для построения биологических макромолекул. Этот феномен используется только в живых системах и не еще не достигнут в технических устройствах. Поэтому, мы убеждаемся в том, что элементарный состав биологических молекул определяет не только структуру, то есть материальную часть живого вещества; но он же, тождественно, является и эквивалентом генетического сообщения. Информация в живой системе кодируется в цепях биологических макромолекул, следовательно, тот же элементарный состав одновременно определяет и информационную часть живого вещества.

В связи с этим, живое вещество всегда является носителем определенной молекулярной информации. Так как молекулярная биологическая информация, точно так же, как и любая другая информация обладает свойством виртуальности, то получается, что живая материя состоит из материальных и виртуальных компонентов. Закодированная информация в цепочках химических букв и символов — это та умозрительная реальность, существование которой мы можем мысленно себе представить, то есть для нас это виртуальная реальность.

Однако здесь информация кодируется при помощи элементарной формы органического вещества, она записывается в линейные и трёхмерные структуры биологических молекул и реально существует только в молекулярно-биологическом воплощении [6]. Поэтому для самих молекул, — это структурная и программная реальность, данная биомолекулам для построения (самоорганизации) и функционирования.

Виртуальная реальность информации здесь — это реальность и значимость отдельного дискретного молекулярного объекта, которая обусловлена эффектом сложения (слияния) трёх активных составляющих живого: вещества, энергии и информации. А живая материя (биомолекулы) — это уже объективная реальность, данная нам в ощущениях. Виртуальная реальность сейчас определяется как актуальная, событийная реальность, которая реально значима в настоящий момент времени. Важно здесь подчеркнуть, что мономеры (химические буквы и символы молекулярного алфавита), составляющие вещество, — это и есть та материальная часть, которая по своему статусу является носителем нематериальной части — информации.

Поэтому отношения между ними в макромолекуле складываются такими же, как между информацией и её материальным носителем. А именно: каждый из них «живёт» по своим собственным законам. Биоорганическое вещество подчиняется своим физико-химическим законам, а информация подчиняется только своим специфическим закономерностям. Однако при этом следует отметить важное отличие, которое существует в любой живой системе: информация не зависит от свойств своего носителя (вещества), а вот судьба вещества полностью зависит от той информации, которая записана в его структуре. Более того, все свойства и состав макромолекул полностью зависят от той информации, которая загружается в их структуру во время биосинтеза.

Следовательно, информация не только руководит структурной организацией вещества, но и использует его физико-химические свойства для своего молекулярно-биологического воплощения! По сути дела наши материальные тела созданы из тех же вещественных носителей информации, которые были использованы для переноса наследственной информации. Информация в любой биомолекуле указывает её путь, функциональное поведение в клеточной среде, а значит, и всю её биологическую судьбу. После выполнения своих информационных функций любая биомолекула заменяется на другую, способную выполнить те функции, которые необходимы живой клетке в данное время и в данном месте.

Все эти процессы обеспечиваются энергией и информацией, а вещество биомолекулы (т. е. сами носители информации) выступает в качестве молекулярного механизма для выполнения тех или иных биологических функций. По такому удивительному сценарию живая клетка не только передает информацию, но и одновременно снабжает себя материально-энергетическими компонентами и механизмами. Биологи наблюдают только материальную часть этого процесса, не замечая главного — передачи программной наследственной информации.

Очевидно, что природа биоорганического вещества живой системы характеризуется двумя сторонами — материальной, которая достаточно хорошо изучена естественными науками и информационной, которая по своей сути представляет собой виртуальную часть живого. К сожалению, эта вторая и «таинственная» сторона живого вещества, по значению не уступающая первой — материальной, естественными науками оказалась незамеченной и поэтому практически неизученной. Удивительно, но информация, — это именно тот виртуальный посредник, который с самого начала зарождения жизни, связывает материальную часть нашего мира с нематериальной его частью.

Особенно заметно это проявляется при рассмотрении живой материи. И, действительно, обратим внимание на то, что живая природа здесь пошла по пути использования, как самой информации, так и средств её молекулярных носителей. То есть она пошла по пути связывания друг с другом материальных, энергетических и виртуальных компонентов (программ, данных, команд). Причем, долевое участие каждого из этих составляющих в системную организацию живого велико и практически немыслимо без каждого из них.

Следовательно, назначение клеточного вещества не исчерпывается уже изученными физико-химическими процессами, потому что, оно подчинено еще и законам молекулярной биохимической логики и информатики. Поэтому молекулярная информация существенно отличается от общепринятого нами понятия информации, во-первых, необыкновенным «сращиванием (слиянием)» её со своим молекулярным носителем и, во-вторых, она отличается своим чисто биологическим назначением и применением. Ясно, что используется она только в мире живых систем.

