Файл: Никита Николаевич МоисеевЧеловек и ноосфера.pdf

ществовавших на планете, эти первые организмы были, ве- роятно, самыми «жизнестойкими». Они обладали самой вы- сокой способностью адаптации к быстрому изменению усло- вий обитания, которое было характерным для поверхности нашей планеты тех времен.
И к этому надо добавить еще следующее: первые прока- риоты были практически бессмертными. Именно бессмерт- ными, как и всякое неживое образование. Их можно было,
конечно, разрушить, но собственной смерти они, вероятно,
еще не знали. На этом этапе развития материи уже произо- шло отделение живого от неживого, но пропасть между жи- вым и неживым еще не была столь глубока, как сегодня.
И тем не менее будущее принадлежало не этим суще- ствам, обладающим фантастической способностью сохра- нять гомеостазис. В конечном итоге эта эволюционная ветвь земной жизни оказалась тупиковой – не им принадлежало будущее. Господство прокариотов на Земле тянулось, веро- ятно, значительно больше одного миллиарда лет. Это они со- здали газовую оболочку планеты и условия, которые позво- лили появиться гораздо позднее эукариотам.
Последним и была передана эстафета дальнейшего разви- тия. Они уже овладели кислородным дыханием. И, обладая им, эукариоты могли утилизировать внешнюю энергию неиз- меримо более эффективно. Другими словами, они в гораз- до большей степени могли добиваться локального снижения энтропии.

Но эти новые формы организации материи заплатили за свое возникновение дорогую цену: в отличие от прокариотов эукариоты сделались смертными. Они потеряли способность первых прокариотов сохранять свой гомеостазис практиче- ски в любых земных условиях.
В предыдущей главе я попытался показать, что многооб- разие форм жизни определенным образом связано с множе- ством возможных компромиссов между тенденциями обес- печения собственного гомеостазиса и стремлением живых систем реализовать обобщенный принцип минимума дисси- пации. Возникает ситуация, которая чем-то напоминает дви- жение по поверхности Парето. Как известно, это многообра- зие замечательно тем, что увеличение одного из критериев
(показателей) сопровождается уменьшением значения дру- гого или других: на ней нельзя добиться одновременного ро- ста значений всех критериев. Когда система находится на по- верхности Парето, то для того, чтобы улучшить какую-либо из своих характеристик, она неизбежно должна поступиться уменьшением других.
Примечание. Множество Парето, названное так по имени известного итальянского экономиста Парето,
играет важную роль в теории многокритериальной оптимизации. Предположим, что мы хотим найти такую стратегию – вектор х, которая наилучшим образом отвечала бы нашим стремлениям увеличить значение целого ряда показателей – скалярных функций φ
1
(x),

φ
2
(x)…. Тогда, задавая некоторое значение вектору х
= х
1
в пространстве этих показателей мы получаем некоторую точку Ρ(x
1
) с компонентами φ
1
(x), φ
2
(x)…
Предположим теперь, что мы нашли такую стратегию х=х
*, для которой имеют место неравенства:
φ
1
(x
1
)<φ
1
(x*); φ
2
(x
1
)<φ
2
(x*);…
Очевидно, что в дальнейшем стратегию х=x
1
мы можем уже не рассматривать – она по всем показателям хуже стра- тегии х = х*. Значит, нас могут интересовать только те точки
Р(х) в пространстве показателей, для которых нельзя найти другой точки х*, такой, чтобы по всем показателям имели бы место неравенства
φ
1
(x
1
)<φ
1
(x*); φ
2
(x
1
)<φ
2
(x*);…
Совокупность всех подобных точек Ρ в пространстве по- казателей и называется поверхностью (или множеством) Па- рето, а точки, лежащие на ней, – компромиссами Парето.
Появление эукариотов, которые на определенном этапе земной истории сменяют на вершине жизненной пирамиды прокариотов и становятся носителями дальнейшего разви-

