Ложные и ошибочные представления в современной биохимии и молекулярной биологии в свете информационного подхода

Кратко рассмотрим пример записи информации в молекулярных цепях ДНК или РНК с помощью другой системы элементов - нуклеотидов. Каждый нуклеотид как био-логический элемент, также состоит из двух частей - константной, к которой относится пятиуглеродный сахар и фосфорная кислота, и вариабельной - азотистого основания, при помощи которого, как известно, кодируется и передаётся генетическая информация. Следующие друг за другом нуклеотиды соединяются с помощью фосфодиэфирной связи, поэтому ковалентные остовы цепей нуклеиновых кислот состоят из монотонно чередующихся константных частей биохимических элементов (нуклеотидов) - фосфатных и пентозных групп, а азотистые основания «можно рассматривать как боковые группы, присоединённые к остову на равных расстояниях друг от друга» [5]. Здесь тоже наглядно видно, что длинный остов молекулярной цепи выполняет роль носителя информации, на котором в виде различных вариабельных групп (азотистых оснований) записана генетическая информация.

Фиксированный порядок следования нуклеотидов в ДНК содержит всю генетическую информацию, которой располагает живая клетка. Следовательно, линейная последовательность любых биохимических элементов в молекулярной цепи всегда представляет собой химическую запись определённой биологической информации. Примеры говорят о существовании общих закономерностей молекулярной биохимической логики и информатики и о наличии общих принципов и правил применения в живых системах различных био-логических элементов (химических букв и символов).

7. Проблема «самоорганизации», или кодирование и программирование (задание) структур и функций биологических молекул

Важно всегда помнить, что все типовые мономеры обладают универсальными природными свойствами и являются такими био-логическими единицами, которые в живой клетке предназначены для реализации элементарных функций и операций молекулярной биохимической логики и информатики. Тех функций и операций о которых мы говорили выше. Поэтому, с помощью мономеров и соответствующих аппаратных средств, живая система может реализовать любую биологическую функцию.

К примеру, для кодирования и программирования биологических молекул в клетке применяется два основных способа - линейный химический и пространственный, стереохимический. Иными словами в молекулярной биологии для кодирования биомолекул, то есть для задания построения трёхмерной структуры, используется линейный (химический) принцип записи информации. А для программирования, то есть для задания функций биологическим молекулам, применяется стереохимический (пространственный) принцип записи информации [5].

Линейный принцип кодирования биологических молекул в молекулярных системах широко применяется на разных этапах передачи генетических сообщений. Этот принцип служит инструментом для преобразования линейных цепей в трёхмерную структуру (конформацию) биологических макромолекул. Он основан на комбинационном способе применения различных биохимических букв и символов молекулярного алфавита живой материи. Наиболее наглядным примером линейного кодирования информации являются процессы репликации, транскрипции или трансляции генетической информации, когда осуществляется матричный перенос информации с одних цепей на другие. Линейный принцип в живой клетке, как правило, используется для кодирования трёхмерной организации биологических молекул.

В живой клетке функционируют только трёхмерные биомолекулы и компоненты, поэтому «одномерная» информация, записанная в «линейных» молекулярных цепях должна быть преобразована в трёхмерную структурную организацию и стереохимическую информацию биологических макромолекул. Благодаря уникальным свойствам элементной базы, структура молекулярных цепей всегда содержит конкретный алгоритм конформационно-информационного преобразования биологических макромолекул. Причем, этот принцип существует и применяется для любых биомолекул клетки. К примеру, типовые характеристики полисахаридов и липидов полностью зависят от той кодовой организации мономеров (химических символов), которые используются в структурах данных макромолекул, что можно подтвердить результатами соответствующих исследований.

Особенно наглядно это проявляется в полипептидных цепях белковых молекул, где кодируется разнообразнейшая информация. Поэтому важно знать, что любая полипептидная цепь всегда является тождественным эквивалентом соответствующего кодового послания генома, указывающего будущие характеристики белковой макромолекулы. Причем, каждое сообщение, при передаче информации в полипептидной цепи белка, как правило, передаётся своим индивидуальным кодом (кодовыми комбинациями аминокислот).

Поэтому информация в цепи может содержать как свою адресную и «операционную», так и свою структурную и текстовую (информационную) части. Значит, различные информационные сообщения в полипептидных цепях могут быть представлены различными молекулярными кодами и кодовыми комбинациями аминокислотных остатков. 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. К примеру, линейная кодовая информация полипептидных цепей (как, впрочем, и других цепей биомолекул) всегда содержит конкретный алгоритм пространственного преобразования макромолекул.

При этом сама программа функционирования белковой молекулы (благодаря управляющим средствам и программирующим свойствам элементов) коммутируется лабильными физико-химическими силами, связями и взаимодействиями между боковыми R-группами элементов (аминокислот) в составе её трёхмерной структуры. Поэтому природа взаимодействий боковых атомных групп, определяющих конформационные особенности и внутреннюю динамику макромолекулы, имеет химическую основу и носит информационный характер, а сами взаимодействия основаны на правилах и принципах молекулярной биохимической логики. Макромолекула как бы стабилизируется самосогласованным сжимающим информационным полем, обусловленным силами притяжения между мономерами (программными элементами). Поэтому функциональное поведение макромолекулы в клетке, при взаимодействии её с молекулярными партнёрами, определяется свободной энергией и результатом информационного взаимодействия как внутренних, так и внешних составляющих её элементов.

