О происхождении социального порядка

Первый аргумент близок к вычислительной логике выполнения алгоритмов. Скорость выполнения алгоритмов одной клеткой ограничена — для принятия одного решения необходимо конечное время, которое пройдёт с момента получения сигнала до реакции организма. При получении одновременно нескольких сигналов от разных органов клетка в определённый момент не сможет отрабатывать их все. В случае «перегрузки» она будет вынуждена либо обрабатывать их в порядке получения, либо отдавать приоритеты сигналам от более «важных» органов, либо прерывать выполнение предыдущих цепочек. Ограниченность вычислительных мощностей отдельной клетки вынуждает её балансировать между необходимостью среагировать на раздражитель и риском пропустить важный сигнал.

В таких условиях рост вычислительной мощности отдельной клетки мог бы способствовать скорости реакции на изменения в окружающей среде, повышая шансы на выживание. Чем короче «время ответа» и чем больше сигналов можно получать параллельно, тем выше скорость реакции и шансы на выживание.

Если представить сложный организм, в клетках которого выполнение разных алгоритмов может происходить параллельно, то «время ответа» на отдельный раздражитель может быть снижено — без длительного ожидания в очереди на выполнение и без риска невыполнения из-за большого числа одновременно получаемых сигналов. Для сложных и больших организмов параллельное выполнение алгоритмов становится единственной жизнеспособной стратегией — иначе количество сигналов нарастало бы быстрее, чем отдельный вычислитель успевал их отрабатывать. С ускорением «отработки» сигналов увеличивается возможное число «действий в единицу времени», что открывает новые возможности для взаимодействия с окружающим миром.

Из возможности параллельного выполнения нескольких алгоритмов несколькими клетками вытекает возможность возникновения эффектов масштаба. Если выполнение отдельных алгоритмов направляется не на любую свободную клетку («мастер на все руки»), а на специально отведённые для этого клетки («узкопрофильные специалисты»), то последние уже готовы к приёму сигнала к действию. Они не заняты ничем другим — и за одну полученную команду могут выпустить объём веществ, достаточный для всего организма, не отвлекая другие клетки и минимизируя издержки.

Я говорю о минимизации издержек потому, что функциональное разделение в определённом роде является результатом длительного процесса оптимизации в ходе естественного отбора. Эволюция хаотична в своей изобретательности, однако нащупав результат от появления отдельной случайной мутации, она крепко ухватится за неё и выстроит массу новых стратегий, которые будут основываться на дальнейшем её развитии, используя эту мутацию в качестве нового «статуса-кво». С точки зрения написания кода, изначально в первых сложных организмах выполнение алгоритмов, вероятно, перенаправлялось на свободные клетки, которые слабо отличались друг от друга, и общий алгоритм впоследствии мог быть крайне сложным и запутанным. Однако со временем стали отбираться организмы, выполнение алгоритмов которыми осуществлялось сравнительно быстрее и проще. Среди множества протоптанных дорожек эволюция могла оставить только те тропинки, которые на самом деле сокращали общий путь. И таким образом, в ходе многочисленных итераций отбора, использование протоптанных устойчивых связей стало бы не просто возможностью ускорения выполнения алгоритмов, а скорее устойчивым правилом, при котором отдельные задачи и команды будут направляться к специализированным клеткам.

Под «переналадкой» в данном случае я понимаю необходимость переключаться между тем, какой алгоритм в данный момент будет выполняться клеткой. Если ДНК представлять в качестве поваренной книги, и одна клетка, будучи поваром, будет получать множество сигналов, требующих определённых действий — например, в виде поступающих заказов из зала, где сидят голодные гости, — то в общей последовательности действий повару придётся каждый раз «мыть посуду» между готовкой различных заказанных блюд, тратя на это время и усилия. Но если к этому конкретному повару будут поступать заказы исключительно на рыбу, то он существенно сэкономит время и усилия, избежав эффектов перехода с одного вида деятельности на другой.

