№3 [131]
00`00``01.03.2014 [Σ=3]
ЖУРНАЛ, ПОСВЯЩЕННЫЙ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКЕ - «ОРГАНИЗМИКА»
Organizmica.org/.com/.net/.ru
НОВАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА ОРГАНИЗМИКА

Организмика

Академия фундаментальных наук

Организмика: интеллект различных форм жизни (часть 1)

А.А. Тюняев, президент Академии фундаментальных наук, академик РАЕН, 23.02.2014 г.

Подписка на журнал «Organizmica» в каталогах:
«Роспечать» - 82846; «Пресса России» - 39245

Проекты:

Долгое время считалось, что существует только одна форма жизни. Естественно, предполагалось, что этой формой является биологическая жизнь. Но, по мере развития системных наук и изучения бытия, постепенно стало выясняться, что жизнь – не такое простое явление, чтобы трактовать его так однозначно и однозначно же привязывать к биологическим объектам. Системными науками, закономерным развитием которых является фундаментальная наука Организмика [1], понятие жизни пересмотрено и расширено. Вместе с ним пришлось пересмотреть и связанные понятия, такие как интеллект. В данной статье мы проведём небольшой обзор развития современных представлений о феномене жизни и интеллекте.

Жизнь

Современные представления о жизни сконцентрированы в следующей цитате: «Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической форма существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом веществ – непременным условием жизни, способностью к размножению, росту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т. д.» [2].

Есть и другие определения жизни. Они интересны, прежде всего, в историческом контексте понимания этого феномена. «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел» [3]. Были попытки выделить законы возникновения всех форм жизни: «Эти законы, в самом широком смысле – Рост и Воспроизведение, Наследственность, почти необходимо вытекающая из воспроизведения, Изменчивость, зависящая от прямого или косвенного действия жизненных условий и от упражнения и неупражнения, Прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к Борьбе за жизнь и её последствию – Естественному Отбору...» [4].

Но, как говорит цитируемый источник, «строго научное разграничение на живые и неживые объекты встречает определённые трудности. Так, до сих пор нет единого мнения о том, можно ли считать живыми вирусы, которые вне клеток организма хозяина не обладают ни одним из атрибутов живого: в вирусной частице в это время отсутствуют метаболические процессы, она не способна размножаться и т. д.» [2].

Таким образом, в наше время определение жизни вынуждено учитывать не только так называемые общеизвестные и понятные проявления, но и менее понятные и, по возможности, вовсе не известные. Ведь сегодня уже стало ясно, что окружающий нас мир не так прост, не так однозначен и не так узок по своему разнообразию, как это предполагалось ещё каких-нибудь сто лет назад.

Поэтому в фундаментальной науке Организмике определение понятия «жизнь» пересмотрено с учётом новых представлений, и дано несколько взаимно дополняющих друг друга определение: «Жизнь – в узком смысле – совокупность организмов, среди которых имеется хотя бы один живой; в широком смысле – процесс перегруппировки информаций внутри Бога под действием способностей организмов» [5]. А определения понятий «организм» и «информация» в Организмике такие: «организм – любой набор информаций, ограниченный управляющей матрицей» [6]; «информация – составная часть наблюдаемого организма – мельчайший организм, матрица которого в контексте поставленной задачи рассматривается, как единое целое» [7].

Таким образом, в Организмике понятие «жизнь», в первую очередь, связано с перегруппировкой информации в пределах выделенного организма и в информационном обмене с окружающей организм средой. Такое определение обнимает многие характеристики жизни, данные в других определениях: и возможную белковую или другую основу, и химический состав, и рост, и воспроизведение, и наследственность, и изменчивость, и размножение, и любые другие характеристики.

В итоге получается, что, с точки зрения Организмики, определение живого организма приходит к тому, что «живой организм – это любой организм, способный осуществлять четыре алгоритма: 1) существует такое изменение организма, которое организм устраняет сам; 2) существует такое поведение организма, которое организм определяет сам; 3) организм прибегает к размножению; 4) организм обладает признаками динамической организации» [8].

Первый алгоритм позволяет организму поддерживать свою собственную структуру в неизменном виде. Сюда относятся не только алгоритмы роста организма, но и алгоритмы питания, обмена веществ и другие алгоритмы, которые отвечают за жизнеспособность организма в течение его жизни. Собственно, и жизнь такого организма заключается в реализации первого алгоритма. Организм будет оставаться живым до тех пор, пока он сможет поддерживать свою структуру в жизнеспособном виде.