В результате преобразований каждый белок клетки получает своё индивидуальное структурное, информационное, энергетическое, функциональное и программное обеспечение. Поэтому, 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. Такая организация биомолекул не обладает сильной структурной жесткостью, а всегда достаточно лабильна в тех пределах, которые необходимы для выполнения их биологических функций. В связи с этим, в «молекулярной информатике», для исследования информационных путей построения и программно-функционального поведения биомолекул, открывается большое поле деятельности [2].

Целью стереохимического кодирования белковых макромолекул является передача адресных информационных сообщений с кодовым разделением различных по своему назначению сигналов. Каждый функционально активный белок клетки, как молекулярный биологический программный объект, всегда состоит из данных, то есть, - функциональных биохимических программных элементов (аминокислот) и физико-химических алгоритмов, определяемых биохимической логикой их взаимодействия.

Очевидно, что молекулярные биологические системы наиболее широко используют стереохимические кодовые сигналы с переносчиком информации в виде трёхмерных биомолекул. А это уже качественно новый скачок в использовании молекулярной информации, которая в такой форме явно становится основной характеристикой живой материи. Стереохимическое кодирование в живых молекулярных системах служит для программирования функций различных биомолекул.

И если для компактной трёхмерной упаковки молекулярных цепей, а, следовательно, и информации, в живых системах применяется линейный принцип кодирования, то стереохимический принцип кодирования, как считает автор статьи, служит для программирования самих функций биологических молекул. В силу этих обстоятельств информация в молекулярной биологии приобретает смысл только через функцию, которую она кодирует и программирует! Биологические функции возникают в процессе информационного взаимодействия биологических молекул друг с другом. Поэтому все информационные взаимодействия биомолекул являются прелюдией к выполнению функций биологических.

Стереохимическое кодовое разделение сигналов в трёхмерной структуре макромолекулы позволяет белку динамически и информационно взаимодействовать с различными молекулярными партнёрами: с транспортными молекулами, с коферментами, с мембранами клетки, с АТФ, с регуляторными молекулами, с партнёрами по агрегатированию и т. д. В связи с этим, процесс описания конкретного функционального алгоритма белковой молекулы на языке «стереохимических кодовых команд» можно назвать - «программированием в стереохимических кодах»!

Биологические функции возникают лишь в процессе адресной встречи и обмена информацией между биомолекулами с помощью их кодовых стереохимических матриц, которые должны комплементарно соответствовать друг другу. А соответствие информационных кодов биологических молекул в живых системах строится по принципу их структурной (стерической) и химической комплементарности, то есть на основе взаимодополняемости их связей, структур и функций [2]. Собственно, - это и есть те разыскиваемые коды соответствий биологических макромолекул, которые являются основой их информационного взаимодействия!

Стереохимическими кодами - пространственной организацией био-логических элементов в трёхмерной структуре, программируется работа исполнительных органов и механизмов, обуславливаются функции, поведение и биологическая судьба не только белковой, но и любой другой биомолекулы клетки. То есть, таким путём программируются все их биологические механизмы и функции!

Как мы видим, особенности построения и функционального поведения биологических молекул непосредственно связаны с их элементарным содержанием и со способом записи и передачи информации между био-логическими элементами, входящими в структуру биомолекул. Информация в живых молекулярных системах записывается «линейным» химическим или пространственным, стереохимическим способом. А передача информации осуществляется за счет контактного комплементарного принципа взаимодействия биологических молекул.

Именно переключение состояний био-логических элементов в трехмерных конформациях, при информационных взаимодействиях биомолекул друг с другом, обеспечивает те функциональные процессы, которые происходят в структурах самих биологических молекул! А порядок и последовательность этих функциональных и динамических проявлений осуществляется той программной информацией, которая заранее была загружена в их структуры. Это, по мнению автора статьи, очень важный момент, на который исследователям живого следует обратить внимание. Исследование информационных процессов должно стать одним из приоритетных направлений в молекулярной информатике.

Таким образом, классическая схема самоорганизации биологических молекул в своей основе держится на информационных процессах! При этом если целью линейного химического кодирования является формирование трехмерных структур, то целью стереохимического кодирования биомолекул является передача адресных информационных сообщений с кодовым разделением различных по своему назначению сигналов [5].

Более чем наглядно это видно, когда такая программа реализуется в форме белков и ферментов, то есть в виде молекулярных биологических автоматов или манипуляторов. Поэтому можно сказать, что это - универсальный путь передачи управляющей информации для непосредственного использования её в различных биологических процессах [2].

Сейчас в биологической литературе появляются работы, в которых авторы утверждают, что генетический текст и генетический код не способны хранить, обрабатывать и передавать огромные массивы информации. В силу этих обстоятельств, якобы, должны существовать иные пути и способы передачи наследственной информации, вплоть до передачи её «высшими сферами». Однако, у официальной науке нет данных, которые бы, к примеру, подтверждали, что гены могут напрямую управлять живым веществом волновым или лазерным, полевым, цифровым или каким-либо другим способом.

