15).Вот и загадка: почему эта молодая женщина была удостоена такого, с позволения сказать, погребения? Военным трофеем считать ее череп трудно: в таких войнах женщин не убивали.М. М. Герасимов осторожно замечает, что эта находка – указание на какое-то событие или обычай. Справедливо, но вопрос – какой обычай? В других памятниках ничего подобного нет, да и вряд ли найдется. Человеческие черепа находили в мусорных кучах, но сохранность соснового кола – чудо, обусловленное антисептическими свойствами торфа.Нет ли похожего обряда у современных племен, которых наша пресловутая цивилизация застала на аналогичной стадии?Я долго копался в литературе, пока не наткнулся на нечто подобное. Пьер Пфеффер, описывая быт даяков центральной части Калимантана (Борнео), упоминает схожий обычай, бытовавший до недавнего времени. Траур по умершему нельзя прерывать, пока в деревню не поступит новая голова человека из другого племени. Эту голову водружали на столб, украшали пальмовыми листьями. «кормили» вареным рисом и «поили» водкой. В эпоху межплеменных войн такие головы добывались убийством из засады, причем женщина с ребенком за спиной была редкой удачей (сразу две головы).В бытность Пфеффера на Калимантане голов уже не отрезалиI. Деревня обменивалась с деревней черепами из старых запасов. Этнограф Я. В. Чесноков сообщает, что схожие обычаи существовали у многих племен Юго-Восточной Азии, относимых к аустроазиатам. Например, в племени Ва (Ассам и Бирма) охота за головами шла перед севом риса. Любопытно, что голову, даже мужскую, называли «девушкой». Воина, добывшего такую голову, просили показать ее, говоря: «Нам нужна твоя девушка, чтобы она защищала нашу местность, нашу деревню, чтобы наши посевы хорошо росли». Путешественники XIX века еще застали у таких деревень целые аллеи черепов на столбах с резьбой, изображавшей женские груди. Самыми ценными считались головы с длинными волосами.Похоже, что это стадия кровавых поминок по матриархату, когда женщине еще приписывались магические свойства, но неприкосновенность она уже потеряла. Существовал ли подобный обычай у модлонцев? Утверждать наверняка нельзя, но предполагать, я думаю, можно. Как распрямить бивень мамонта. Полагаю, что приведенные выше примеры могут убедить читателя в том, что древние мемофонды в какой-то мере восстановимы. Но далеко не всегда такие попытки оказываются удачными. Вот пример задачи, на мой взгляд, не решенной до конца.Сенсацию среди археологов всего мира вызвало открытие под Владимиром у речки Сунгирь верхнепалеолитической стоянки с погребениями. Там были найдены длинные, совершенно прямые копья, вырезанные каменными орудиями целиком из мамонтовых бивней. Но ведь у мамонта бивни были сильно изогнуты. Значит, 1 тыс. лет назад люди могли каким-то способом размягчать слоновую кость, а затем, выправив, обращать в прежнее состояние?Я приводил этот пример в одной из своих книг и получал письма. в которых читатели предлагают свои способы. Одна читательница вспомнила способ, каким ранее обезвреживали бодучих коров: им на рога насаживали горячие, свежевынутые из печи буханки хлеба. Разогретый рог размягчался, и его можно было искривить, загнуть назад и даже завязать узлом.Слов нет, метод остроумный. Беда лишь в том, что бивни мамонта – не рога, а гипертрофированные зубы. Кстати, порой даже в научных сочинениях можно встретить выражение – «мамонтовые» или «слоновые клыки». На самом деле бивни слонов не клыки, а резцы (у слонов клыки вообще отсутствуют). Впрочем, археологи пытались размягчить слоновую кость нагреванием, но безуспешно, к счастью для всех нас. Ведь если бы зубное вещество размягчалось от высокой температуры, как бы мы ели горячую пищу или пили чай?Польский археолог К. Журовский обратимо размягчал рог и кость выдерживанием в слабой кислоте вроде тертого щавеля или кислого молока и даже предложил формулу этой реакции. Хотя небольшие предметы из кости у него действительно размягчались, а потом твердели, ни один химик не согласится с таким объяснением. Фосфорная кислота гораздо сильнее органических, и трехзамещенный фосфат молочная кислота не превратит в однозамещенный. Химию этого процесса нам еще предстоит постичь. И еще вопрос: с какой скоростью размягчится двухметровое копье? Ведь это не костяная ложечка, размякшая в горчице, с которой Журовский начал свои эксперименты.Так что будем считать, что загадка, которую нам задали сунгирские охотники на мамонтов, еще не решена. А ведь она допускает возможность решения наиболее эффективным методом – экспериментальным.