Третий алгоритм позволяет выделить живой организм на основе создания им своих собственных копий. Может казаться, что изначально создание себе подобных организмов являлось прерогативой живой материи. Однако именно таким способом появились все «неживые» звёзды и планеты, а также атомы и элементарные частицы. Среди живых организмов создание себе подобных копий распространено широко и является основой выживания «вида», но в наши дни есть немало аппаратов, которые созданы специально для осуществления процесса копирования – это те же самые копировальные аппараты. Или, как тот же копировальный аппарат, создающий вполне реальную копию, можно рассматривать самое обыкновенное зеркало.

С другой стороны, среди компьютерных программ существуют такие, которые занимаются самокопированием и ведут себя аналогично живым объектам. Речь идёт о вирусах, которые так и названы по той самой причине, что могут размножаться в компьютерной среде. Однако это только в наши дни пределы самокопирования таких вирусов ограничивается компьютерной средой. Завтра такое копирование сможет преодолеть границы компьютерного пространства.

Первые попытки такого перехода мы можем видеть сегодня. Речь идёт о компьютерной графике, интегрированной в художественные фильмы. В них одновременно с живыми людьми на экране живут компьютерные образы. Зритель, наблюдающий такое синтетическое пространство, видит и живой и компьютерный объекты в одном и том же, удобном для их существования пространстве – пространстве кино.

Четвёртый алгоритм (организм обладает признаками динамической системы) позволяет организму осуществлять свою деятельность в течение времени. Не все организмы подвластны времени. В частности, элементарные частицы – так называемые лептоны – не подвластны времени. Из них электрон и позитрон могут существовать вечно (в наших пониманиях этого термина). Однако мы, конечно, схитрили, потому что в данном случае «подвластность» времени понимается не как обязательное прекращение существования какого-то организма, а как его способность изменяться в динамических процессах.

И здесь тот же самый электрон проявляется свойства, вполне ассоциируемые с понятием «живой организм». Электрон способен воспринимать порции вешней энергии, передаваемые фотонами. То есть электрон способен поглощать некое энергетическое питание. Он же способен и отдавать энергетические порции. Собственно, это и есть процесс питания организма. Любого организма. И человек питается подобным образом: вся энергия, которая добывается из так называемой пищи, – это энергия, удерживаемая на разных уровнях элементарных частиц. Она и циркулирует в человеческом организме. Никакой другой энергии в мире не существует.

Таким образом, электрон – это не только динамическая система, но и организм, отвечающий всем критериям живого организма. И более того, он сам и является основой всех живых организмов, которые мы по старинке называем белковыми. Собственно в силу единых организмических характеристик и возникло организмическое определение организма – набор информаций, ограниченный управляющей матрицей [9].

Но для целей настоящей статьи интересен второй алгоритм. Его мы и рассмотрим далее.

Интеллект

Второй алгоритм, который присутствует в определении признаков живого организма, звучит так: существует такое поведение организма, которое организм определяет сам. Он позволяет организму проявлять свой интеллект. Сюда относится не только умение находить источники энергии (пища или электрическая розетка), но и избегать опасностей или прибегать к получению удовольствий и т.п. Заведомо никакое существо, двигающееся в неком направлении, назвать определённо живым или неживым нельзя. Потому что мы не знаем, является ли это движение проявлением поведения организма, или же это всего лишь движение по инерции.

Но и в случае движения по инерции нельзя однозначно определить статус организма. Например, корабль движется в море на парусах – то есть находится в инерционном движении. Сам корабль, как мы понимаем, не живой, но он представляет собой некого киборга, часть которого состоит из живых людей, а другая часть из неживой структуры корабля. Вот, кстати, и пример – где проводить границу между живым и неживым? Корабль способен маневрировать, пришвартовываться, достигать нужной цели, бороться со штормом и т.д. – не это ли проявление свойств живого организма? Сюда же следует отнести примеры с автоматическими станциями и планетными роботами, которые в некоторых пределах обладают автономией [9].

Само же определение интеллекта в Организмике такое: «интеллект – способность организма проявлять свои цели» [10], и оно напрямую связано с живым организмом. В цитированном источнике мы приводили ряд примеров проявления интеллекта организмом.

Интеллект растений

Касательно растений картина выглядит так. Цель растения – получить как можно больше этого света для себя. И для этого растение разворачивается к солнцу и подставляет ему большую площадь своей листвы. И это есть непосредственное проявление интеллекта, потому что растение ставит перед собой цель и достигает её.