По мнению автора данной статьи, гены управляют живой материей только путем её структурного кодирования и функционального программирования, а все другие сопутствующие - волновые, полевые и др. проявления - вторичны, так как они обусловлены структурно-функциональным и информационным поведением огромного числа биомолекул и клеточных компонентов. Безусловно, некоторые из этих проявлений могут играть дополнительную, вспомогательную роль в управлении живой материей, однако первую скрипку в общем ансамбле процессов, всё-таки, играет программная информация генов, транслированная и загруженная в биологические молекулы и структуры живой системы. Очевидно, что все информационные массивы, загруженные в макромолекулы и другие клеточные компоненты, могут быть переданы только структурными генами, поэтому нет причин сомневаться в информационных возможностях генома.

8. Необходимость информационного подхода к молекулярным биологическим проблемам

Известно, что в ДНК хромосом любой живой клетки важнейшим атрибутом является наследственная информация, а концепция генетического кода предполагает наличие в клетке целостной системы управления и передачи генетической информации. Поэтому каждую живую клетку можно рассматривать и как мощную естественную информационную управляющую систему, представляющую собой уникальный и универсальный центр по синхронной переработке сразу трех составляющих живой материи -- биоорганического вещества, химической энергии и молекулярной информации.

Клетка является той элементарной биологической единицей, которая обладает всеми свойствами живого. Она обычно представляет собой микроскопический объект, где на молекулярном уровне рождается удивительный мир и жгучая загадка жизни. Можно сказать, что это и есть те, издревле разыскиваемые и таинственные «Врата Жизни», из которых каждый из нас появляется на свет как информационный и биологический аналог своих близких и далеких предков. Именно через клетку судьба нам дарит Жизнь -- драгоценное диво Вселенной.

Еще в 80-х годах прошлого века автор этой статьи увлекся проблемами молекулярной биохимической логики и молекулярной информатики, но оказалось, что такого направления (несмотря на все предпосылки) в биологической науке не существует (!?).

Кстати, та биоинформатика, которая существует в настоящее время как отдельная дисциплина, изучающая биологическую форму материи с помощью средств технической информатики (в частности компьютеров), прямого отношения к «боинформатике» на мой взгляд, не имеет, так как она является лишь техническим подспорьем в исследовании живого.

По этой причине автору статьи пришлось самому разыскивать в обширной биологической литературе и обобщать те физико-химические закономерности, которые могли бы относиться к закономерностям информационным. Формулировать те идеи и концепции, которые могли бы стать идеями молекулярной биохимической логики и информатики.

В связи с этим по данной теме у автора появился ряд публикаций, из которых пять работ было депонировано в ВИНИТИ РАН и около 30 статей опубликовано в ИНТЕРНЕТЕ.

Кроме того, две работы были опубликованы в журнале «Доклады независимых авторов», изд. «DNA», Россия-Израиль, 2008, вып. 8, printed in USA, Lulu Inc., ID 2221873, ISBN 978-1-4357-1642-1.

А в 2013-14 годах издательство LAP LAMBERT Academic Publishing Немецкой Национальной Библиотеки выпустило две книги автора (монографии) -- 1.Аспекты молекулярной биологической информатики (664 стр.) и 2. Биологии нужна новая наука -- «Молекулярная биоинформатика» (286 стр).

Надеюсь, что информационный подход к молекулярным биологическим проблемам позволил автору в своих публикациях не только с достаточной достоверностью сформулировать и обобщить именно те идеи, гипотезы и концепции, которые уже сегодня могут дать первоначальные представления об информационных процессах на молекулярно-биологическом уровне, но и помог более критично отнестись к некоторым основополагающим положениям биохимии и молекулярной биологии.

В связи с этим заранее прошу извинения у тех биологов, которым мой альтернативный взгляд покажется не совсем обоснованным. Однако, имейте в виду то, что я, как независимый автор, на свой страх и риск высказываю по затронутым вопросам только свое частное мнение, которое, естественно, всегда открыто для обсуждения..

9. Главная ошибка биохимии и молекулярной биологии -- это отсутствие информационного подхода к живой материи

Уже достаточно давно известно, что живая материя -- это образование не только клеточное, но и информационное! Тем более удивительно, что информационный подход к живой материи до настоящего времени практически отсутствует в биологически науках, хотя ясно, что в основе Жизни лежит необъятный и неисследованный мир молекулярно-биологической инфоматики. Однако, некоторые биологи, почему-то, до сих пор отрицательно относятся к информационному подходу или продолжают спорить: молекулярная информация - это миф или реальность? И в этом их стратегическая ошибка. Потому, что игнорирование информационного подхода ведет не только к сдерживанию развития биохимии и молекулярных биологических наук, но и приводит к стагнации естествознания в целом.

Между тем, крупный американский ученый и педагог Альберт Л. Ленинджер в своем замечательном учебнике «Основы биохимии» еще в 80-х годах отмечал: «Молекулы, из которых состоят живые организмы, подчиняются всем известным законам химии, но, кроме того, они взаимодействуют между собой в соответствии с другой системой принципов, которой мы можем дать общее название -- молекулярная логика живого состояния. Эти принципы вовсе не обязательно представляют собой какие-то новые, до сих пор еще неизвестные нам физические законы или силы. Их следует рассматривать скорее как особую систему закономерностей, характеризующих природу, функции и взаимодействия биомолекул, то-есть таких молекул, которые входят в состав живых организмов».

К сожалению, понимание «молекулярной логики живого состояния» А. Ленинджер ограничил лишь закономерностями и концепциями самой биохимии и не поднял его до уровня информационного подхода к молекулярным биологическим проблемам.