Многие другие стороны жизни древних людей, по-видимому, навсегда останутся для нас книгой за семью печатями. Что там древность: и сейчас находятся люди, утверждающие, что «Слово о полку Игореве» – стилизация XIX века и что шекспировские пьесы написаны не Шекспиром. Не теряйся информация в течение эволюции мемофондов, что бы оставалось делать историкам?Пока в этих рассуждениях нет ничего принципиально нового. Как я уже писал, подобные аналогии приходили в голову многим. Вот хотя бы один из основоположников современной генетики Томас Хант Морган утверждал, что у человека есть два процесса наследственности – первый через половые клетки, второй путем передачи опыта из поколения в поколение посредством примера, речи и письма (сигнальная наследственность или социальная преемственность).Попробуем пойти дальше. Если механизмы эволюции в обоих каналах принципиально сходны, нельзя ли аналогию использовать как рабочий инструмент для решения ряда проблем, по которым до сих пор ведутся дискуссии? Начнем с самого простого – структуры сообщений в обоих каналах, пока не вдаваясь ни в смысл этих сообщений, ни в закономерности исторических процессов, которые в них происходят. А там доберемся и до большего. Глава II.О ДНК эгоистичной, паразитической, избыточной и мусорной Порой мне приходится употреблять слово «информация» в журналистском понимании («информация к размышлению»). И каждый раз ловлю себя на том, что пишу и произношу его с неохотой. Это ведь ключевой термин новой науки – теории информации, и его нехорошо поминать всуе. Между информацией, которой посвящена одноименная теория, и расхожим толкованием этого слова общего столько же, сколько между философским понятием материи и той материей, из которой шьют брюки.Меня коробят выражения вроде «организмы питаются информацией» или же «организмы заключают в себе запас информации». Это по меньшей мере неточно. Организмы не содержат информации: они слагаются из более или менее сложных структур, упорядоченных совокупностей элементов. Вот как раз сложность этих структур можно описать соответствующим объемом информации, и теория, ей посвященная, рассказывает, как это сделать.Также нельзя говорить, что организмы «питаются информацией». Чужая информация, да и чужая структура, организму не нужна, он по мере сил борется с ней. В этом и заключается причина отторжения пересаженных органов и тканей. Всю сложность своей структуры организм создает сам – за счет химической энергии питательных веществ, как животные, и энергии света, как растения.Но откуда он берет сведения о своей сложности? Вот тут-то термин «информация» становится необходим. Ведь этот термин, который в наше время у всех на языке и слуху, реже на уме, – характеристика не системы (скажем, живого организма или ежедневной газеты), а сигнала. Точнее, соотношения между передатчиком сигнала и его приемником: передатчик → канал передачи информации → приемник
Отвлечемся, для начала, от материального воплощения сигнала – будь то радиоволны, звуковые волны, слова на бумаге, рисунки на камне или соответствующие сочетания нуклеотидов в нуклеиновых кислотах. Сначала поговорим о том, как можно измерить информационное содержание сигнала.Основоположник теории информации К. Шеннон дал формулу, которая в настоящее время во всей человеческой деятельности играет столь же важную роль, как и эйнштейновская Е = mcІ: Н = – k ∑pi log(pi)
Здесь pi – вероятность состояния системы, о котором сообщается в сигнале, log(pi) – логарифм этой вероятности и k – коэффициент пропорциональности, т. е. постоянная, определяющая единицу измерения. Н – принято называть энтропией источника сообщений, иногда просто информацией.Эта формула очень похожа на формулу энтропии в статистической физике. Однако k там – константа Больцмана (1,37x10-16эрг/градус). В теории информации принято двоичное исчисление и логарифмы при основании 2. Тогда k = 1 и единица измерения Н – биты (сокращенное binary digits, двоичные единицы – не путать с байтами!). Один бит – столько информации содержится в ответе на вопрос: «Кто родился: мальчик или девочка?»В передаваемой по каналу связи информации выделяются тексты, которые можно разбить на символы, и каждому символу придать значение (энтропия на символ).Так, если бы в тексте на русском языке все буквы, включая знаки препинания и пробел между словами (32 символа), встречались с равной частотой, информационная емкость русского алфавита равнялась бы: -∑1/32 log21/32 = log32 = 5 бит/символ