У растения нет мускулатуры, способной развернуть растение к солнцу. Все перемещения растение производит путём деления клеток в требуемых для формирования поворота местах. Чтобы нагнуть растение в одну сторону, должны усиленно размножиться клетки, расположенные на противоположной стороне этого же растения. Простой поворот достигается весьма сложным способом. Чтобы клетки некой области «А» рассматриваемого растения получили больше солнца, клетки другой области – «В», не находящиеся под воздействием солнца и не получающие от солнца свет, получают команду для осуществления своего ускоренного деления.

Естественно, возникает закономерный вопрос: из какого центра поступает эта команда? И рассмотренная ситуация отчетливо указывает на то, что растение имеет соответствующий интеллект, способный к осуществлению целого ряда алгоритмов: 1) оценка ситуации; 2) анализ необходимых изменений; 3) выработка соответствующих команд; 4) определение соответствующих групп исполнителей; 5) передача сформированных команд; 6) получение ответной информации о произведенных действиях (обратной связи); 7) анализ полученного результата; 8) принятие решения для продолжения или остановки производства команд или их корректировки. И как только лист растения развернулся наилучшим способом к солнцу, дальнейшее движение листа прекращается [10].

Интеллект хищных растений

Расширим примеры растений, обладающих интеллектом, и рассмотрим поведение некоторых хищных растений. Саррацения (sarracenia) – северо-американское насекомоядное растение. Обитает в районах восточного побережья Северной Америки, в Техасе, в Великих озерах и в юго-восточной Канаде. Это растение приспособилось питаться животными и насекомыми. Для ловли жертв саррацения научилась выращивать специальные ловчие листья с геометрией в форме кувшинки. Кроме этого саррацения научилась создавать специальные химические соединения. Растение помещает на дно ловушки смесь протеазы и других ферментов, которые выступают в качестве пищеварительных соков. А для привлечения жертв саррацения научилась производить похожие на нектар специальные наркотические секреции, которые растение располагает по краю ловушки.

Другое плотоядное растение – непентес (nepenthes). Оно также выращивает часть своих листьев с геометрией в форме кувшинообразной ловушки. Эту ловушку растение заполняет выделяемой им жидкостью, в которой тонут насекомые. В нижней части ловушки растение располагает специальные железы, которые поглощают питательные вещества из организма жертвы, а затем они распределяются растением по всей его структуре. Надо отметить, что непентес, как и предыдущее растение, это не уникальность, а целый биологический род, состоящий из 130 видов. Они широко распространены в Китае, Малайзии, Индонезии, Австралии, Индии, Борнео, на Филиппинах, Мадагаскаре, Сейшельских островах и на Суматре. Крупные виды могут пожирать не только насекомых, но и млекопитающих, таких, как, например, крысы.

Ещё одно хищное растение – генлисея (genlisea). Этот род состоит из 21 вида, обитающих в Африке и Центральной и Южной Америке. Это растение также научилось выращивать часть своих листьев с «ловчей» геометрией, а попадающих туда живых существ переваривать специально производимыми пищеварительными соками. Примерно так же охотится дарлингтония калифорнийская (darlingtonia californica), формируя ловушку и переваривая жертв.

Гораздо более умный и уникальный способ ловли живых существ придумал род плотоядных растений, который называется пузырчатка (utricularia). Пузырчатка выращивает ловушку, которая до определённого времени находится под отрицательным давлением (то есть в нутрии неё «вакуум»). В нужный момент отверстие ловушки открывается и засасывает внутрь окружающую воду и находящееся в ней насекомое или головастика. После этого отверстие закрывается. Акт ловли совершается за тысячные доли секунд. Здесь уникальными является как метод ловли, так скорость процесса. Но само растение распространено очень широко – 220 видов, встречающихся везде, кроме Антарктиды.

Другой метод ловли живых существ разработала и использует жирянка (pinguicula). Её ловчий механизм состоит из липких, железистых листьев, использующих два вида специальных клеток. Один вид – цветоножная железа. Он состоит из секреторных клеток, вырабатывающих слизистый липкий секрет. Другой вид – сидячие железы. Они находятся на поверхности листа и вырабатывают пищеварительные ферменты (амилаза, протеаза и эстераза). Кроме этого, жирянки приспособились к сезонной охоте. Одни виды плотоядны весь год, а другие для зимы образуют неплотоядную розетку, а для лета выращивают новые плотоядные листья. Это растение насчитывает около 80 видов и распространено в Северной и Южной Америке, Европе и Азии.