Однако, как мы убеждаемся, дальнейшее развитие и продолжение идей А. Ленинджера - «молекулярной логики живого состояния» может идти только в русле информационного подхода, то-есть в понятиях и закономерностях молекулярной биохимической логики и молекулярной биологической информатики!

10. История открытия генетического кода в биологии не получила надлежащего продолжения

Самую удивительную неоконченную историю в биологии можно связать с великим открытием, сделанным Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 году., - построением модели ДНК (двойной спирали). Всем стало ясно, что ДНК, - это и есть та, самая главная биомолекула, которая хранит все секреты жизни.

«Сенсацией явилось открытие того, что наследственность заключена в линейном сообщении, представляющим собой последовательность четырёх оснований, - последовательность, обеспечивающую практически бесконечное число комбинаций. Возникло понятие кода, потом кодона. Кодон - последовательность, состоящая из трёх оснований.

Был расшифрован код, отражающий связь между триплетом оснований и аминокислотой. Последовательность аминокислот в белке, его первичная структура, определяется порядком расположения кодонов. Более того, оказалось, что некоторые кодоны соответствуют не аминокислотам, а «знакам препинания»: они обозначают место начала или окончания последовательности оснований, соответствующей определённому белку.

Между тем ДНК не формирует непосредственно белок, а направляет синтез комплементарной ей иРНК, которая служит посредником; эта иРНК прикрепляется к рибосоме. К иРНК присоединяются «активированные» аминокислоты. Чтобы соединиться в полипептидную цепь, каждую аминокислоту переносит специфическая, так называемая транспортная РНК» [1]. Таким образом, были открыты и исследованы основные фрагменты переноса и преобразования генетической информации.

Исключительным сюрпризом для биологов явилось то, что генетическая информация закодирована, а продуктом её расшифровки через посредство информационной РНК является белок. Чрезвычайно важной оказалась и концепция генетического кода, так как именно из неё вытекает представление о целостной системе передачи информации в живых клетках и организмах. Поэтому все последующие годы исследователей занимал вопрос использования информации в живых системах.

К сожалению, история открытия наследственной информации и генетического кода не получила надлежащего продолжения. Об этом ясно говорит центральная догма молекулярной биологии: «наследственная информация, закодированная в нуклеотидной последовательности, переводится в аминокислотные последовательности белков… Белковые молекулы представляют своего рода «ловушку» в потоке генетической информации» [2].

Вот таким образом и утвердилось ложное и глубоко ошибочное в биологии представление о том, что в дальнейших биохимических процессах информация не участвует.

Поэтому до сегодняшнего дня остаётся живучим тезис о том, что: «гены контролируют клеточный метаболизм за счет содержащейся в них информации о структуре ферментов и других клеточных белков, а ферменты выступают в роли биокатализаторов, управляющих всеми процессами в живых организмах» [3].

Однако эти рассуждения не раскрывают ни сущности, ни механизмов биологических явлений. Потому, что строгое упорядочение и управление процессами при высокой избирательности и производительности не может быть обеспечено химическими катализаторами, какими бы замечательными и уникальными свойствами они не обладали.

Как мы видим, изучение прохождения информации в живых клетках почему-то остановилось на этапе синтеза белковых молекул. В связи с этим, хотя и были открыты и исследованы отдельные основные фрагменты, но не была исследованы общая картина прохождения и реализации генетической информации.

Информационный подход к молекулярным биологическим проблемам убеждает , что все клеточные процессы могут быть обеспечены только молекулярными биологическими автоматами с программной биохимической логикой управления, которыми на самом деле и являются - ферменты и другие клеточные белки.

Беру на себя смелость утверждать, что все биохимические реакции в живой клетке не катализируются белками-ферментами. В современных условиях не трудно определить, что все биохимические процессы на самом деле просто управляются молекулярными биологическими автоматами с программной биохимической логикой управления, чем, собственно, и являются все многочисленные ферменты - автоматы.

11. Ферменты -- это не биохимические катализаторы, как до сих пор декларируют биохимия и молекулярная биология

Необходимо признать, что в биохимии с самого начала 19 века доминирует ошибочное научное представление о том, что ферменты в любой живой системе являются биохимическими катализаторами. Возможно поэтому, даже в наши дни многие вопросы, касающиеся ферментов, еще не получили достаточно полного объяснения и ответа.

Однако сейчас вполне достоверно можно утверждать, что генетические программы непосредственно служат для структурного кодирования и функционального программирования тех молекулярных управляющих средств клетки, к которым в первую очередь относятся ферменты и другие клеточные белки. А этот факт убедительно говорит о том, что информация в структурах белка никуда не исчезает, а сам белок не является ловушкой на пути прохождения информации, так как он сам становится не только носителем, но и реализатором программной информации.

Информационная молекулярно-биологическая система самоуправления клетки -- это комплекс различных молекулярных управляющих устройств и средств, который, с одной стороны, осуществляет управление различными химическими процессами и биологическими функциями, а с другой -- занимается реорганизацией и реконструкцией своих же биологических структур и компонентов. Поэтому ферменты и другие функциональные белки используются клеткой в качестве выходного управляющего звена её биокибернетической системы.