В таком примере можно наблюдать не только описанные краткосрочные выгоды. Долгосрочными выгодами от такого разделения в ходе дальнейшего отбора может стать возможность повару определять, сколько рыбы необходимо заранее подготовить перед очередным ужином, какие части рыбы непригодны для употребления, и прочие тонкие наблюдения, позволяющие и далее ускорять процесс. Такая оптимизация наверняка возможна и у универсальных клеток-поваров, однако заняла бы гораздо больше времени ввиду их высокой загруженности, помимо прочего, процессами «переналадки». Две специализированные клетки за одно и то же время выпустят в сумме больше ресурсов, чем две универсальные, — именно потому, что им не нужно посреди процесса запускать переналадку.

Как я уже писал выше, даже небольшая случайная начальная специализация клеток могла быть «ухвачена» эволюцией и развита со временем до строго специализированных клеток, необходимых для решения узкого круга задач. В случае со множеством универсальных клеток одна небольшая мутация способна внести изменения в поведение сразу всех клеток — с непредсказуемым эффектом. Если же мутация происходит в алгоритме, выполняемом небольшим числом клеток, она становится для отбора более тонким инструментом «настройки». Точечная мутация, затрагивающая функционал одной специализированной клетки, с большей вероятностью приведёт к выживанию носителя, чем мутация, меняющая сразу несколько групп функциональных единиц.

Такая способность к «туннельному» отбору монофункциональных изменений открывает возможность для глубокой модернизации отдельных инструментов сложного организма. Со временем то, что я называл «инструментами», могло переходить с функциональных свойств отдельных клеток на группы клеток — ткани, — которые в свою очередь могут группироваться в ещё более сложно устроенные органы.

Исключением не становятся и инструменты сопровождения усложнения — без функционального разделения вряд ли можно было бы представить себе крайне сложное устройство нервной и пищеварительной систем. Нервы заняты передачей сигнала, мозг сфокусирован на обработке сигналов и выборе скоординированных действий, кровеносные сосуды и сердце транспортируют ресурсы, желудочно-кишечный тракт вместе с дыхательной системой отвечают за получение, обработку и выведение ресурсов. Функциональное разделение присутствует и на уровне клеток, и на уровне тканей, и на уровне органов.

Вернёмся к нашей аналогии на уровень клеток. Как я описал выше, специализация определённой клетки на ограниченном спектре задач через естественный отбор оптимизирует выполнение её функций. Основной аргумент в пользу причин развития функционального разделения — если клетка благодаря мутации лучше выполняет свою специализацию и затрачивает меньше ресурсов, тем самым увеличивая свой КПД, то организм получит преимущества в сравнении с организмами без специализации. Справедлив и аргумент более надёжного отсеивания — в случае понижения эффективности такие точечные мутации с большей вероятностью и скоростью будут отброшены в ходе дальнейшего отбора.

***

В современной биологии многоклеточность зачастую отождествляется с наличием функционального разделения внутри организма. Сложные организмы, состоящие из однотипных клеток, — наподобие вольвокса или губок — служат скорее исключением из правил. Я не биолог и не берусь судить о том, каким конкретно путём появилась и эволюционировала многоклеточность.

Я пытаюсь исходить из системной логики и предполагаю, что все три типа инструментов сопровождения усложнения — инструменты координации (1), инструменты распределения ресурсов (2) и принцип функционального разделения (3) — являются теми факторами, которые в эволюционном смысле окупают изначально более «дорогое» усложнение, повышающее риски вымирания отдельного организма через более затратные процессы репликации. Без этих факторов сложность сама по себе могла бы стать тупиковой стратегией эволюции. В совокупности все три инструмента могут взаимно дополнять друг друга, синергируя и создавая выгоду, возможно, большую, чем сумма от всех трёх по отдельности. Тем самым срок жизни как отдельной клетки, так и самих организмов в целом вырастает в сравнении с простыми одноклеточными, тактикой которых продолжает быть количество и простота.