Росянка (drosera, 194 вида, обитает везде, кроме Антарктиды) при охоте ведёт себя не как растение, а как животное. Она формирует ловчие железистые щупальца, которыми растение способно двигать. Когда насекомое попадает на любу часть липкого щупальца, то росянка перемещает остальные щупальца в направлении жертвы и загоняет её в ловушку, в которой жертва переваривается железами растения.

Библис (byblis) тоже охотится с помощью липких и подвижных щупалец. А альдрованда пузырчатая (aldrovanda vesiculosa) охотится с помощью ловушек капканного типа. Эта ловушка способна захлопнуться за десятки миллисекунд, поэтому не удивительно, что это хищное растения является примером самого быстрого движения в животном мире.

И, наконец, капканом привычной конструкции обзавелась венерина мухоловка (dionaea muscipula). Это растение питается насекомыми и паукообразными. Пластина листа-ловушки разделена на две области. Одна «занимается» фотосинтезом, а другая служит плотоядной частью растения. Лист этой половины разделён пополам. Половины окаймлены жёсткими ресничками и способны схлопываться всего за 0,1 секунды. Края выделяют слизь, а поверхность усеяна сенсорными волосками. Попавшаяся жертва стимулирует захлопывание ловушки и её усиленный рост, в результате чего создаётся закрытый желудок, в котором происходит переваривание добычи. Причём, интеллект растения настолько развит, что оно может отличить живой стимул от неживого.

Ещё раз отметим, что плотоядные растения – это не уникальное явление. Сегодня их насчитывается около 630 видов из 19 семейств [11]. Эти растения – эволюционно развитые организмы. Они представлены преимущественно многолетними травянистыми растениями, встречающиеся во всех частях света, а также полукустарниками и даже небольшими кустарниками. Причём, как на настоящий момент считается, насекомоядные растения эволюционировали независимо друг от друга в пяти различных группах цветковых растений [12, 13]. То есть явление приобретения растением способности охотиться, как животное, тоже далеко не уникальное явление.

Плотоядные растения научились вырабатывать специализированные пищеварительные ферменты (пепсин и органические кислоты – муравьиную, бензойную и другие), которые расщепляют именно животные белки. Причём, в результате этого внеклеточного пищеварения образуются в основном аминокислоты, которые всасываются и усваиваются [14].

Интеллект других растений

Помимо эволюции в мире плотоядных растений присутствует и инволюция, характеризующаяся полной или частичной потерей хищничества. Из таких протонасекомоядные растения способны извлекать питательные вещества из прилипших к их поверхности насекомых [15], но не имеют секреторных желез и собственных ловчих приспособлений образовывать не умеют. Паранасекомоядные растения приспособились использовать иные источники питательных веществ. Например, непентес кувшинчиковый (Nepenthes ampullaria) наряду с привлечением, ловлей и перевариванием членистоногих научился получать питательные вещества из листьев других растений, попадающих в его ловчий «кувшинчик».

Другим примером проявления приспособительного интеллекта растений – способности к обучению – служит растение непентес лоу (Nepenthes lowii). Оно научилось ловить и усваивать помёт птиц, которых само же кормит сладкими выделениями. Другое растение – nepenthes attenboroughii, – произрастающее на Филиппинах, тоже синтезирует нектар на крышке своего кувшинчика. Мелкие зверьки – тупайи – в момент потребления нектара опорожняются в кувшинчик, а из этих фекалий растение извлекает азот и фосфор.

Растения способны создавать отношения более высокого уровня. Так, например, пузырчатка пурпурная (Utricularia purpurea) утратила способность к непосредственной ловле добычи, но взамен растение перешло к мутуалистическим отношениям. Оно предоставляет свои пузырьки для обитания водорослей и зоопланктона, из чего черпает свою собственную выгоду. Отметим, мутуализм широко распространён. Это форма симбиоза, при котором сожительство взаимно полезно, то есть присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Такие отношения являются макроскопическим аналогом присутствия митохондрий в клетках человека, растений и других живых существ.

Очевидно, рассмотренные примеры плотоядных растений дают нам весьма широкое представление о том, что так называемая эволюция протекает в направлении, чётко управляемом интеллектом растения. Начиная с формы ловушек и с понимания самого принципа их работы, растение должно каким-то образом не только осознать условия, необходимые для обеспечения невозможности освобождения жертвы, но и создать эти условия искусственно, самостоятельно и, не основываясь на предыдущей своей наследственности.