И, ведь действительно, только в клеточных условиях ферменты способны повышать «скорости управляемых ими реакций в 10 в восьмой степени -- 10 в двадцатой степени раз! А число оборотов наиболее активных ферментов достигает 36 000 000 в 1мин. Такое число молекул субстрата, претерпевает превращение за 1 минуту в расчете на одну молекулу фермента» [4]. Заметим, что такую непревзойденную производительность и избирательность, по мнению автора статьи, могут развивать и вырабатывать только лишь молекулярные биологические автоматы с программной биохимической логикой управления.

Биологи до сих пор пытаются обойтись без исследования закономерностей молекулярной информатики. А проблемы организации живой материи и функционального поведения белковых и других молекул они пытаются решать по-своему. Однако нельзя же серьезно относиться к той концепции, которая без всяких обоснований декларирует, что белковые и другие макромолекулы и структуры живой клетки просто «самоорганизуются», а ферменты, при этом, становятся теми катализаторами, которые получают способность управлять всеми химическими превращениями и биологическими функциями в живых клетках и организмах.

Ясно, что катализаторы способны в определённой мере ускорять протекание химических реакций, но не до таких же астрономических значений и не с такой же производительностью, избирательностью и управляемостью, как это делают ферменты!

Поэтому процесс самоорганизации живой материи -- далеко не изученный процесс, который, по моему мнению, связан, прежде всего, с информационной сущностью живого, а ферменты -- это далеко не простые химические катализаторы даже только потому, что в своей работе применяют метод полифункционального катализа.

Кроме того белки малых и средних размеров являются весьма микроскопическими естественными образованиями и составляют в длину от 3,6 до 6,8 нм. Поэтому, очевидно, что ферменты различного назначения, по представлениям сегодняшнего дня, можно отнести к сложным молекулярным автоматам естественных нанотехнологий, которые применяются живой природой уже многие сотни миллионов лет.

Ясно, что феномен био-логического управления, которым обладают ферменты и другие клеточные белки, по силам лишь молекулярным биологическим автоматам или манипуляторам с программной биохимической логикой управления. Подобные процессы не могут обеспечиваться химическими катализаторами, какими бы уникальными и замечательными свойствами они не обладали. Работу ферментов, как организаторов всех химических процессов живой клетки, нельзя определять только одним, хотя и существенным их свойством. Поэтому называть ферменты биокатализаторами химических процессов, с точки зрения сегодняшнего дня, более чем несовременно.

Феномен биологического управления по силам лишь молекулярным биологическим автоматам и манипуляторам. А полифункциональный катализ, используемый молекулярными биологическими автоматами (ферментами), применяется лишь как способ управления химическими превращениями. Однако избирательная химическая и динамическая реактивность фермента может осуществляться только информационным путём!

В связи с этим, все белковые молекулы представляют собой не только потоки биоорганического вещества, но они же образуют и информационные потоки и сети, контролирующие различные биохимические и молекулярные функции живой клетки (организма).

Программирование этих потоков и сетей обеспечивается экспрессией десятков и сотен различных генов, объединённых между собой скоординированными управляющими и регуляторными воздействиями. А если учесть, что различные ферментативные системы, состоящие порой из десятков и сотен ферментов, участвуют в организации множества различных последовательностей идущих друг за другом химических реакций, которые в совокупности составляют клеточный метаболизм, то можно констатировать, что управление химическими процессами и биологическими функциями клетки осуществляется молекулярными информационными потоками и сетями «автоматизированного» управления!

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 упущениям и ошибкам.

Например, мы забываем (или не знаем), что функциональное поведение 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. К сожалению, этот факт биологами пока еще не осознается и не воспринимается, что, на мой взгляд, является причиной мировоззренческого застоя и отставания в изучении биологической формы движения материи!

Автор этой статьи уже давно придерживается мнения, 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 макромолекул. А посредством ферментов и других белковых молекул кодируются и программируются все остальные макромолекулы и структуры живой клетки.

Здесь, как мы видим, само появление и развитие живой материи обязано такому фундаментальному свойству, как способности одной и той же информации существовать в различных её видах и формах. Причем, переводом информации из одной её системы кодирования в другую, обычно занимаются различные устройства -- дешифраторы, трансляторы, преобразователи и т. д.

Можно сказать, что ферменты и другие функциональные белки -- это молекулярные автоматы биологических нанотехнологий, специально созданные для «телеуправления» различными рассредоточенными молекулярными объектами живой системы (субстратами).

Поэтому в структуру ферментов закладывается не только необходимая для этого информация, но и тот материальный переносчик, который в соответствии с закономерностями молекулярной биохимической логики, становится еще и материальным субстратом, из которого строятся все необходимые органы, механизмы и программы молекулярного автомата (фермента). Получается, что все макромолекулы клетки состоят из материальных (мономеров) и виртуальных компонентов (программ, команд, данных) [5].

Разные классы биомолекул выполняют различные специфические функции, которые основаны на применении своих биохимических элементов и своей структурно-функциональной информации. Так или иначе, генетическая информация, проникая в биологическую структуру через её элементарный состав, переносит туда и весь необходимый набор программных, энергетических и функциональных средств, на основе которых живая клетка достигает упорядоченности структур и процессов.

В связи с этим все клеточные процессы управляются и взаимно координируются той программной информацией, которая в данное время экспрессирована, перенесена и загружена в молекулярную структуру функциональных биологических макромолекул и структур клетки.