Тому, кто принесёт ответ на вопрос, как именно и в какой последовательности такие инструменты формировались у различных видов сложных организмов, ещё предстоит совершить очередной прорыв, который непременно затронет своим эхом и социальные науки. Меня же интересует социальная точка зрения, поэтому основная идея, которая пронизывает данную книгу и впервые будет произнесена в этом абзаце, звучит так: причины закрепления многоклеточных организмов являются теми же причинами, по которым появился и существует социальный порядок — благодаря трём взаимодополняющим инструментам сопровождения усложнения. Об этом мы поговорим совсем скоро, но пока нам нужно сделать небольшое отступление, которое подведёт нас к необходимому важному переходу в скорости эволюции, вызванному появлением мыслящих организмов.

Часть 2: Концепция памяти

Глава 11: Память и двойственность алгоритмов поведения

…Это был Мелькиадес…2

Наша гипотетическая модель начала свою историю со случайного появления репликаторов, которым, впервые по воле случая, а далее по итогам отбора, удалось выжить и закрепиться в пространстве в качестве устойчивой и крайне своеобразной формы материи, которая впоследствии стала называться жизнью. Вся жизнь, из оптики интересующихся биологией, представляет собой выполнение некоторыми химическими веществами сложных алгоритмов. Видимым результатом выполнения этого алгоритма является как сам организм целиком — оболочка и «тело», окружающее эти вещества, — так и методы, которыми он пользуется в ходе взаимодействия с окружающей средой.

Как мы описывали в первой части, основным источником алгоритмов поведения организма является ДНК, одинаковая во всех его клетках. Изменения в ней происходят случайным образом — только в ходе репликации и передаются лишь потомку, но не самому носителю. Это означает, что приобретённый в течение жизни опыт никак не влияет на генетику и не передаётся по наследству.

Несомненно, известны случаи, когда внутрь некоторых тканей можно «вшить» некоторые последовательности и запрограммировать клетку поступать иначе, чем было задумано ДНК в момент её естественного появления, — этим успешно занимаются вирусы, а также учёные, используя биологические ножницы. Однако такие изменения скорее точечны и локальны, и их значение для отбора велико в первую очередь для самих вирусов. Для целей данной книги этими направлениями эволюции мы можем пренебречь.

Теоретически, в ходе деления клеток сложного организма возможна ситуация, в которой копирование ДНК произойдёт с нарушением, в результате чего появится клетка с отличающейся ДНК. Это отличие для высоко интегрированного организма может быть опасным — такая клетка будет взаимодействовать с другими не по общим, а по собственным инструкциям, создавая диспропорции в обмене «функция — ресурсы». Поэтому алгоритмы выживания сложных организмов научились выявлять и устранять такие случаи. В первом ряду защиты стоит алгоритм апоптоза — самоубийство клетки в случае несоответствия оригиналу, а если апоптоз не произошёл, вторым уровнем является иммунитет, который в нормальных условиях способен находить такие клетки и уничтожать их или изолировать, препятствуя их бесконтрольному и потенциально опасному делению.

Так, существенные изменения в алгоритмах действования организма происходят как правило в результате саморепликации всего организма — потомок-копия и будет носителем нового алгоритма, крайне похожего на родительский, но несколько отличающегося, создавая уникальный продукт эволюции.

Эффективность к выживанию этого нового, отличающегося алгоритма будет впоследствии выражена в количестве им оставленных потомков, а также в том, как долго они смогут выживать в окружающей среде. Правы окажутся те, кто скажут, что у эволюции нет цели — она, как и жизнь, просто существует, является результатом одного пути длинной цепочки репликаций, одного из многих возможных. Поэтому в момент первого появления отличающейся особи неизвестно, будет ли она эффективна в своём выживании или нет.