В связи с тем, что информация, воплощенная в некоторой материальной форме, называется сообщением, то можно сказать, что любая макромолекула клетки является переносчиком некоторого сообщения. Кстати, все эти сообщения, в первую очередь, сначала определяют пути и способы организации самих биомолекул, а затем, выполняют роль того внутримолекулярного программного обеспечения, которое определяет функциональное поведение любой макромолекулы! Причем, отношения между информацией, её переносчиком и энергией в живой системе являются той базовой основой, на которой возникают и держатся все биологические свойства живой материи.

Хотя информация не зависит от свойств свого носителя, однако Физико-химические основы представления молекулярной биологической информации, естественно, зависят от свойств тех мономеров (химических букв или символов), посредством которых она кодируется. В силу этих причин, живая клетка может использовать одни и те же биохимические матрицы для различных функциональных нужд. Например, активные центры ферментов одновременно применяются как для информационной коммуникации (с молекулой субстрата), так и для полифункционального катализа.

Этому способствуют трехмерная организация реакционноспособных боковых R-групп аминокислот, входящих в состав активного центра того или иного фермента (адресный код и код операции). Сосуществование и взаимодействие материальных и виртуальных компонентов, с самого начала зарождения живой материи стало не только главной реальностью и смысловым содержанием жизни, но и причиной её бурного развития и широкого распространения. Информация стала определяющей мерой многих вещей и явлений, потому, что она выступила в роли универсального критерия направленности многих природных процессов и, в первую очередь, функциональных биохимических процессов живых систем, а затем, и процессов их эволюционного развития. Как мы видим, живая природа пошла по пути использования, как самой информации, так и средств её молекулярных носителей. Посредством оперативной памяти иРНК, молекулярного алфавита и соответствующих аппаратно-программных средств (трансляции) информация загружается в структуру белковых молекул, где она диктует биомолекулам не только структурное содержание, но и правила их поведения.

Таким образом, циркуляция информации в клетке определяет не только структурную, но и программную часть всех компонентов клетки. Кроме того, заметим, что движение информационных сообщений в живой клетке никогда не может осуществляться без движения их молекулярных носителей. Этот факт, по-видимому, и является первопричиной, побуждающей клетку строить свои вещественные отношения таким образом, чтобы движения информации всегда были бы обеспечены вещественными носителями! Напрашиваются и другие «еретические» мысли и обобщения. Например, следует закономерный вывод о том, что все универсальные свойства, приписываемые сегодня биологической форме движения материи, на самом деле относятся к информации, заключенной в её структурах.

К этим свойствам, в первую очередь, относится способность живых систем к самосборке, саморегуляции и самовоспроизведению. Ясно, что эти уникальные способности живого обеспечиваются только информацией, существующей на основе биоорганического вещества, но никак не самим веществом, какими бы уникальными физическими или химическими свойствами оно не обладало. Физико-химические свойства биоорганического вещества просто оказались незаменимыми при построении функциональных биологических средств и устройств, используемых управляющей системой клетки для реализации биохимических процессов. При этом, вся организационная часть по созданию и применению этих средств, как известно, возложена на генетическую информацию. А генетические сообщения обеспечивают и закладывают в макромолекулы не только структурные, но и программные компоненты биоорганического вещества. Все эти процессы практически обеспечивают феномен единства вещества, энергии и информации. Очевидно, что рассматриваемая триада компонентов выступает в роли универсального фактора, обеспечивающего все жизненные процессы и биологические свойства вещества. Нет сомнений в том, что информация, это тот виртуальный посредник, который с самого начала жизни, связывает материальную часть нашего мира с виртуальной, нематериальной его частью.

Информация в живой системе, в зависимости от её назначения, может записываться различными буквами и символами (мономерами), и поэтому, естественно, что информационные сообщения могут существовать в различных вещественных воплощениях. Удивительно, что информация, находящаяся в структурах биологических молекул стала не только направляющей и организующей силой всех биохимических процессов, именно от её содержания зависят все показатели живой материи: её химический и структурный состав, все её качественные и количественные показатели. Очевидно, что только от информации зависит и содержание, то есть состав самого вещества. Следовательно, вещество в любой живой системе занимает, увы, не главную, как декларирует биологическая наука, а подчинённую роль! Это звучит неожиданно, однако вспомним, что информация, заключенная в генах, до мельчайших подробностей определяет аминокислотный состав и, соответственно, функциональное поведение белковых молекул.