Радикально функции клеток могут меняться только при загрузке в её аппаратную часть новой молекулярной информации, то есть уже за счет других синтезированных биологических молекул, и в первую очередь, -- белковых макромолекул, включаемых в состав различных молекулярных средств, структур и компонентов, например, в процессах деления или дифференцировки клеток.

12. Конечная цель биохимии, которая заключается в познании тайны жизни во всех её конкретных проявлениях, оказалась для биохимиков непосильной задачей, а культ физико-химической науки, существующий до сих пор в биологии, не принёс ожидаемых результатов

Молекулярные науки до сих пор не могут ответить на вопрос - как, и каким образом, генетическая информация осуществляет управление сложными химическими процессами обмена веществ и получения энергии? Как осуществляется информационное управление живой клеткой? Все эти вопросы уже давно попали в список таинственных «мировых загадок» и неразрешимых проблем современного естествознания.

К сожалению, несмотря на усилия естественных наук, в настоящее время существует полный пробел в знаниях о главном: о взаимосвязи между информацией, структурой и функцией в различных биологических процессах. Можно сказать, что конечная цель биохимии, которая заключается в познании тайны жизни во всех её конкретных проявлениях, оказалась для биохимиков непосильной задачей.

Иными словами, культ физико-химической науки, существующий до сих пор в биологии, не принёс ожидаемых результатов!

Очевидно, что законы физики и химии, действующие в любой живой системе, не отменяются. Однако, как оказалось, их необходимо дополнить новыми, пока еще не общепринятыми знаниями и закономерностями.

Потому как известно, что клеточный космос биологических молекул, за время своего развития, создал надёжную и универсальную молекулярно-генетическую систему управления. Эта система оснащена наследственной памятью, которая в большинстве случаев имеет феноменальные информационные возможности. Всё это говорит о том, что живые системы уже давно пользуются своими, сугубо специфическими закономерностями молекулярной биохимической логики и информатики и своими молекулярно-биологическими информационными технологиями. То есть, в основе всех биохимических и биологических процессов лежат процессы информационные!

Большой неожиданностью для нас оказалось и то, что генетические и информационные молекулярно-биологические технологии правят миром живого уже более 3,5 миллиардов лет!

Диктат генетической информационной субстанции подчинил движение потоков вещества и энергии своей воле, а направленность эволюционных процессов оказалась изначально подчинена информации. Именно эти технологии стали базовой основой эволюционного развития биосферы нашей планеты и ошеломляющего разнообразия жизни.

Очевидно, что биосфера и представляет собой тот необъятный массив информационных молекулярно-биологических систем и технологий, который явился причиной движущих сил, порождающих на нашей планете необузданную генерацию Жизни. Поэтому, главнейшей сущностью всего живого на Земле стала информация и информационные взаимодействия. А информационная составляющая, кроме своего прямого назначения, стала ещё и интегративным фактором, объединяющим в одно функциональное целое различные характеристики живой формы материи. Но, как ни странно, этот могучий пласт пока неведомых нам природных информационных молекулярно- биологических технологий до сих пор не поддаётся исследованию и изучению [4].

Наше поколение с конца 20 века переживает большой информационно-технологический бум во всех сферах и областях человеческой деятельности. Однако, как мы теперь узнаём, весь этот бум оказался всего лишь малой верхушкой того великого «айсберга» информационных технологий, который лежит в фундаменте нашего мироздания. Приходится признать, что первый уровень развития живых информационных систем был реализован на молекулярной основе. Но, к сожалению, основной массив генетических и информационных молекулярно-биологических технологий, применяемый живой природой и приведший к появлению растительного и животного мира и становлению самого человека, - современной науке до настоящего времени практически неведом [4].

Естественные науки до сегодняшнего дня так и не смогли ясно и четко ответить на вопрос - как, и каким образом, генетическая информация участвует в управлении сложными биохимическими процессами, молекулярными и другими биологическими функциями живой клетки? Поэтому в современной науке о живой материи полностью отсутствует информационная концепция её самоуправления.

13. В биохимии с самого начала 19 века доминирует ошибочное научное утверждение о том, что ферменты в любой живой системе являются химическими катализаторами

Создается впечатление, что открытие генетического кода, так же как и матричный синтез белков, ещё не побудили биологов к тщательному исследованию информационных путей управления химическими превращениями и биологическими функциями. Однако уже давно стало очевидным, что живые системы не могут ни существовать, ни развиваться только лишь на физико-химической основе. Поэтому, биологам необходимо понять, что как, к примеру, нельзя объяснить работу компьютера с помощью законов электротехники, точно так же нельзя понять и причины функционирования живых систем с помощью только одних физико-химических закономерностей. Здесь физико-химический поход следует дополнить подходом информационным!

Между тем, полученные научные сведения уже сейчас позволяют сделать соответствующие обобщения, собрать известные и разыскиваемые фрагменты воедино и ближе подойти к решению многих информационных молекулярно-биологических проблем. Эти задачи вполне решаемы по ряду причин. Во-первых, мы давно знаем, что жизнь на нашей планете существует, поддерживается и развивается благодаря использованию наследственной информации.

Этот факт, естественно, предполагает и наличие в любой живой клетке целостной системы управления и передачи генетической информации. А интегративный характер этой информации указывает на то, что лишь она имеет право претендовать на ту особую роль в любой живой системе, которая раньше приписывалась «таинственной жизненной силе»!