Но мы отвлеклись. Основная мысль такого вступления заключается в том, что эволюционные изменения для сложных организмов происходят в подавляющем большинстве случаев посредством передачи генов от родительского организма к дочернему. Эволюция не придумала пока эталонного способа воссоздавать точные копии оригиналов, поэтому ошибки неизбежны, а с ними неизбежен естественный отбор последствий этих ошибок. После того как жизнь конкретного организма прерывается, этот уникальный алгоритм, не имея точных своих копий, уходит в небытие.

Получается, что на алгоритм поведения организма никак не могут повлиять ни среда, ни условия, ни окружающие его организмы? Выходит, что в двух гипотетически полностью идентичных ситуациях два организма, имея одну и ту же инструкцию, поступят одинаково? Из предыдущих рассуждений напрашивается «да», однако такой ответ будет преждевременным, пока мы не ввели одно интересное изобретение эволюции. Дальнейший разговор в этом направлении требует выделения понятия «опыта» и «памяти».

Что такое опыт? Это информация, полученная живыми организмами в ходе своей жизни, начиная с момента рождения. А что такое память? Память — это место, в которое помещается пережитый опыт. Память является хранилищем сигналов, которые организм получал из своих органов чувств в прошлом. И эволюционно появление и закрепление такого хранилища могло иметь смысл только в том случае, если оно по факту оказалось полезным для организма — это высказывание справедливо для любых изменений алгоритма, и для этого изменения в частности.

То есть, если попытаться применить системную логику, память могла появиться в результате одной из случайных мутаций. Изначально она могла появиться в качестве простейшего инструмента сохранения информации. Например, если организм в поле зрения находил угрозу, сигнал об этом мог поступать в виде волны света на рецептор, который преобразовывал свой цвет в красный. Теперь состояние красного цвета рецептора внутри организма определяло, какие действия в первую очередь подлежат выполнению алгоритмом ДНК, чтобы избавить организм от опасности. Спустя какое-то время этот рецептор возвращал бы свой цвет обратно на исходный, что служило бы сигналом для нормализации внутренних процессов. В любом случае такой пигментный рецептор играл бы роль внутреннего маркера опасности — организму не нужно постоянно смотреть на угрозу, чтобы знать о том, что она существует. Информация о её наличии уже была сохранена внутри организма. Таких ячеек памяти, обладающих разной вместимостью и разной длительностью сохранения информации, может быть много. В ходе репликации и создания дочерних клеток эти ячейки у них изначально пусты и чисты, и новый организм будет в ходе своей жизни заполнять их самостоятельно.

Мы можем предположить, что объём памяти изначально был небольшим. Количество и качество рецепторов, которые могли реагировать на различные воспринимаемые сигналы изменением состояния и тем самым формировать вводные условия для решений организма, могли увеличиваться по мере усложнения организма. Ведь чем больше этот объём, тем больше возможных состояний он способен сформировать и тем больше информации он сможет вместить. Активное пользование центром принятия решения такими «слепками реальности» могло стать причиной, почему память эволюционно закрепилась и развивалась в непосредственной физической близости с нервной системой, органами чувств и центром обработки сигналов — с мозгом, тем самым минимизируя временные затраты на передачу сигнала.

По мере усложнения организма память могла быть эволюционно вынуждена расширять свои объёмы — как по объёмам одномоментного доступного «скриншота», так и по возможностям более длительного удержания информации. Вдобавок могли меняться и расширяться способы заполнения и удержания в памяти: важная информация могла закрепляться прочнее, бесполезная — вообще не запоминаться. Различными могли быть и сроки нахождения информации в памяти — некоторая могла храниться долго, другая — «стираться» сразу после использования.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Существует гипотеза, что, тем не менее, отдельные фрагменты генетических алгоритмов предков FUCA могли быть горизонтально встроены в потомков LUCA, способом, каким, например, вирус может интегрироваться в ДНК. Тема горизонтального переноса в целом крайне актуальна и интересна, особенно в свете современной генной инженерии.

2

Габриэль Гарсиа Маркес. «Сто лет одиночества»