Обычно она гораздо меньше. 5 бит/символ – это предельная величина. Но во всех реальных текстах символы встречаются с разной частотой, и энтропия обычно меньше, примерно в 2,5 раза, и приближается к двум битам на символ. Отсюда можно подсчитать и объем информации в тексте. Например, в авторском листе (единице объема рукописей) 40 000 символов и, значит, 80 000 бит информации. Но опять же это верхний предел, эта цифра имеет значение для наборщика и корректора, но не читателя. Далее мы еще вернемся к этому.А пока ответим на вопрос: откуда развивающийся организм берет сведения о своей сложности? Ответ однозначен – из своей генетической программы, из ДНК. В ДНК «генетический текст» закодирован четырьмя символами – аденином, гуанином, цитозином и тимином. При равной частоте встречаемости символов энтропия на символ равна: Н = – 4(0,25 log2 0,25) = 2
То есть тексты, написанные русским языком, и текст нашей генетической программы обладают примерно равной информационной емкостью. В геноме каждого из нас содержится примерно 3,2x109нуклеотидов; соответственно объем содержащейся в нем информации 6,4x109бит. Любители считать могут прикинуть, библиотеке какого объема это соответствует, только пусть помнят, что в выходных данных книги указываются не авторские листы, а печатные.Значит, им нужно сначала подсчитать число символов на страницу текста книги данного формата и умножить на число страниц. Но все эти подсчеты будут сугубо приближенные: и в случае с ДНК два бита/символ – недостижимый максимум.Кроме того, надо учесть одно обстоятельство: чтобы превратиться в признаки и свойства организма, генетическая информация перекодируется, проходя по каналу: ДНК → РНК → белок
Передатчик этой информации – хромосома, приемник – цитоплазма клетки, в которой синтезируется белок. А уж от набора белковых молекул и их количества зависит дальнейшая судьба клетки и всего организма.Первый этап перекодировки ДНК → РНК не изменяет информационной емкости сигнала. Ведь нуклеотидный текст остается без изменения, только тимин заменяется на урацил. А это тот же тимин, только неметилированный (без группы СН3). Зато перекодировка нуклеотидного текста информационной РНК в аминокислотную последовательность белка весьма существенна.Сейчас и в школе учат, что одна аминокислота, точнее, один аминокислотный остаток в полипептидной цепи, образующей белок, соответствует трем нуклеотидам в информационной РНК. Возможное число сочетаний из 4 по 3 – это 43, т. е. 64 символа. Если бы в наших белках было 64 аминокислоты, то энтропия на символ равнялась бы: H = -64(1/64 log2 1/64) = 6,1 бит
Но три символа (тройки нуклеотидов, триплеты, кодоны) – бессмысленны, они аминокислот не кодируют. На них синтез полипептидной цепи обрывается, они соответствуют пробелам между словами в печатной речи и паузам – в устной. А аминокислот в белковом тексте всего 20, причем, каждая из них кодируется разным числом триплетов. Лейцин, серии, аргинин – эти буквы белкового текста кодируются каждый шестью триплетами, а метионин и триптофан – только одним триплетом каждый. Такой код называется вырожденным.Аналогию можно найти и в человеческих языках. В старой русской орфографии звук «эф» выражался двумя символами – Ф и Θ (ферт и фита), звук «и» – тремя: и , i , (ижица). И в орфографиях других языков встречается вырожденность кода: например, англичане звук «и» выражают через i (в начале слов, заимствованных из других языков), через е (the evening, вечер), через дифтонг ее (the speed, скорость), через еа (dean, декан), через у (prosperity). Я не останавливаюсь здесь на делении гласных на краткие и долгие; для нас это сейчас не имеет значения. Как возникла в процессе эволюции вырожденность генетического кода – неясно. Может быть, на заре жизни аминокислот в белках было больше, чем сейчас? Впоследствии часть из них выпала, а их кодоны захватили другие аминокислоты, близкие по свойствам. Но это только гипотеза, если не спекуляция.Вернемся, однако, к энтропии на символ для белкового текста. С учетом вырожденности кода эта величина, по моим давним подсчетам, равна 4,21 бит/аминокислотный остаток. Но это опять же с допущением, что все остатки в белке встречаются с одинаковой частотой. А это далеко не так. Если учтем данные по аминокислотному составу белков, получается величина примерно в два раза меньшая – у меня получалось 2,17-2,38 бит. Разумнее все же считать эту цифру завышенной, так как я исходил из того, что, например, все шесть кодонов для аргинина встречаются с одинаковой частотой. Два бита на символ – величина, наиболее подходящая для белка.А сколько белков может синтезировать наш организм? Решая эту проблему, исследователи столкнулись с парадоксом, получившим название «парадокса лишней ДНК» (она же «эгоистичная, паразитическая, избыточная и мусорная»). О ней-то сейчас и пойдет речь.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11