Во-вторых, только информационная система самоуправления способна поддерживать жизнедеятельность живой клетки, управлять и регулировать её обмен веществ. Лишь только управляющие информационные потоки и сети способны превратить клетку в элементарную основу жизни, в центр по переработке органического вещества, химической энергии и генетической информации. Поэтому нам остается понять и разобраться: на каких принципах, правилах и механизмах основана работа информационной молекулярно-биологической системы управления!

14. О биомолекулах, которые «размножаются» делением

Для продолжения разговора о ложных представлениях в современной биологии приведем цитату из статьи лауреата Нобелевской премии А. Львова, написанной в 80-х годах прошлого века, которая, видимо, отражает и современный взгляд биологов на молекулярную генетику - “науку о наследственности”, он пишет: “Все знают, что генетический материал, геном, то есть совокупность генов, программирует структуру и функцию каждой клетки, развитие каждого организма и управляет ими. Кроме того, при посредстве генов осуществляется эволюция, которой мы обязаны самим существованием рода человеческого. Ген - в высшей степени интересная структура. Образованный двумя комплементарными нитями, каждая из которых берет на себя формирование, то есть синтез, другой нити, ген является и, вероятно, останется единственной “молекулой”, способной “размножаться делением”, то есть воспроизводить себя” [1].

Не, хотелось бы, разочаровывать биологов, но согласно информационным представлениям, любой ген (или геном) как материальный субстрат, сам по себе не может программировать, ни структуру, ни функции живой клетки (организма). Их может программировать только та наследственная информации, которая закодирована на этом носителе. Потому что, как известно, только информация из трех составляющих живой материи (вещество, энергия, информация) обладает способностью к приумножению. Следовательно, сам ген, как вещественный субстрат, в принципе не может воспроизводить себя.

Однако, так получается потому, что ДНК, как и другие компоненты живого, по своей сути, представляют собой не только материальную основу живого, но они же, являются еще и носителями нематериальной сущности живого мира, а именно - кодированной молекулярной информации.

Поэтому можно считать, что живая материя представляет собой как бы две неотделимые компоненты (вещество и информацию, если не считать третьей - энергетической), образующие с ней одно целое. Отсюда следует и теоретическое представление о молекулярной биологической информации как дуальной компоненте живой материи. Вследствие этого, любая структура или процесс, протекающий в живой системе, всегда должны рассматриваться с двух точек зрения, - с материальной и информационной, то есть, дуально.

15. Об идеализме и материализме или о дуальности и триаде живой материи

Давно уже пора относиться к молекулярной (наследственной) информации как к самостоятельной дуальной и универсальной не физической силе, которая является не только главным атрибутом, но и всеобщим свойством биологической формы движения материи.

Пора уже признать, что живая материя существует, развивается и множится благодаря информационному дуализму и функциональному триединству (триаде) её составляющих - вещества, энергии и информации [11].

Концепции дуализма и принцип триады могут разрешить многовековую проблему живого, так как материальные и нематериальные компоненты существуют в живой материи одновременно, более того они не могут существовать друг без друга. Поэтому “вопрос о приоритете материальной или нематериальной (информационной) сущности живого - это некорректно поставленный вопрос, следствие недопонимания существа живой материи” [2].

“Со времен великих греческих философов - Платона, который считался основоположником объективного идеализма и Демокрита - основателя материализма в европейской философии, в истории человеческой мысли прочно укрепилось два противоположных направления - материализм и идеализм. Материалисты утверждают примат материи над “идеями”, идеалисты утверждают обратное. Сами великие основатели двух философских направлений, хотя и жили в одно и то же время, никогда не пытались опровергнуть друг друга, не опускаясь даже до взаимного отрицания. Более того, Платон в своей “Пармениде” развил диалектику “одного” и “иного” [2]. И кто знает, возможно, Платон интуитивно чувствовал, что “одно” и “иное” существуют одновременно, и что “одно”, не может существовать без “иного”.

К примеру, наследственная информация в живой системе определяет биоорганическую структуру и химическую энергию вещества, а биоорганическое вещество является материальным носителем как энергии, так и информации. Поэтому любой процесс, протекающий в живом мире - физический, химический, биологический, социальный, должен всегда рассматриваться дуально, то есть не только с материальной, но и с информационной точки зрения.

Этот момент почему-то смущает некоторых читателей, особенно тех “материалистов” которые считают свои догмы превыше фактических данных. Это, по всей видимости, происходит потому, что материализм исторически остается основой нашего сознания.

Между тем, о наличии наследственной информации наслышан практически любой человек. При этом известно, что каждый триплет ДНК, является кодовым био-логическим знаком обозначаемого объекта (в частности, соответствующей аминокислоты), а сам обозначающий объект (триплет нуклеотидов) приобретает двойственное (дуальное) значение, то есть он выполняет (играет) двойную роль, так как одновременно является и материальным компонентом и носителем нематериальной (виртуальной) сущности - кодированной информации.

“При этом “похожесть” обозначаемых и обозначающих объектов, вообще говоря, не прослеживается. Поэтому в рамках действующих физических, химических и логических законов можно закодировать все, что угодно, и всем, чем угодно. В силу этих обстоятельств обозначающий объект всегда реально существует и является сугубо материальным. Однако, очевидно, что кодовый знак не есть сам обозначаемый объект. Сам обозначаемый объект, может являться и реальным, и материальным, существующим параллельно, а может им и не являться. По этой причине сам кодовый знак этого изначального объекта, вполне может быть отнесен к “виртуальному” явлению.