Реализация такой последовательности причинно-следственной связи предполагает наличие у растения интеллекта, уровень которого позволяет не только считывать информацию вообще, но и даёт возможность получать информацию специализированного направления. Причём это направление зависит от специфики жертвы или некоторого узкого круга жертв. Кроме того, интеллект растения способен усвоить и обработать эту информацию. По результатам её обработки интеллект растения способен выявить необходимые корректировки для целей дальнейшего получения информации, а по правильным выводам – сформировать команды, направленные на создание специфических средств (ловушек, секретов, ферментов и т.д.).

Вспомним примеры, приведённые выше. В них есть описание сенсорных отростков (волосков), которые играют роль, аналогичную нервным окончаниям. Есть растительные щупальца, которыми растение движет и удерживает добычу. Есть, наконец, системы быстрого реагирования, захвата и удерживания, которыми растение ловит добычу. Эти проявления сенсорики и моторики являются необходимыми элементами структуры активного интеллекта, которые исследует окружающую действительность и воздействует на неё, исходя из своих собственных целей. А ловля добычи – это обычная цель любого мыслящего организма.

Здесь полезно снова привести определения понятия «интеллект»: 1) «интеллект – качество психики, состоящее из способности адаптироваться к новым ситуациям, способности к обучению на основе опыта, пониманию и применению абстрактных концепций и использованию своих знаний для управления окружающей средой» [16]; 2) «интеллект – способность мышления, рационального познания, в отличие от таких, например, душевных способностей, как чувство, воля, интуиция, воображение и т. п.» [2]; 3) «интеллект – разум, способность мыслить, проницательность, совокупность тех умственных функций (сравнения, абстракции, образования понятии, суждения, заключения и т. д.), которые превращают восприятия в знания или критически пересматривают и анализируют уже имеющиеся знания» [17].

Безусловно, в случае с поведением описанных выше растений все признаки, требуемые определениями, соблюдаются. Присутствует и сбор информации, и анализ, и всевозможные суждения, и активное воздействие на окружающий мир. Последнее выражается в самом акте охоты и приманивания, а определение интеллекта, принятое в Организмике, системно обобщает все частные определения: «интеллект – способность организма проявлять свои цели» [10]. Разве нацеливаясь на поимку какого-либо живого существа, вырабатывая и выделяя для него сок-приманку, а после того, как рецепторы растения уловили касание жертвы, захват, удерживание и пожирание её – это не проявление целей?

Литература:

  1. Дикусар В.В., Тюняев А.А., Системный анализ и Организмика: от частного к общему. Динамика неоднородных систем / Под ред. чл.-корр. РАН Ю.С. Попкова // Труды Института системного анализа РАН. – 2008. – № 32 (3). – С. 317 – 331.
  2. Большая советская энциклопедия: В 30 т. - М.: "Советская энциклопедия", 1969-1978.
  3. Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20, с. 82.
  4. Дарвин Ч., Происхождение видов. Соч., т. 3, М.-Л., 1939, с. 666.
  5. Тюняев А.А., Организмика. Новые определения понятий. Organizmica. – 2003. – Сентябрь, № 8.
  6. Тюняев А.А., Определение понятия «организм». Organizmica. – 2003. – Ноябрь, № 10.
  7. Тюняев А.А., Определение понятия «информация». Organizmica. – 2003. – Ноябрь, № 10.
  8. Тюняев А.А., Признаки живого организма. Organizmica. – 2004. – Январь, № 1 (13).
  9. Тюняев А.А., Организмика. Лекции 2014. Organizmica. – 2014. – Февраль, № 2 (130).
  10. Тюняев А.А., Интеллект. Organizmica. – 2004. – Июнь, № 6 (18).
  11. McPherson, S.R. 2009. Pitcher Plants of the Old World. Redfern Natural History Productions Ltd., Poole.
  12. Albert, V.A., Williams, S.E., and Chase, M.W. (1992). «Carnivorous plants: Phylogeny and structural evolution». Science 257: 1491–1495. DOI:10.1126/science.1523408. PMID 1523408.
  13. Ellison, A.M., and Gotelli, N.J. (2009). «Energetics and the evolution of carnivorous plants — Darwin's 'most wonderful plants in the world'.». Journal of Experimental Botany 60: 19–42. DOI:10.1093/jxb/ern179. PMID 19213724.
  14. Вент Ф. В мире растений, пер. с англ. — М., 1972. — С. 149 — 150.
  15. Spomer G.G. Evidence of protocarnivorous capabilities in Geranium viscosissimum and Potentila arguta and other sticky plants. International Journal Plant Science. 1999. Vol. 160. N. 1. P. 98-101.
  16. Encyclopaedia Britannica.
  17. Философский энциклопедический словарь. 2010.