Структурный состав веществ целостного организма также всецело зависит от наследственной информации. В связи с этим следует констатировать, что главнейшей функциональной и направляющей доминантой в организации живой материи является — информация! Поэтому все взаимоотношения между этих двумя составляющими следует рассматривать виртуально, то есть в таком их виде, который всегда существовал между информацией и её переносчиком. Этот факт четко просматривается при рассмотрении и изучении, как самой биологической информации, так и свойств её молекулярного носителя. К сожалению, мы еще полностью не осознали, что «информация» является отдельной самостоятельной сущностью, и подчиняется она не законам материального мира, а только своим специфическим принципам и правилам! Игнорирование этого факта неизбежно ведёт к познавательным коллизиям и часто приводит к серьезным теоретическим и практическим упущениям и ошибкам.

Например, мы забываем (или не знаем), что построение и функциональное поведение любых биологических макромолекул в живой системе подчинено не только всем известным законам физики и химии. В первую очередь, оно подчинено закономерностям молекулярной биохимической логики и информатики, иными словами, — информации, закодированной (загруженной) в структурах биологических макромолекул. Следовательно, изучением живой материи должны заниматься не только биофизика, биохимия, молекулярная биология, но и молекулярная информатика [6].

Нет сомнений в том, что информация, это именно тот виртуальный посредник, который с самого начала зарождения жизни, связывает материальную часть нашего мира с нематериальной его частью! В связи с этим, у нас появляется обоснованная возможность говорить о параллельном сосуществовании двух миров. Потому что, хотим мы этого или не хотим, — окружающий нас мир уже достаточно давно делится как бы на два параллельно существующих и взаимодействующих друг с другом мира. Один из них — это безграничный и разнообразнейший по форме материальный мир нашей Вселенной. Другой — это загадочный и ошеломляюще разнообразнейший мир виртуальной информации.

Сосуществование и взаимодействие материального и виртуального миров, с самого начала зарождения живой материи, стало не только главной реальностью и смысловым содержанием жизни, но и причиной её бурного развития и широкого распространения. Мы являемся детьми этих двух миров, потому что состоим из материальных и виртуальных компонентов (программ, данных, кодовых сигналов и т. д.) [8]. Информация стала определяющей мерой многих вещей и явлений, она выступила в роли универсального критерия направленности многих природных процессов и, в первую очередь, — процессов биологической эволюции. Приходится только констатировать, что в настоящее время, все биологические, технические, научные, общественные и другие процессы составляют главную содержательную часть этих двух миров. Виртуальный мир существует внутри нас, причем не только благодаря виртуальности молекулярно-биологической информации, но и благодаря её высшим проявлениям, которые особенно ярко проявляются у людей.

Таким, как способности человека к сознательному и разумному поведению, к эмоциональным проявлениям, способности к познавательным и созидательным процессам, запоминанию, к интеллектуальному мышлению, к труду, творчеству, духовности и т. д. Между прочим, если внимательнее приглядеться, то можно убедиться в том, что человечество даже в области технической информатики идет по стопам живой природы. Об этом говорят убедительные примеры и факты:

• · 1) информация в живых и сложных технических системах имеет материально-энергетический базис представления и передается так же, как и в любой языковой системе с помощью алфавитного набора букв, символов или знаков, упорядоченных использованием кода;
• · 2) имеются убедительные основания полагать, что общие законы и принципы кодирования информации стали не только фундаментальными основами жизни, но и впоследствии были «заново» открыты человеком и, как мы видим, нашли широкое распространение не только в технике, но и во многих областях человеческой деятельности. Поэтому неудивительно, что процессы кодирования, передачи, хранения и преобразования сообщений в технических информационных системах имеют много общего с аналогичными процессами в живых биологических системах;
• · 3) для реализации логических (или био-логических) функций в информационных устройствах используются свои системы логических (био-логических) типовых элементов; иными словами как техническая, так и биологическая системы имеют свою специфическую технологическую элементную базу;
• · 4) все элементы в составе тех или иных систем реализуют функционально полный набор элементарных логических (или био-логических) функций и операций, поэтому при их использовании технические системы могут получить логическую (а живые — биохимическую) функцию любой сложности. При этом, естественно, наблюдается как аналогия, так и существенные различия между технической и биологической элементными базами и технологиями их применения;
• · 5) трехмерные стереохимические структуры хромосом, макромолекул и других клеточных компонентов оказались настолько идеальным вместилищем информации, что её плотность стала оцениваться астрономическими цифрами. Поэтому информационная насыщенность клеточных компонентов такова, что её нам трудно не только определить, но даже представить;
• · 6) для хранения, передачи и преобразования информации в живых и технических системах применятся устройства, имеющие одинаковое назначение: постоянная память (ДНК), оперативная память (РНК), микропроцессорные устройства (молекулярные биопроцессорные устройства репликации, транскрипции, трансляции), преобразователи, дешифраторы, автоматы (белки — ферменты) и т. д. [9].