Следовательно, материальный “мир кодовых знаков” уже сам по себе является “виртуальным миром” по отношению к реальным обозначаемым объектам” [3]. Все эти соображения, и главное, нематериальность самой информации, позволяет отнести молекулярную (кодированную) информацию к категории нематериальных, то есть виртуальных явлений живого мира. Виртуальный - синоним слова воображаемый или возможный, то есть реально не существующий, но допускающий формальное рассмотрение как “якобы существующий”.

Так как же тогда узнать, закодирована ли информация на материальном носителе, или нет? “Анализ физических и химических свойств носителя здесь оказывается несостоятельным, так как не позволяет однозначно установить - несет ли такой носитель дополнительную нагрузку, содержит ли он, кроме своих физико-химических свойств, еще и кодированную информацию об обозначаемом объекте. Для ответа на такой вопрос необходимо знать язык кодирования либо иметь, хотя бы какие-то сведения об этом языке. В противном случае мы не сможем отличить материальный носитель, содержащий кодированную информацию, от природного образования, сложившегося естественным физико-химическим путем (3).

Однако существует общая возможность “диагностики” наличия кодированной информации на конкретном носителе. Он заключается в том, что в природе обязательно имеются: во-первых, некая система, которая нанесла на носитель код, то есть произвела кодирование; во-вторых, некая система (возможно, та же самая), способная воспринимать свойства этого носителя как код, способная правильно интерпретировать содержащуюся на носителе закодированную информацию” [3]. Опираясь на современные знания, можно утверждать, что каждая из таких систем является функциональным устройством логических (или био-логических) элементов или цепью логических (или био-логических) элементов.

“Всякий логический элемент включает в себя две части: материальную и логическую. Материальная часть построена из материальных “кирпичиков”, физическая природа которых может быть любой. Простейший логический элемент производит, по крайней мере, одну элементарную логическую операцию над кодированной информацией, записанной на определенный материальный носитель на определенном языке кодирования.

Логический (био-логический) элемент, как и кодированная информация, имеет двойственную (дуальную) природу. С одной стороны, являясь субстанцией материального мира, он полностью подчиняется всем физическим и химическим законам.

С другой же стороны, идущие логические (или био-логические) процессы подчиняются законам логики” [3] или, в случае живой материи, - закономерностям молекулярной биохимической логики. Из простейших логических элементов строятся логические схемы практически любой сложности и конфигурации, а из био-логических (биохимических) элементов живой материи могут быть построены любые биологические структуры и реализованы любые биохимические и биологические функции и операции.

16. Логические (или био-логические) законы (закономерности молекулярной биохимической логики) - это существующие в природе и независимые от человека законы

Все что происходило и происходит в живой природе, есть результат проявления информационного дуализма, триединства вещества, энергии и информации и информационного взаимодействия, при котором живая материя использует универсальный язык живого - кодированную молекулярную информацию.

Бесспорно, что самое сложное в существующей проблеме информационного дуализма - это психологическое отношение к вопросам познания биологической формы движения материи. Во-первых, оно требует признания нематериальной (информационной) сущности живого, которая действительно управляет и регулирует всеми процессами живой природы, в том числе и процессами эволюционного развития. “При этом следует понимать, что дуализм отличается от двухстороннего рассмотрения явлений или процессов. При двухстороннем рассмотрении обе стороны рассматриваются независимо одна от другой, в то же время дуальный подход предусматривает и раздельное рассмотрение, и изучение их совместного проявления” [2].

Вещество и информация, слишком разные сущности, чтобы не видеть их присутствия в живой материи. Удивительно только, почему информационный дуализм, столь ярко проявляющийся в живой материи, до сегодняшнего дня не применяется биологами в качестве инструмента для изучения живой природы и принципов её организации?

Во-вторых, с точки же зрения автора статьи, при изучении всех явлений и процессов жизни, их следует рассматривать комплексно, учитывая и информационный дуализм, и всю триаду составляющих живой материи - вещество (материю), энергию и информацию в их структурном и функциональном триединстве (слиянии).

Поэтому мировоззренческие основы биологии должны соответствовать не только критериям информационного дуализма живой природы, но и основному закону существования живой материи - триединству (триаде) вещества, энергии и информации в их совместном функциональном проявлении (слиянии).

Очевидно, что концепция “дуализма” и принцип “триады” требуют существенного уточнения современных биологических знаний и пересмотра культа физико-химического направления в изучении живой материи. Только при таком подходе биологи могут быстрее ликвидировать те мировоззренческие отставания и познавательные пробелы в исследовании живой материи, которые возникли в последние десятилетия.

17. Кодированная информация как главный атрибут и всеобщее свойство живой материи

Кодированная информация наряду с материей и энергией является не только основной фундаментальной сущностью нашего мира, но и одним из главных самовоспроизводящихся его ресурсов. Отметим, что по своему положению и природному статусу она является самой таинственной из этих трёх слагаемых. Информацию следует считать особым видом ресурса. При этом имеется в виду трактовка “ресурса” как запаса необходимых знаний и сведений о материальных предметах или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик объектов, процессов или явлений.