тия жизни, служит наглядной иллюстрацией «паретовских компромиссов». Уменьшение стабильности отдельного орга- низма, появление индивидуальной смертности как генетиче- ского свойства этой формы жизни сопровождались увеличе- нием эффективности (во много раз) в использовании внеш- ней энергии. Это открывало живому веществу совершенно новые возможности для своего развития.
Именно потеря бессмертия позволила включить в единый процесс развития новые механизмы эволюции, резко интен- сифицировать естественный отбор. Переход от царства про- кариотов к царству эукариотов – это такой же гигантский шаг в мировом эволюционном процессе, как и переход от человекоподобного австралопитека к современному челове- ку, а может быть, даже и больше.
С момента появления эукариотов начинается все ускоря- ющееся совершенствование видов и стремительный рост их разнообразия.
Однако об этом начальном периоде земной истории, о возникновении первых прокариотов и появлении первых эу- кариотов мы знаем очень мало. Но нет сомнений в том, что это была одна из важнейших страниц истории жизни на пла- нете. Появление эукариотов (и современных прокариотов)
на авансцене жизни привело к возникновению генетическо- го кода или, во всяком случае, тесно связано с ним: без него ничто смертное не могло бы появиться в биосфере.
Появление существ, индивидуальная жизнь которых ко-

нечна, стало возможным лишь при наличии специальной формы памяти, обеспечивающей реализацию принципа на- следственности. И она возникла! Это был генетический код,
с помощью которого запоминалась и передавалась необхо- димая наследственная информация.
Напомню, что сейчас алфавит генетического кода состоит из четырех букв – четырех нуклеотидов. Ничему не проти- воречит гипотеза о том, что в начале истории земной жиз- ни могли существовать и другие варианты языка, кодирую- щего наследственные признаки. Но в наших земных услови- ях – подчеркну, в конкретных условиях земной жизни – сло- жившаяся форма передачи наследственности, наследствен- ной информации, – оказалась, вероятно, наиболее стабиль- ной. Она позволила более надежно воспроизводить себе по- добных, сохранив оптимальную для тех времен, конечно, из- менчивость, то есть уровень мутагенеза. Становление гене- тической памяти резко интенсифицировало весь эволюци- онный процесс.
Примечание. Я думаю, что генетический код, как и все «гениальные находки жизни», возник и утвердился в результате жесточайшей конкуренции и естественного отбора. Живые существа, наделенные другими способами кодирования наследственной информации,
просто не выдержали конкуренции и вымерли.
Разумеется, высказанное соображение не более чем гипотеза. Никаких подтверждений для него мы не знаем. Но оно и не противоречит изложенным выше

принципам самоорганизации материи и согласуется с ними. Если это так, если жизнь возникла или существует в других мирах, в других частях Вселенной,
то вовсе не обязательно, что ее генетический код,
то есть структура ее наследственной памяти, будет такой же, как и на Земле. В других условиях более надежной может оказаться иная форма хранения и передачи наследственной информации. Возникновение наследственной памяти, взаимосвязанное с появлением биологической смерти как естественного явления и с редупликацией, то есть способностью воспроизводить себе подобных, означало появление качественно новых возможностей для расширения многообразия организационных структур материального мира. В
самом деле, конечность существования отдельного организма сама по себе обеспечивает высокий уровень изменчивости и, следовательно, адаптацию к изменяющимся условиям и «открытие» возможностей более эффективно совершенствовать способы освоения внешней энергии.
Особую роль в эволюции жизни играет история развития нервной системы. Говоря о нервной системе, мы неизбежно вступаем в область кибернетики или, точнее говоря, теории управляющих систем. Ведь вместе с жизнью возникает и це- леполагание, и целенаправленная деятельность, прежде все- го стремление сохранить свою стабильность, свой гомеоста- зис.
Мы не раз уже употребляли понятие «гомеостазис», и на-

стало время уточнить его смысл, тем более что это понятие очень широкое и разными специалистами трактуется по-сво- ему.
В медицине и биологии, говоря о гомеостазисе, имеют в виду внутреннюю стабильность, внутреннее равновесие ор- ганизма. То же, если речь идет о системе живых существ, на- пример о популяции. Но для той популяции не менее важна и оценка внешних характеристик окружающей среды, их со- ответствия возможностям функционирования живой систе- мы. Этот контекст более важен для данной работы, и имен- но в нем мы и будем в дальнейшем использовать понятие го- меостазиса.
Условимся называть границей области гомеостазиса (или просто гомеостазиса) данной живой системы множество –
линию, поверхность, гиперповерхность в пространстве па- раметров внешней среды, отделяющей область их значений,
внутри которой существование живой системы возможно, от остального пространства. Переход из области гомеостазиса через ее границу означает прекращение возможности суще- ствования данного организма, данной живой системы.
Когда мы говорим о тенденции к сохранению гомеостази- са, то мы имеем в виду стремление живого организма или си- стемы организмов расширить границы возможностей своего существования. Это может быть достигнуто двумя путями.
Во-первых, организм может так изменить свои собственные характеристики, что становится способным существовать в

более сложных условиях, то есть расширить зону гомеоста- зиса за счет своих внутренних возможностей. Во-вторых, он,
чтобы отодвинуть опасную границу, может изменить саму внешнюю среду, ее параметры.
Эволюция живой природы использует, разумеется, обе эти возможности. Другими словами, живые существа стре- мятся не только сами адаптироваться к окружающей среде,
но и изменить эту среду так, чтобы ее характеристики в наи- большей степени соответствовали их возможностям суще- ствования.
Чтобы обеспечить свой гомеостазис, живое существо должно обладать целым рядом свойств. Во-первых, оно должно быть способным оценивать свое положение по отно- шению к границе гомеостазиса. Но для этого необходимы специальные устройства. В физиологии они называются ре- цепторами. Если использовать терминологию теории управ- ления, то мы должны сказать, что для сохранения своего го- меостазиса живое существо должно обладать специальной информационной системой. В простейшем случае рецепто- ры – это датчики (как гироскоп у автопилота), информиру- ющие организм о его состоянии и состоянии окружающей среды.
Далее, информация, полученная датчиками, должна пере- рабатываться и оцениваться. Наконец, на основе проведен- ного анализа должно приниматься определенное решение.
Вот все эти функции и реализует нервная система, которую

мы с полным правом можем назвать системой управления организмом, ибо она выполняет все перечисленные функ- ции, которые присущи любой управляющей системе.
Следует заметить, что нервная система – это не един- ственная управляющая система, которой обладает организм.
Функции управления в достаточной степени рассредоточе- ны (как во всякой сложной управляемой системе, целиком централизованное управление невозможно). К числу других управляющих систем организма относится, например, эндо- кринная система. Но нервная система, «возглавляемая» моз- гом, занимает в жизнедеятельности организма совершенно особое место.
Самая трудная для понимания и исследования функция системы управления – это акт принятия решений. Именно он ответствен за образование обратных связей, существую- щих в организме и связывающих организм и окружающую среду. Благодаря этой функции нервной системы организм способен не только определять свое положение по отноше- нию к границе гомеостазиса, но и вырабатывать определен- ную совокупность действий, компенсирующих нежелатель- ные отклонения от «нормы».
Хотя природа сформировала цепочки обратных связей еще на самой заре жизни, люди поняли их принципиальное значение и начали сознательно использовать сравнительно недавно – лишь при проектировании технических систем для придания устойчивости их работе.

Наверное, интуитивно люди уже давно прибегали к ис- пользованию принципа обратной связи – вспомним поведе- ние рулевого на любом судне. Но первой технической си- стемой, в которой сознательно реализовался принцип обрат- ной связи, послужившей к тому же основанием для созда- ния большой современной науки (Теории управления тех- ническими системами), был регулятор Уатта. Создателями этой теории принято считать инженера И. А. Вышеградского
(бывшего при императоре Александре II министром финан- сов Российской империи) и знаменитого английского физи- ка Дж. К. Максвелла. Они разработали математическую тео- рию этого регулятора независимо друг от друга в конце со- роковых годов прошлого века.
Теорию управления техническими системами можно бы- ло бы назвать, не делая большой ошибки, теорией отрица- тельной обратной связи. Главные задачи, которые она долгое время решала, так или иначе были связаны с отысканием та- кой обратной связи, которая позволяла бы компенсировать возникающие помехи и обеспечивать устойчивость некото- рых избранных состояний или движений системы. Лишь в последние десятилетия возникли новые разделы теории управления, значительно расширившие область ее примене- ния.
Норберт Винер еще в сороковых годах нашего века утвер- ждал, что существование отрицательных обратных связей у живых существ является одной из основных, а может быть,